水平分层胶结底板分采充填法试验研究.pdf

＼ ] 1 一 2 0 0 0年 1 1月 第 2 9卷第 6期 有色矿山 Nffe r r o u s／ v i i n 髓 No v． ， 2 0 0 0 ．2 9 No． 6 水平 分层 胶结 底板分 采充 填法试 验 研究 的开采试验情况 。试验取得了较好 的技术经济指标 ， 其 中的一些成 功经验 ， 对类似采矿技术条件 的矿脉开采 ， 具有一定的参考价值。 [ 中图分类号】T D 8 5 3 ． 3 4 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 】1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 0 0 6 - 0 0 1 5 - 0 3 Te s t s t u d y o n m i n i ng f o l l o wi n g c u t t i n g r o c k fil l wi t h l e v e l ， d e l a m i na t i o n a n d c e me n t a t i o n f l o o r YU J i a n C e n t r M S o u t h Un i v e r s i t y T e c h n o l o g y，C 1 a a n g s h a 4 1 0 0 8 3 ， C h i n a Ke y wo r d s mi n i n g f o l l o wi n g c u t t i n g r o c k 衄l c e me n t a t i o n flO O r ； i n c l i n e d s o_ a n l Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， t he e x p e r i me n t o f mi n i n g f o l l o wi n g C u t t i n g r o c k fi l l wi t h l e v e l d e t a mi n a t i o n a n d c e me n t a t i o n fl o o r f o r i n c l i n ed s oo a m mi n i n g i n M a o z a i wa n mi n e a r e a ． To n gs ha n l i n g M i n e i s i n t r o d u c e d． Th e e x p e r i me n t s h o ws g e od t e c h n i o oe c o n o mi c i n d e ∞ ． Th e s u c c e s s f u l e x p e r i e n c e wi l I b e o f g r e a t v a l H e t o s i m i l a r mi n e s ． 1 铜 山岭矿猫崽湾 矿 区地质情况 铜 山岭矿猫 崽湾矿 区属铜 铅锌银共 生 的 倾斜极薄矿 脉 群砂 床 ， 其 保 有 的工业 储 量 占 全矿工业 储量 的 舯 ％， 是该矿 以后 的主要 生 产矿区。矿体赋存于大理岩或大理化灰岩的 裂隙中， 矿 脉倾 角 4 0 。 ～5 0 。 ， 脉厚一般小 于 1 ． 0 m． 平均 脉厚 0 ． 5 m， 最小 脉 间距 3 ～5 m。 矿岩均稳固， f 8 ～l 0 。矿脉群上盘有较大 的含水构造 ， 特别是矿床深部 ， 含水构造与部 分矿 脉相交 。回采 时为 确 保安 全 ， 要求 采空 区上盘裂隙不贯通含水层。 2 试验矿块 的采矿技术 条件 试验矿块位于猫崽湾矿区的 2 6 0中段 8 [ 收稿 日期 ] 1 9 9 9 1 1 3 0 [ 修订 日期 ] 2 0 0 051 5 [ 作者简介] 余健 1 9 6 0一 ， 男 ， 硕士 ， 副教授 事采矿方法及矿 山岩体力学的教学与研究工作。 号脉 ， 矿体为石英硫化矿脉。上 中段走向长 4 4 m， 下 中段走 向长 6 7 m。平 均 脉 厚 0 ， 5 m， 倾 角 4 3 。 。矿 体 往东 和 向上 逐 渐 尖 灭 。矿 脉 的 地 质 品 位 铜 2 ． 9 6 ％， 铅 2 ． 0 5 ％， 锌 2 ． 9 6 ％， 银 2 7 1 g ／ t 。 3 水平分层胶 结底板上向分采充填法 的 回 采工 艺 3 ． 1 采 准切 割工程 8号脉主矿段 原有 的生产探矿 工程包 括 穿脉巷道 ； 上下 中段 沿 脉 巷道 ； 中央控 矿 天井。在此基础上试验矿块的采准工程有 人行道 ， 出矿漏斗 ； 矿块两冀的边天井及切割 平巷 。 3 ． 2 试验 矿块的 回采工艺过 程 回采工作面呈水平布置 见 图 1 ， 由下 至上逐层 回采 ， 分层斜 长 3 ． 0 m； 崩落的矿石 由矿块两冀 向中央天井耙运 ， 再沿 中央天井 耙进漏斗 ； 出矿完成后崩落矿脉下盘围岩充 缀 ． 葱 维普资讯 1 6 有色矿山 2 0 0 0妊 填采 空区 ， 并按 设计 要 求 用 块石 砌 筑 中央顺 路天 井 ， 在 平整后 的 充填废 石倾斜 面上 铺设 混凝 土隔层 。 围 1铜 山峙 矿 试 验矿 块 采矿 方法 围 1 一上中段平巷 2 一下中段平巷 3 一穿脉平巷 ； 4 --』 、 行 道； 5 一漏斗； 6 一边天井 ； 7 一 q 。 央天井 ； 8 一充填睦石 ； 9 一 顺路天井 ； 1 O 一混凝土隔层 ； l 】 一耙斗； 1 2 一下料管道； 1 ， 一 矿脉 ； 1 4 一切巷 其工艺步骤是 分采底 板围岩一充填采 空区一铺设混凝土隔层一崩落矿石一出矿一 采场顶板管理一分采底板围岩。 矿岩 分采 是 本采 矿 方法 最重 要 的 环节 ， 其效果 直接影响到 回采过程 的贫化损 失指 标。试验时， 根据矿块的硫化石英矿脉微裂 隙发育 ， 矿脉机械强度低 ， 且与顶底板围岩接 触紧密的特点， 选择 了先两次 回采矿脉 ， 然后 回采下盘围岩充填采空区的方案， 采幅 1 ． 5 m 见 图 2 。实践 证 明 ， 采 用 上 述矿 岩 分采 方 案是正确的。分采矿脉时， 最大平均采幅小 于 0 ． 7 m， 最大倾斜长度可达 3 5 m左右。回 围 2矿 岩分 采 方式 图 1 矿脉 ； 2 一 围岩 ； 3 一废百； 4 铺设混凝土 ； 5 一 回采 爆破顺序 I、 Ⅱ、 Ⅲ 采过程 中 ， 将 矿 块从 中央 天井 划分 为 东 西 两 部分 ， 按上述工作循环 ， 交替向上推进。 3 ． 3凿岩爆 破 根据 矿岩 分采 的不 同特 点 ， 试 验 时 采取 了不 同的凿 岩爆 破方 式 。分 采 矿脉 时 ， 炮孔 倾角与矿 脉倾角平 行， 与工作 面 的夹 角 为 7 0 。 ； 炮 孔 深 度 1 ． 8 m， 孔 径 3 8 ram， “ 之 ” 字 型 排列。考虑到硫化石英矿脉微裂隙发育 ， 起 爆时炮孔内的高压气体易于泄漏的特点 ， 炮 孔 的开眼位 置 ， 确 定在 矿 脉与 围 岩 的致 密 接 触带上 见 图 3 。爆破时选用 2 岩石炸药 ， 非电导爆管起爆 ， 炮孔的装药系数取 8 5 ％。 爆破顺序是以中央天井为 自由面 ， 依次分排 起爆。第一次爆 破崩下的矿石不 出， 稍加平 整后作为工作 台， 在上面进行第二次崩矿凿 岩 ， 两次崩下的矿石都 出完之后 ， 再进行分采 围岩 的工作 。 围 3矿 岩分 采 炮 眼布 置 围 1 矿脉 ； 2 一围岩； 3 一中央天井 分采 围岩时 见图 2 ， 将矿脉 的下盘 围 岩削成阶梯形。这种布置方式的特 点是 电 耙道底板竖固， 可提高耙矿工作效率 ； 节省凿 岩爆破工作量； 水平工作面有利于提高凿岩 工散等。试验时， 炮服采取菱形布置方式 ， 炮 跟深度 、 孔径、 装 药系数均与分采矿 脉时相 同。炮孔与工作面的夹角为 3 0 。 ～5 O 。 见 图 4 ， 采用这种夹角 的 目的在于能更好地利用 抛掷爆破来搬运充填废石。同时， 为 了形成 水平工作 台， 炮 眼的仰角应保持水平 。试验 表 明 分采 围岩 中采 用 了上 述炮 眼布 置 方式 后 ， 崩下的废石 8 0 ％都能按预先设计抛掷到 充填位置， 削出的围岩底板平整 ， 大大地节省 了采场的废石搬运量及充填平场工作量。 维普资讯 第 6期 余健 水平分层腔结底板分采充填法试验研究 1 7 围 4抛掷 爆 破 炮 眼布置 示 意 围 1 一混凝土隔层 ； 2 炮 眼 3 废 石 ； 4 _顺路 天井边； 5 _中央天井边 3 ． 4出矿 两次崩矿作业完成后 ， 则开始出矿工作 。 试验矿 块采 用 电耙 出 矿方 案 ， 电耙 绞 车 安装 在 矿块 的下 部 出矿 漏 斗 与人行 道 之 间 见 图 1 。崩下的矿石由东西两冀向中央天井水平 耙运 ， 然 后 再 沿 中央 天 井 顺 倾 斜 耙 进 漏 斗 。 电耙功率 1 7 k W ， 耙斗容积 0 ． 3 m3 ， 电耙耙运 效率为 5 o r ／ 台 班 。为减少粉矿损失 ， 出矿 后应清扫胶结混凝土底板。经测定 ， 采下损 失小于 5 ％， 其中粉矿损失小于 2 ％。 3 ． 5 铺设胶结混凝土隔层及砌筑顺路天井 为减少出矿过程 的贫化损失 ， 崩矿前设 计在充填废石 的倾斜表面上铺设 胶结混凝 土 ， 将崩落的矿石与充填废石隔离。试验时 ， 先进行平场工作 ， 即将崩落下的废石平整， 大 块废石置于充填体下部 ， 表面 lll 3 _ t J , 块碎石。 搅拌好的混凝土材料 ， 通过布置在试验矿块 两冀边天井中的溜灰管由上中段 自溜进入采 场工作面铺设 见 图 1 。试验证明 铺设混 凝土厚度为 l O --1 2 c m； 水泥、 河砂 ， 碎石的重 量 比为 1 3 6 ， 养护 加 2 ％的速凝剂 3 6小 时后即可正常作业。在 出矿中， 胶结底板虽 经电耙把动仍能保持完好无损 。浇制混凝土 底板 的成本 ， 在矿石 回采的直接成 本 中占 l 5 ％左右 。 顺路天井是试验矿块出矿系统的关键巷 道 。施 工时 ， 随着 回采工作 面的上推 ， 顺 路天 井向上砌筑 ， 即将大块废石沿天井两边砌墙 ， 同时浇入水泥砂 浆。墙体 高度与原 采幅相 比为 围 5 顾 路 天井 剖 面 围 3 ． 6 赝 板管理 采矿工作面顶板管理， 是试验矿块 回采 作业的重要工艺环节 ， 由于矿脉顶板 围岩节 理裂隙较发育 ， 且矿脉群上盘有较大的含水 构造 ， 所 以要 求对 回采时 留下 的采 空 区顶板 及时提供支护 ， 不允许采空压顶板裂隙与含 水层 贯通 。 回采时要求随采随充 ， 充填休密实接顶。 设计规定充填边与 回采工作面的最大水平跨 度不大于 3 ． 5 m。某些不安全的部位 ， 施工时 要求采取临时术支柱措施。 4结论 1 铜 山岭矿 猫 崽湾 矿 区是 该 矿 的 主要 接替生产矿区， 但由于该矿采矿技术条件复 杂 ， 特别是水文地质条件的影响， 严重制约了 矿区的正常投产。水平分层胶结底板分采充 填采矿法， 在矿区的试验成功 ， 为本区矿体开 采提供了一个合适 的采矿方法 ， 解决了矿 区 亟待解决的矿床开采问题 。为该矿区顺利接 替其它矿区的生产 ， 保持全矿稳产 提供 了保 证 。 2 铜 山 岭矿猫 崽湾 矿 区试 验 的水 平 分 层胶结底板上 向分采充填法技术上可靠 ， 安 全生产条件好 ， 适合该矿 区倾斜极薄矿脉群 的采矿技术条件 ， 工业试验是成功的。 3 本采矿方法所采用的矿岩分采工艺 ， 提高了矿块出矿品位 ， 降低了出矿贫化 ； 在采 出相同金属量的前提下， 矿石运输 ， 提升及减 少 了选矿费用 ； 特别是所采用的分层胶 结 底 下转第 2 O页 维普资讯 有色矿山 2 0 o o年 段 ， 重锤在 油桶 中稳定 后 ， 上下两 台仪器 同时 按导线 测角量边 ， 独 立进行两 次 ， 并 同时在 下 放的钢尺上测高程 l ， J 、 中段投点即完成。 在投点过程 中 ， 下 中段 的导线 测 量 为假 设方位 ， 在 投点结束 后 ， 对 假设方 位边进行独 立两 次 的陀螺 定 向 ， 井 同时到 一1 9 0 m永久 边 进行仪器常数测定 ， 方位测定后 ， 即可将投下 钢丝 坐标导人 定 向边 的两导线点 。 在另一端 ， 通过三次独立经伟仪结合测 距仪全站仪 ， 将永久坐标、 方位传到南巷开掘 点， 在盲斜井掘至 一2 7 0 m水平后， 进行最弱 边陀螺定 向 ， 与传 人方位 进 行 检核 。在 高程 上利 用全站仪 ， 对斜 井进 行 由上到下 ， 由下 到 上， 独立两次正反三角高程测量 ， 达 到精度 后， 做为平巷掘进的控制基础。 2 ． 2施 工测■ 在施工 过程 中 ， 2 5 m 左右测一导 线点 ， 每 隔 5 0 m 布设永 久点 ， 在测 永久 点 时对施 工导 线进行检核， 每掘进 2 0 0 m左 右对永久点进 行复测 ， 对有条件 的导线边， 要进行闭合， 附 台测量和计算 ， 对各导线边的精度及时评定 ， 井与误差预计书中要求精度对照 。 2 ． 3检核 测量 一 2 3 0 m 中段 贯通后 ， 进行联接 测量 。因 两端 由斜井直接延伸 导线 ， 通过对此段导线 的双次复测和精度评定 ， 利用联接误差 ， 石门 一 端陀螺定向进行精度评定 ， 经两次复测， 评 定陀螺定向误差为 2 。然后把这一误差在 一 2 7 0 m 中段陀螺 定 向边 上进行消 除 ， 从而保 证了 一 2 7 0 m 中段两端导线边的高精度。 3效 果 贯通 测量结果 见表 l 。通过 表 1可 看 出 此项 技术 的效果 。 在施 工 中节省 占用主井 l 0个 小时 ， 节约 资金 l 0多万 元 ， 高 质量 的贯通 ， 使巷 道 一次 成巷， 节约大量重新 调整 、 修复资金 ， 效果是 明显 的。 表 1贯通 测量 结 果 4结 语 在实际施工过程中， 施工方案和井下特 殊条件下的贯通测量 ， 依据传统 、 理论上的测 量方法往往很困难 ， 采用灵 活多变 的测量方 法， 结合新仪器的使用 ， 可得到好的效果。 1 在竖井定向中， 小中段法是 可行 的， 精度完全达到大型贯通要求 的方法。 2 陀螺定向要严格按要求操作 ， 任何情 况 ， 都要坚持同时定向 ， 同时测仪器常数。 3 在遇到复杂问题 时， 不要只考虑复杂 的、 高难度的测量方法 ， 而一些最简便 的、 传 统方法的新组合、 新应用 ， 往往能取得意想不 到的效果 ， 本次小中段法的应用就是一例 。 上接第 1 7页 板 ， 较好地解决了 回采 中的粉矿 回收问题。 所取得的技术经济指标如贫化率， 损失率远 低于该矿采用房柱法开采的试验指标。 4 本采矿方法 回采时随采随充 ， 不留空 区， 有利于控制 回采过程中的倾斜脉群顶板 岩体及脉群 间夹壁的稳定 ， 对保护矿脉回采 全过程 的安全起到 了十分 重要 的作 用。同时 分采 围岩和胶结底板 ， 改善 了工作 面的作业 条件 ， 保护了生产工人的安全。 [ 参考文献】 [ 1 ]余健 ． 我 国急倾斜薄矿脉开采刍议 [ J ]矿业 研究与开发 ， 1 9 9 6 ， 1 [ 2 ]余健 ． 扇形推进腔结底板分采充填法在 缓倾 斜极薄矿脉开采 中的试验研究 [ J ]中国钨业 ， 1 9 9 5 ， 1 ． 维普资讯