璜山金矿下向分层进路胶结充填体冒落的原因及预防.pdf

冶金矿L L设计与建设 Me访1min e de sf助 and 加 n srruc t io n 1 3 9 5 年第 5期 磺山金矿下向分层进路胶结充填体 冒落的原因及预防 浙江省 诸暨黄金公 司 瞿沛源 提要磺山金矿矿体和 围岩都松软 . 采用下向分层进路胶结充 填采矿法 . 时间稍 长 , 出现 充填体冒落 . 文中介绍 了防止充填体冒落在管 理和技术方面采取的措施 . 如降低 混授土离析 、 增加充填梁窝和纵横 向布置进路等 . 取得了效果 . 关键词矿岩松 软胶结充填眉落预防措施 C eme n tedfill e avin gin u n d ereu t一and 一fill ae e e ssstoPing in H uan gshang old m in e 一 C auseanolysisan dPr even tio n m ea sure s QuPeiy uan B sT RA C T Inm ining ofthe d e「 劝sit , inwhieh theo re v ein ands urro und - ing ro ek are w eak , withthe undereut一a nd 一fil la e e e s s sro Pingm eth o d , theeavingof eom e nte dfjllwi]1 oe eureaftera lo ng tim e p e ri浏 , In th is p apers o m e s uee e朋ful teehniealand m a n a 一ge m e nt m easu re s forPre v en tio no f the fill eaving w e r ePrese nt - ed , s uehasrheredu etio nofeo ne retesegr egation theinere a se ofn u mbe r of fil ling b e ams o ckets , the a r rangeme ntofaeees se s inlo ng itudin al and tra n svers al d irec - tions , ete . K EYWO RDS W eakor e m as s Cem e nted fillCa ving Pre n e ntio n m ea - S U Ie 概况 诸暨磺山金矿是诸暨黄 金公司 的 主要生 产矿山之一 , 地下开采 , 年采矿石 的 2 . 5 万 t 。 矿区内分布有 I 号和 l 号两个矿体 , 矿 石工 业储量约3 7 万 t , 其中 I 号矿体占矿区 总储量的99 。 I 号矿体赋存在 F , 断层构造带 中 , 并受 其控制 。 矿化类型为含金 石英脉与干枚岩复 合型 , 矿石节理发育 , 不稳固 。 矿体倾角 4 5 70 ’, 平均6 0 0 ; 矿体厚0 . 198 . gm , 平均 2 . 6 3 m 。 矿体上盘围岩为角闪斜长混合岩及变粒 岩 , 下盘围岩 为石英闪 长岩 。 靠近 矿体上下盘 各有 一干枚岩层 , 其厚度 一般为 1一3m , 片理 构造发育 , 不稳固 , 暴露 后 易 冒落 。 故该矿床 属 矿 石岩石均软弱不稳固的难采矿体 。 依矿床的条件 , 采用多级斜 井开 拓 、 提 升 , 中段高度 为 3 0m , 现有一 10m 、 一月om 、 一 70m 三个开拓中段 。 在 198 5 年矿 山试生产 期 间 , 当 时在 一1 0。 中段曾用浅孔留矿法和小中段空场法 开采矿 石 , 由于矿岩不稳 固 , 发生采场冒落 , 顶部一直冒通 至地表 。 采 场冒顶势必威胁作 业安全 , 也将波及上部地表设施的安全 ; 矿石 1995年第5期 冶金矿 山设计与建设 的损失率 、 贫化率高达3 0们 。 针对矿 山的地质条件 , 为解决好 采矿方 法问题 , 改善 工人的劳动条件 , 多回收 黄金 资源 , 提 高矿山 开采 的经济效益 , 在 19 86 年 , 诸暨黄金 公 司 与长沙矿 山研究院合作 , 进行了下向分层进 路胶结充填采 矿法 的试验 。 经过近 两 年的回 采试验 , 共采出矿 石 1 . 7J 万 t , 充填混凝土 59 0 0耐 , 取 得了较好 的 技术经济效 果 。 该 采 矿 方 法现已成 为磺山金 矿的主要 采矿方 法 。 但 这 种 方法 在 生产 实践 中也 出现了美中不 足 , 主要 是充 填体坍 落问题 , 以至给 矿山生产 带来一定影响 。 2 充填体坍落的原因 磺山金 矿 自 198 6 年采 用 下 向分层尘路 胶结充 填 的采 矿 方法 进 行 生 产以来 , 曾多 次 发生充填 体 冒落现象 。 由于采 场顶 部 的充填 体冒落 , 既造 成矿石的丢 失 , 也影响到工 人的 作 业 安全 , 故 必须 找到原因寻求出 解决方 法 。 矿 ‘ 块中段 高 3 0 m , 分层高 3m , 进路沿矿 体走 向布置 。 在矿块 中间部位布置出矿天并 , 天井两侧东西向的进 路轮流 进行回采与充 填 ; 分层 的服务 时 间一般 23个 月 。 如一 IOm 中段 3 线采场 , 在回采一Zm分 层东进路时 , 发生上部充填体沿 3 线天井层 层坍落现象 , 一直冒落至十2月m水平以上 , 充 填体冒落高度达 2 6m 。 在一刁。m中段1 1线采 场回采时 , 曾两 次发生 充填体坍落 第一次是 在回采第四分层西 进路时 , 上部充填体靠顶 板方 向先行坍落 , 尔后底板方向充填体也随 之坍落 , 上部一直冒落至一IOm中段以上 ; 其 后预留 了一定高度的水平矿 柱后继 续向下回 采 , 当回采到第七分层西进路时 , 上部充填体 又发生第二次 冒落 , 并与第一次冒落区连通 。 一4Om 中段 1 5线采 场回采第五分层东进 路 时 . 发生三 、 四层充填体靠底板 干枚 岩冒落 , 长度有1 0多米 , 造成三 、 四两 层 充填体一端 悬空现象 , 严重威胁作业 人员的安全 。 上述现 象的发生 , 究其原因主要有以下几方面 。 2 . 1 矿体直接顶底板围岩不稳固 磺山金矿 1号 矿 体赋存在F 断 层中 , 并 受 F I 断层控 制 。 矿 体直 接顶 板与底板 都 为干 枚岩 , 厚度一般 1Zm 。 这层干枚层 , 片理构 造发育 , 不 稳固 , 极 易塌落 。 在回采过 程中因 干枚岩含 金品位 低 , 未加以回采或处 理 。 时间 稍长 , 顶板 、 底板 干枚岩因岩性差 , 原岩应力 便有变化 , 以至不 能承 受 充填体的重 量 , 岩 体 自身先 行塌落 , 带 动 充 填 体 也 随 之 冒落 。 如 一40m 中段1 5线 采场 , 第三 、 四分层充 填体 靠 底板 干枚岩冒落 就是 具体例子 。 2 . 2 充填体整 体性差 按 设计下 向分层进 路胶结充填 采 矿法 的 回采 进路是沿 矿体走 向布置的 , 充 填 料 的配 比lm , 为水泥 河 沙 碎石一1 5 6 。 充 填料在地面 经机 械 搅 拌 后 , 通 过 安装 在天井 里 的焊 接钢 管曰2 5O flf l ; 下放到中段 平 巷 , 装入 “v” 型 矿车 , 人工推 运 至 采 场 充 填 天 井 口 , 倒 入 进路内靠 自流 充填 采空区 。 为使 充填 料自流能 达到良好 的接顶状况 , 在采场 的中 心布置 出矿天井 , 回采进路自中心向两端各 有 68 。 的坡度 , 呈 .‘v ” 字形 。 但在实际回采 中 , 因 采用人工出矿 , 手 拉胶轮斗车运 矿 , 形 成回采进 路 底板平 缓 , 坡度往 往 达 不 到 6 8 “, 充填料自流到 不 了充填点 , 于 是大部分回 采进 路都不能良好接顶 , 不 能使上下分层 充 填体连成整体 。 形不成 整体的 充填层 , 其单层 的强度也相对变差 。 如一 10m 中段 3 线 采场 充填体发生层层坍落现象 , 就是 因充填体不 能良好接顶所致 。 2 . 3 充填料浆离析严重 在 下向分层进 路 胶结充填采矿 法中 , 充 填料浆主要是 靠自流加人工扒运到达采空区 进 行 充填 。 在 自流 输送过程中 , 由于底板坡度 平缓 , 料浆流动慢 , 粗粒料受重力作用使充填 料浆产 生离析 现象 , 结果影响 了充填体的强 度 。 充填距离越 远 , 离析现象越严重 , 充填体 的强度也就 越低 。 再加上充填作业的不连续 性 , 使充填体产生层 状弱面 , 降低了充填体本 冶金矿 山设计与建设 19 95 年第 5期 身的强度 。 根据上述分析 可 知 , 充填体冒落的原因 是多方面 的 , 针对 问题采取相应的措施来防 止 和 减少充填体的冒落十分必要 。 3 预防充填体冒落的措施 针对充填层不接顶 , 上 下充填体层 不结 合 , 和充填料浆严重离析等问题 , 可通过以下 途径解决 如管理方面 , 可尽力做到 进路 坡度 达到 6一8 o , 满足充填料自流 达 到 良好的接 顶 ; 安排好计划加 强 充填作业 的连续性 , 减少 层状弱面的产生 ; 改善人工扒运料浆的方法 , 降低料浆的离析 。 至于技术方 面的措施 , 须着 眼 于提高充填体本身的自立 性 , 力求不降低 充填体的 抗压强度 , 不使 充填体坍落 . 通过 生 产实践 , 施 行以下两种措施并取 得 了成效 . 3 . 1 分层矿体厚度相当一条回采进路时进 路 布置方法 当 矿体厚度较小 , 在 月m 以下时 , 回采进 路宽度 即为矿体厚度 , 每个分层就 是 一条进 路 。 此时回采进路仍按原设计沿 矿体走向布 置 。 采场 自上 而下回采 , 当采充完3 4个分 层 后 , 下一个分层进 路 增掘四个梁窝 , 梁窝与 进路均用 混 凝土 一次充填 , 形成整体胶结充 填体 。 梁窝的位置分另 }选在进路长度的l/ 4 和 3/月处 , 对称每侧 2 个 , 但须避开 充填井位 置 。 梁窝的高度与分层 进 路高度一致 , 其深 度须穿过顶 板或 底 板 的干枚岩层 , 伸入到较 稳固的围岩中 , 要求有 lm 以上 的深度 , 梁窝 的断面规格随干枚岩厚度而变 , 最小不小于 2用XZm 。 由于带梁窝的分层 充填体可 同时利用顶 板 、 底板干枚岩和 围岩的支承力 , 故 充填体 自 立性好 , 抗压能力提高 , 起 到 了稳定 上部充填 体层的作用 。 在一个采场内设置 23 层 间隔 的带梁窝的分层 , 即能 有 效 的预防 充填 体冒 落 。 3 . 2 分层矿体厚 度相当两条以上回采进 路 时进路的布置方法 当矿体厚度较大 , 允许布置两 条以上 的 进路时 , 可采取改变进 路布置的方式 , 即自上 而 下将进路 依纵沿走 向横垂 直走 向交错 的方式布置 。 在回采过 程中 , 每采充完 2一3 个沿走 向布置进路的分层 之后 , 即设置 一个 垂直走 向布置 进路的分层 , 在 此 分层 两端和 中间各有一条垂直进路使之穿过 顶板 、 底板 的千枚岩层直达稳固的围岩 中 , 这 三条垂直 伸长进 路 的位置 应避 开充填井 . 由于垂直进 路的充填体已插入到稳固的围岩中 , 这就加 强 了本分层 充填 体的支承 能力和负载 能力 . 有利于稳定上部充填体层 , 避免 层层冒落 。 在回采作业开始时 , 可先在矿体中间位 置沿走 向开掘回采一条巷道 , 作为垂直进 路分层 的 出矿通道 . 通 道宽度应 小于上部充 填体的宽度 , 以保证作业的安全性 。 以后 的 回 采工作 , 可 由两端 向中间作后 退式回采 。 采 用进路依 纵横向交 错布置 的下 向分层 胶结充填 采矿 法 , 其回采进 路与形成的 充填 体 皆为纵横向布置 , 生 产实 际 表 明这 样的布 置提高了采场充填体的稳定性 。 当在垂直走向方 向布置分层进 路回采 时 , 因进 路长度短为矿体的厚度 , 且以中间 出矿通道 为中心向顶板和底板方 向同时进行 回采作业 , 故可大大缩短每个分层的回采时 间 。 同 时 , 在回采作业 过程中 , 上部沿走 向布 置的每条充填体始终只是部分暴露相当于 垂直进路 的宽度 , 不像沿 走向进路随着回采 进路的延伸 , 充填体的暴露面越来越大 , 故其 作业安全性相对较好 。 而 且垂直走向方向的 进 路较短 , 故充填料浆的离析现象也相应减 弱 , 有利于 提高充填体的强度 。 但采用 此法也 有不 利的一面 , 就 是 须 增 加 一些充填巷道及 出矿通 道等掘进 工作量 , 此外因梁窝需插入 到 稳固的围 岩中 , 故 须多掘 部分顶 底 板的围 岩 。 J玉过概 略考核 , 所 增加 的工 程 量 费用 , 可 从减少充填体坍落压矿损失及提高回采作业 效率中得 到弥补 . 下转第2 4 页 冶金矿山设计与建设 19 9 5年第5 期 这期 间详细认 真地 对一些 重大的技术方 案求 得 了落实如本文 所述 , 使 重大问题的决策 不致 失误 。 5 . 4 把矿山建设工程 转给 地方 承办 , 仅用 了 短短 二年时 间 , 便将露 天采场基建 剥离3 3 0 万m , , 废石场 , 破 碎筛分车间 , 内外运输与 道 路 , 炸药库 , 总 降压站 , 供 排水 , 供配电 , 机 汽修等设施 , 以及安 全环保 , 荣保卫 生 , 生 活 福 利总建筑面 积2 . 5 9万m Z等工 程项 目全 部建成 。 这在 矿 山建 设史上还 没有先例 , 整 个 工程计完成 总投 资 5852 . 6 9万元 , 形成 了5 0 万 t / a 生 产能 力 。 它之所以能取 得这 样 的成 绩 , 除了 长院保质保 量完 成 了具 有 一 定水 平 的创新 的设计 , 派 出 设计人员积极配 合施工 服务外 . 主 要 是 实 行施 工 招 标择 优 选用建 筑 施工 队伍 , 减少了大型施工 企 业与地方上的 许多矛 盾 , 如 征 地 问题 , 非 生产性投资问题 , 矿山内部 效 益与社 会效 益 的 结合等问题 , 均 比较容易统一和 得到解 决 。 例 如 , 矿 山联接杨 武镇的公路 13 . skm , 按 设计概算投 资 40 0 万 元 , 而划规 地方承 包建设后 , 仅用 8 个 月 , 花 了 1 40 万元就建成通车 。 5 . 5 在以往的 矿山建设中投 资控制 不 了 , 已 是 司空见惯 , 甚 至投资翻几 番 , 设 计 的生产成 本也 往 往比实 际 生 产要 低得多 , 规模也 长时 间达不 到 , 形成多种因素 , 使得 矿 山建设 的经 济效益 很不好 。 鲁矿设计概算为 53 73 . 6 7万 元 。 施工决算为5 8 5 2 . 6 9 万元 , 决算超 过概算 仅为 47 9 . 02 万 元占8 . 9 , 分析超支主 要 原因 , 是设备和原材料价格上 涨过 快编制 概 算时 间是 1 987 年初 , 而施 工 决算 是 1 9 8 9 年 底而造成的 。 鲁矿 投 产后 , 矿 石 产量完全 如 期 实现 了 设计的安 排 , 在 1 9 9 2 年达 到 设计规模的 5 0 万 t/a 。 矿山投 产 后 实 际 经济效 益 方 面 , 也超过 了原设计测算 的 指标 , 比预期的效 果更好 。 现 将鲁矿建成后 头三年的情况列入表 6 。 表 6 矿山投产后前三年的 经济效益表 名 称 1990年19 9 1 年 19 92 年 生产规模/万 2 6 35 5 0 销售收人/万元 1 29 619 902705 上交利润/万元 6 6 . 2 10 72 17 矿山利润/万元 8乙4 4 40 7 90 以 _ L 只是鲁 矿 设计建设 过 程中的几个主 要 部份的 评述 , 尚有 许 多值得 总 结 的 内容未 能 阐 明 。 总之鲁 奎山铁 矿设 计建 设模式是一 个成 功的新模式 , 对中小型矿 山建设选 择模 式具有现 实意 义 , 今后 随着社会主 义市场 经 济的开 拓与发展 , 不 同 的矿 山 可根据 自己矿 山的条件与特 点 加以运 用和推广 , 把 冶金 矿 山建 成有 中国特色的社 会主义的新型矿山 。 收 稿时问 1995 一5一4 作者简介陈其璋 , 1 95 5 年毕业于中南矿冶学院选 矿 系 . 高级工程师 , 现任长沙冶金 设计 研 究院总设计师 。 上接第3 4 页 在 实际 生产中 , 采用垂 直 走 向方 向布置 进 路 这 一方 法 , 已有效 解 决 了一1 0m 中段 3 线采 场 充填体层层坍落后 的回采 问 题 , 使所 压的2000多 t 高品位金 矿石得以回采 。 用纵 横向布置采 矿进路的 方法 , 解决了一1 0 m 中 段 0 线采场东进 路上 部充填体冒落问题 . 并 取 得了较 好 的效 果 。 收稿日期 19 95 一8一3 作者简介钮 沛源 , 工程师 , 浙江省诸暨黄金公司副 经理 。