侯庄矿浅孔房柱嗣后胶结充填法改进.pdf

Serial No．578 June．2017 现代矿业 MODERN MINING 总 第578 期 2017年 6 月第 6 期 吴会明 1988 ， 男， 助理工程师， 255000 山东省淄博市张店区 中埠镇。 侯庄矿浅孔房柱嗣后胶结充填法改进 吴会明寇岗向洋 山东金岭矿业股份有限公司 摘要侯庄矿一直采用浅孔房柱嗣后胶结充填法开采， 在生产过程中， 当矿房中恰好布置有 穿脉进路时， 需由下盘方向进行出矿而非由上盘沿脉出矿， 出矿与落矿环节不易协调， 作业过程中 易因出矿不及时导致穿脉进路被矿石堵死， 造成通风困难、 回采效率低或出矿过多， 作业人员蹬渣 作业时高度不够无法继续向上回采， 造成矿石损失。为此， 通过结合浅孔留矿法的回采工艺和矿房 布置方式， 通过改变矿房回采形状对浅孔房柱嗣后胶结充填法进行了改进， 提出了两种改进方案， 即矿房施工两条切割上山， 结合浅孔留矿法回采工艺对矿体进行回采; 调整矿房回采形状， 消除穿 脉进路对矿房的影响。实践表明 两者均有助于解决通风不便、 回采效率低、 矿石损失等问题， 相对 而言， 方案一对于厚薄矿体均有较好的适用性， 而后者仅适用于相对较薄 小于 5 m 的矿体。 关键词浅孔房柱嗣后胶结充填法穿脉进路浅孔留矿法矿房回采形状 侯庄矿于 1992 年建成并投产， 年设计生产能力 50 万 t。该矿矿床赋存于奥陶系马家沟组石灰岩与 中生代燕山期闪长岩及矽卡岩接触带上， 为热液接 触交代矽卡岩型磁铁矿， 矿岩界限清楚， 产状与形态 受接触带控制［1 ］。上盘为结晶灰岩， 裂隙发育， 稳 定性较好 稳定性系数 f 8 ～10 ; 下盘绝大部分为 厚度不一的透辉石、 石榴子矽卡岩和闪长岩， 裂隙发 育， 稳定性系数 f 8 ～10。矿体倾角 6 ～50， 平均 厚 5． 53 m， 产状随接触带变化而变化， 局部起伏较 大。该矿井下采矿方法主要为分段凿岩阶段矿房 法、 浅孔留矿法、 浅孔房柱嗣后胶结充填法、 上向分 层胶结充填法等 ［2- 6 ］。随着矿山的持续开采， 矿石资 源日益枯竭， 目前井下矿石超过 50 是通过采用浅 孔房柱法嗣后胶结充填法回采获得， 预测 2 a 后该 方法开采的矿石量所占比例将达到 80 以上。本 研究针对该方法在开采作业过程中存在的问题对其 进行适当改进， 供相关研究借鉴。 1浅孔房柱嗣后胶结充填法问题分析 1． 1原理 1． 1． 1矿块采准布置及矿块参数 首先在矿体下盘布置溜井、 脉外巷道， 然后向上 盘方向施工穿脉巷道至上盘灰岩， 再沿矿体走向施 工沿脉巷道 图 1 。矿房长 10 ～15 m， 矿房宽度为 矿体厚度， 矿房高度为分段高度 15 m。 图 1浅孔房柱嗣后胶结充填法原理 1溜井; 2脉外平巷; 3穿脉进路; 4矿体; 5崩落矿石; 6胶充体; 7沿脉巷道; 8矿房分割线 1． 1． 2回采顺序 ①垂直方向， 由下至上， 一个矿房回采完毕后， 立即进行胶结充填， 再在胶结充填体上从上一个分 段继续回采矿石; ②水平方向， 由 2 条穿脉进路中间 开始向两侧后退式回采， 一个矿房回采完毕后， 立即 进行胶结充填， 在此基础上回采相邻矿房。 1． 1． 3回采工艺 1 落矿。①回采时首先以巷道为自由面， 向 两侧拉底， 然后向上切顶， 切顶方式为沿矿体与顶板 接触面回采 切下 顶板下方的矿石， 揭露出矿体顶 板， 不得留矿， 不得超采顶板岩石， 以免破坏顶板完 整性， 降低顶板强度， 切顶过程中进行蹬渣作业需预 19 ChaoXing 留好矿堆， 当回采至一定高度后需施工切割巷道与 上分段沿脉巷道贯通; ②控顶， 切顶后， 由安全人员、 现场作业人员对揭露出的顶板进行细致地检查处 理， 必要时采用锚杆喷网支护， 确保采区顶板稳固后 方可进行下一步工作; ③起底， 在切顶、 控顶工作的 基础上， 对于底部未能回采的矿石， 用起底方式凿岩 爆破下部矿石， 自下而上逐步采出矿房内的矿石。 2 矿石运搬。将凿岩爆破落下的矿石利用矿 石自重溜至拉底平巷中， 用铲运机运至附近溜井中， 在阶段底部漏斗出矿， 由电机车运至矿仓， 经主井提 升至地表。 3 地压管理。回采期间利用未回采的矿体、 点柱及胶结充填体控制采场地压， 回采完毕后应及 时进行胶结充填， 以有效控制地压。 1． 2存在问题 图2 所示， 2、 3、 4、 6矿房附近无进路， 按照设 计的回采工艺可正常回采。1、 5矿房由于进路的影 响， 回采过程会存在一定的问题。按照设计回采顺 序， 5矿房回采时， 4、 6矿房已回采完毕且进行了胶 结充填， 回采时首先以沿脉巷道为自由面拉底， 为后 期落矿提供存储空间， 然后以切割上山为自由面由内 至外逐渐向上推进切顶， 在向上逐渐切顶时需预留一 部分矿石作为作业平台。当后退至进路附近时若继 续留矿石进行蹬渣作业， 预留的矿石将会封堵进路 出口， 人员进出、 通风等问题相继出现; 若此时用铲 运机挖出矿石， 由于矿石平台高度下降， 将导致矿石 无法回采。可见， 进路附近的矿房由于进路的影响， 矿房在回采过程中易出现矿石损失、 通风不便、 安全 出口被堵死等问题， 存在严重的安全隐患。 图 2矿房布置平面 1溜井; 2溜井平巷; 3脉外巷道; 4穿脉巷道; 5矿体界线; 6矿房分割线; 7沿脉巷道; 8切割上山 2改进方案 针对类似于 5矿房出现的问题， 以往的解决方 案为 矿房回采后期， 作业人员从切割上山上方由上 部进入采区作业， 尽可能将进路口上部矿体采出， 一 般采取高压风强制通风的措施。如此会形成一个顶 柱， 由于矿房高度为分段高度 15 m， 相对较高， 矿石 永久损失将超过 35以上。为此， 本研究提出两种 改进方案。 2． 1方案一 方案一的基本思路是矿房施工 2 条切割上山， 结合留矿法回采工艺对矿体进行回采。5矿房进路 两侧各布置 2 条切割上山兼作人行通风上山 此时 矿房长度一般调整为 15 ～ 20 m ， 回采时首先以沿 脉巷道为自由面进行拉底， 并将劈落的大部分矿石 运走， 为后期回采顶板矿石留设空间; 然后从其中一 条切割上山开始逐渐回采至另一条切割上山为止， 每次回采高度约 2． 5 m， 如此往复进行逐层回采 图 3 。随着逐层向上回采， 矿堆平台逐渐升高， 并将 穿脉进路出口逐渐堵死。当进路被堵死后， 施工人 员需从上一个分段水平经切割上山进入矿房， 继续 回采矿石 此时 2 条切割巷道 1 条进风， 1 条出风 。 当矿房内空间不足， 人员进入后无法站立作业时， 使 用铲车从穿脉进路口出矿， 出矿时需注意矿堆平台 的下降高度， 平场后人员能够进行正常作业时， 即可 停止出矿， 然后继续向上回采， 直至回采至上一个分 段水平， 开始集中出矿。集中出矿过程中作业人员 需从矿房上口进入采区处理随着矿堆下降而逐渐暴 露出的顶板及上下盘浮石， 铲车最终应进入采区出 矿， 不留存窿。该方案工艺简单、 技术要求低， 可有 效解决矿房回采过程中存在的安全出口堵死、 通风 困难、 矿石损失等问题， 但采准工程量有所增加 多 了 1 条切割上山 ， 矿房准备时间相对较长。 图 3方案一矿房布置平面 1溜井; 2溜井平巷; 3脉外巷道; 4穿脉巷道; 5矿体界线; 6矿房分割线; 7沿脉巷道; 8切割上山 2． 2方案二 方案二的基本思路是调整矿房回采形状， 消除 穿脉进路对矿房的影响。首先通过调节矿房尺寸使 矿房边界线恰好位于穿脉进路的中心线附近 图 3 。4矿房最初按照原有正常的回采工艺进行回 采， 回采至距穿脉进路巷道近帮一侧 2 m 处。此时 处理好浮石后， 首先开始出部分矿石， 距穿脉进路巷 道近帮一侧 2 m 处斜向上偏穿脉进路方向 45劈矿 直至穿脉进路巷道顶部矿房分割 下转第127页 29 总第 578 期现代矿业2017 年 6 月第 6 期 ChaoXing 级产品金品位为 0. 28 g/t， 与现场生产结果相同; 浮 选柱尾矿中 0. 038 ～ 0. 074 mm 粒级指标与现场生 产结果接近，－ 0. 038 mm 微细粒级金品位只有 0. 30 g/t， 低于现场生产的 0. 35 g/t， 说明浮选柱回 收微细粒级的金优势较大。 4结论 1 旋流- 静态微泡浮选柱主体结构包括浮选柱 分选段、 旋流分离段、 管浮选装置， 巧妙地将柱浮选、 旋流分离、 高度紊流矿化结合起来， 实现物料的优化 浮选。该浮选柱结构紧凑， 相比浮选机投资少， 占地 面积小， 分选效果好。 2 河南某金矿石金品位 2. 51 g/t， 金属矿物以 黄铁矿、 黄铜矿为主， 其次有少量的方铅矿及闪锌 矿、 磁铁矿等。金多分布于黄铁矿与脉石粒间， 且主 要存在于微细粒中。生产现场水力旋流器溢流中 －0. 038 mm 占 40. 03， 其中的金占溢流中金的 73. 44， 说明进入后续浮选作业中的金粒度很细。 3 在粗选循环泵循环压力 0. 25 MPa、 捕收剂 异戊基黄药补加量 60 g/t、 起泡剂 11油补加量 40 g/t 的条件下， 采用旋流- 静态微泡浮选柱对水力旋 流器溢流进行 1 粗 1 精 1 扫半工业连选试验， 可获 得金平均品位 72. 84 g/t、 平均回收率 90. 81 的金 精矿， 相比采用传统浮选机的现场同期生产指标， 回 收率相近， 但金品位高 30. 72 g/t。结合二者产品粒 度分析， 表明旋流- 静态微泡浮选柱能有效回收微细 粒含金矿物， 显著提高金精矿品位， 在微细粒金矿回 收方面优势明显。 参考文献 ［ 1］何廷树， 陈炳辰． 微细粒浮选设备探讨［J］． 中国矿业， 1994 4 31- 35． ［ 2］周凌锋， 张强． 气泡尺寸变化对微细粒浮选效果的研究［J］． 有色金属 选矿部分， 2005 3 21- 23． ［ 3］Yoon R H， 戴宗福． 矿粒- 气泡作用中的流体动力及表面力 ［J］． 国外金属选矿， 1993 6 5- 11． ［ 4］刘炯天， 周晓华， 王永田． 浮选设备评述［J］． 选煤技术， 2003 6 25- 33． ［ 5］何廷树， 陈炳辰． 细粒浮选机的设计理论［J］． 物理搬运与分离 技术， 1996 3 2- 5． ［ 6］刘洋， 曹亦俊， 黄根， 等． 旋流- 微泡浮选柱分选某金矿泥的 半工业试验［J］． 金属矿山， 2012， 41 3 82- 85． ［ 7］何琦， 陆永军， 张淑强， 等． 旋流- 微泡浮选柱洗选金矿石的实 验室研究［J］． 金属矿山， 2011， 40 3 24- 27． ［ 8］高敏， 欧泽深， 胡恒杰， 等． 旋流微泡浮选柱的研制及应用 ［J］． 金属矿山， 1998 8 23- 24． 收稿日期 2017- 04- 18 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 上接第 92 页 线位置 图 4、 图 5 ; 然后垂直向上 继续回采， 回采完毕后对 4矿房形成的采区进行胶 结充填， 待回采 5矿房时采用相同的方法进行回 采; 最后在 2 个矿房的中间穿脉进路上方形成一个 三角形的矿柱作为永久损失不再回采。该方案尽管 能够有效避免布置的矿房中有进路穿过， 但由于回 采完毕后会在穿脉进路顶部形成一个三角形 边长 6． 6 m， 高为 3． 3 m 的等腰三角形， 面积 10． 89 m2 矿柱， 当矿体厚度为 5 m 时， 损失的矿柱体积为 54． 45 m3， 约 223 t 矿石， 可见若采用该方案， 会造成少 量矿石损失。 图 4方案二矿房布置平面 1溜井; 2溜井平巷; 3脉外巷道; 4穿脉巷道; 5矿体界线; 6矿房分割线; 7沿脉巷道; 8切割上山 3结语 针对侯庄矿浅孔房柱嗣后胶结充填法在生产中 图 5矿房布置示意 1穿脉巷道; 2矿房分割线; 3沿脉巷道 存在的问题， 提出了 2 种改进方案。分析表明， 2 种 方案的应用， 均有助于解决该矿存在的通风不便、 回 采效率低、 矿石损失大等问题， 但对于开采相对较厚 大于 5 m 的矿体时， 方案一更具有优势。 参考文献 ［ 1］寇岗， 吴会明， 石先进． 深孔爆破一次成井技术在侯庄矿的 应用实践［J］． 现代矿业， 2017 3 124- 125． ［ 2］于润沧． 采矿工程师手册［M］． 北京 冶金工业出版社， 2009． ［ 3］陈国山． 地下采矿设计项目优化教程［M］． 北京 冶金工业出 版社， 2009． ［ 4］钟勇． 上宫金矿浅孔留矿法采矿工艺改进［J］． 现代矿业， 2016 8 30- 32． ［ 5］王成龙， 王颍． 平底结构浅孔留矿法在金陶公司二矿区的应 用［J］． 现代矿业， 2016 6 210- 211． ［ 6］宋甫， 周益龙， 江飞飞． 浅孔留矿法在急倾斜薄至极薄矿脉 开采中的应用［J］． 现代矿业， 2015 6 32- 33． 收稿日期 2017- 02- 07 721 吴荣石南南 旋流- 静态微泡浮选柱在某微细粒金矿浮选中的应用2017 年 6 月第 6 期 ChaoXing