武山铜矿充填采矿若干技术问题探讨.pdf

第2 4 卷第1 期 2010 年3 月 扫玉酋毛童唐 J i a n g x iN o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．2 4 ．N o ．1 M a r ．2010 文章编号1 0 0 5 2 7 1 2 2 0 1 0 0 1 0 0 3 2 0 3 武山铜矿充填采矿若干技术问题探讨 谢道晖1 ，张承荣2 ，张金龙2 ，赵奎。 1 ．武山铜矿，江西瑞昌3 3 2 2 0 4 ；2 ．中铁资源集团有限公司，北京1 0 0 0 5 5 ；3 ．江西理工大学工程研究院．江西赣州3 4 1 0 0 0 摘要由于水砂充填采矿法工艺环节多。生产效率低，现欲将水砂充填法改为下向进路式水平分 层胶结充填法．通过第一阶段试验论证了下向胶结充填法在武山铜矿的可行性．针对试验过程中出 现的一系列问题，在下分层进行第二阶段充填试验，着重对充填系统振动筛、充填区投料方式、充填 水排除方式、充填体配筋方式和二次充填工序进行优化研究．实践证明。改进工艺技术可行。经济实 用．对同类型矿山具有借鉴价值． 关键词下向胶结充填采矿法；充填投料；排水；钢筋布置 中图分类号T D 8 5 3 ．3 4 。文献标识码A D i s c u s s i o no faF e wT e c h n i c a lP r o b l e m so fB a c k - f i l lM e t h o di n W u s h a nC o p p e rM i n e X I ED a o - h u i1 ，Z H A N GC h e n g - r o n 9 2 ，Z H A N GJ i n - l o n 9 2 ，Z H A Ok n i 3 1 ．W us l u mC o p p e rM i n e 。R u i c h a n g3 3 2 2 0 4 。C h i n a ；2 ．C h i n aR a i l w a yR e s o u r c e sG r o u pC o ．，L i d ．，B e i j i n g1 0 0 0 5 5 ，C h i n a ； 3 ．E n g i n e e r i n gR e s e a r c hh m t i t u t e ，J i a n g x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，G a n z h o u3 4 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t W u s h a nC o p p e rM i n ew a n tt or e p l a c eh y d r a u l i cs a n df i l l i n gm e t h o dw i t hu n d e r h a n dc u t - a n d - f i l l s t o p i n gf o ri t sh i g hp r o d u c t i o n ．T h ep h a s eIt r i a l sr e s u l t ss h o wt h a tu n d e r h a n dc u t - a n d - f i l ls t o p i n gi st e c h n i c a l l y f e a s i b l e ．b u tt h e r ea r es t i l las e r i e so fp r o b l e m s ．O p t i m i z i n gb a c kf i l l i n g s y s t e m ，e ．g ．v i b r a t i o ns i e v e ，f i l l i n g b a t c h i n g ，d r a i ns y s t e me t c ，i ss t u d i e do np h a s e1 1 t r i a l s ．I th a sb e e nf o u n dt h a tt h er e s u l t sp r o v i d eg r e a tg u i d a n c e i ns i m i l a rm i n e s ． K e yw o r d s u n d e r h a n dc u t - a n d - f i l ls t o p i n g ；f i l l i n gb a t c h i n g ；d r a i ns y s t e m ；r e i n f o r c e db a rl a y o u t 0 引言 武山铜矿自1 9 9 0 年初采用分层进路水砂充填 采矿法，其工艺环节包括铺底、水砂充填、坑木支护 等．随着开采深度的加大，铺底和支护材料运输距 离过长，假底质量难以得到保证，且生产效率低．因 此，矿山首先在一2 1 0 m 阶段W 4 盘区第二分层进行 第一阶段充填试验，论证武山铜矿采用下向进路式 水平分层胶结充填采矿法的可行性及合理性，但在 试验的过程中，发现充填系统存在一系列的问题，如 充填系统振动筛筛面常出现“结实”、充填物料离析 等现象．因此，在该盘区进行第二阶段充填试验，着 重对充填系统振动筛、充填区投料方式、充填水排除 方式、充填体配筋方式和二次充填工序等进行优化． 收稿日期2 0 1 0 0 2 2 4 作者简介谢道晖 1 9 6 8 一 ，男，工程师． 1 充填工艺现状 首先通过振动筛将选厂送来分级尾砂中的杂物 筛分去除，由皮带运输机运送至搅拌器，水泥通过螺旋 给料器按设计量也输送到搅拌器中，同时加入定量的 水搅拌．采空区砌好挡墙后，将搅拌好的水泥砂浆通过 充填管路输送到采空区内旧．充填系统总体按7 0 ％ 的重量比浓度进行充填，采空区分上、下两个部分按 不同的灰砂比进行充填，下部充填体灰砂比为l 4 水泥2 0 ％ ；上部充填体灰砂比为l 8 水泥l l ％ ． 当下部充填到分条高度一半时，暂时停止充填，让采 空区充填体的浆料充分沉淀，然后用水泵抽出上清 液接着充填剩余采空区．充填前后，按正常情况放引 流水引流和清洗水洗管嗍．充填工艺过程见图1 ． 万方数据 圈1 充填工艺图 2 充填系统优化 2 ．1 存在问题 在充填过程中，存在以下问题 1 振动筛对含水粘结的尾砂筛分效果不佳， 经常在振动筛面上出现结实现象； 2 对于平面面积大于8 0m 2 采空区，采用单点 投料易造成充填料离析，降低充填体强度； 3 引流水、清洗水冲淡稀释了充填料，同时恶 化工作环境； 4 采用泵排出上清液，生产效率低． 2 ．2 优化方案 1 优化充填系统振动筛，提高筛分效率．充填 系统中原振动筛是采用①8 r a m 的圆钢制成网度为 2 5m i n x 2 5m m 筛网，对含水粘结的筛分效果不佳， 时常出现砂在振动筛面上“结实”的现象，造成下料 不畅．改进后的振动筛筛网改用3m m x 3 0m m 的扁 钢，网度为2 5m m x 2 5m m 的筛网，极大提高了筛网 的筛分效率，保证了充填给料的均衡，稳定了充填 浓度．改进后的振动筛网见图2 图2 改进后的充填系统振动筛 2 采用充填管多点下料，降低充填物料离析 程度．当采空区面积大于8 0m z 或进路长度大于 1 5m 时，采用单点下料易造成充填料因坡积经常产 生离析，影响充填体的强度，将原来一根充填管一 点下料的方式改为一根充填管多点下料方式，下料 排口间距2 ～6m 排口大小为2 ～4c m 2 ，充填下料的 方式见图3 ． 下科口 图3 充填下料方式 3 综合措施排水，提高生产效率．为减少引流 水、清洗水对采空区充填料的稀释和冲洗，降低物料 的离析，保证充填区浆料的浓度．在靠近泄水井处 充填管接一个引流的三通阀，将引流水、清洗水直接 排入泄水井．为了缩短第一、第二次充填的时间间 隔，提高生产效率，将泵排水改为挡水墙预留排水管 排水．排水管取废旧充填管，排水管在充填挡墙1 ／2 以上部位均匀布置，垂直间距为1 0 ～2 0c m ．充填前， 先从墙体内侧用胶质布将排水管口包扎牢以免漏 水；充填后，待浆料沉降到第一排水口以下时，用钢 筋将胶质布捅开第一排水口的胶质布排水．根据浆 料沉降的时间，逐一打开排水口．排水结束后，从挡 墙外侧用麻布包裹的木塞堵住排水口，之后可进行 下一次充填．通过改进后的排水方法排水时间由原 来1 6 小时缩短到4 小时，第二次充填水泥用量由 1 1 ％降到了9 ％，降低水泥的流失量．改进后的排 水系统见图4 ． 图4 改进后的排水系统 4 优化配筋方式，提高采场安全性能．第一阶 段试验底部配筋在参考麦康公司提出的竖向布筋基 础上，在充填体底部增加一层钢丝网，钢丝直径 为5m i l l ，网度1 0 0m m x l 0 0m m ；竖筋直径为2 0t o n i 钢筋，网度1 ．6m 1 ．6m ，竖筋长1 ．8m ，两端加 焊1 5 0m m x l 5 0m m x 5m m 的铁块，见图5 ． 万方数据 妇南茵毛●屈 2 0 1 0 年3 月 竖筋 ．厂 ／ 铁块 。广氕 L 丝 l ≥5 0 m m 图5 胶结充填试验第一阶段底部结构 试验发现，当充填过程中充填站出现故障导致 充填不连续时，易在充填体下部形成充填体薄层，从 下一分层揭露来看，当薄层厚度小于2 5 0m m 时，薄 层易发生脱落．虽然在充填体底部铺设了钢丝网， 但由于钢丝叫连接强度低，在爆破后钢丝网经常随 充填体一起脱落．为下一分层的回采造成安全隐患． 为了进一步提高充填体质最，改善下部的薄层充填 体的脱层状况，降低充填成本，对充填体底部结构进 行了改进． 首先，充填之前加强设备及管路的检查，确保在 充填时的连续性．避免出现充填停顿导致充填体下 部产生薄层的充填体．同时控制顶眼与充填体的间 距，顶眼孔底距充填体距离不小于1 5 0m m ． 其次，为了在充填体出现底部薄层时，改善底部 的整体性及强度，取消底部的钢丝网，改用4 0 0m m x 4 0 0m m 网度的①l O ～1 2m m 钢筋网，钢筋端部向上 弯折，形成短的竖筋，将底部的薄层与上部的充填体 连接．在竖筋中部区域，有条件时 可利用钢筋搭接 部分 应多设短竖筋，短竖筋向上部分应大于 5 0 0m m ．钢筋与钢筋、钢筋与竖筋间用扎丝绑扎牢 固，竖筋的网度与规格和原来的保持一致．经过成 本核算，改进后的底部钢筋网比原先的钢丝网成本 要低．这样，在一定程度上既节约了成本又避免了 安全隐患．改进后的底部工艺结构已经在一2 1 0m 中 段W 4 盘区第八分层开始应用，从第九分层目前回 采已经揭露出来的顶板来看，在局部充填不连续的 地点，改进后的底部结构使充填体底部脱层有所改 善，保持了顶板充填体的完整性．底部结构改进后 的工艺见图6 ． 图6 改进后的底部工艺结构 3 结语 针对矿山改变采矿方法所遇到的实际问题，对充 填系统振动筛、充填区投料方式、充填水排除方式、 充填体配筋方式和二次充填工序等进行优化，提高 了筛网筛分效率，使充填体物料混合均匀，强度得到 提高，同时减少了水泥消耗．解决了矿山长期以来 存在的生产效率低、工艺落后的状况，为矿山的发展 提供了有利的基础．所取得的研究成果对同类型矿 山具有一定的借鉴价值． 参考文献 【l 】刘同有．充填采矿技术与应用【M 】．北京冶金工业出版社t 2 0 0 1 ． 【2 】卢平．制约胶结充填采矿法发展的若干充填体力学问题m 黄 金，1 9 9 4 ，1 5 ∽1 8 - 2 1 ． 【3 1 李庶林．下向进分层进路式充填采矿法中混凝土假顶的破坏形式 与布筋方式们．黄金，1 9 9 6 ，1 7 8 2 0 - 2 4 ． 【4 】周先明．下向胶结充填采场充填体作用机理研究的理论与实践田． 黄金，1 9 8 8 ，9 5 5 - 1 2 ． 万方数据 武山铜矿充填采矿若干技术问题探讨武山铜矿充填采矿若干技术问题探讨 作者谢道晖， 张承荣， 张金龙， 赵奎， XIE Dao-hui， ZHANG Cheng-rong， ZHANG Jin- long， ZHAO kui 作者单位谢道晖,XIE Dao-hui武山铜矿,江西,瑞昌,332204， 张承荣,张金龙,ZHANG Cheng- rong,ZHANG Jin-long中铁资源集团有限公司,北京,100055， 赵奎,ZHAO kui江西理工大 学工程研究院.江西,赣州,341000 刊名 江西有色金属 英文刊名JIANGXI NONFERROUS METALS 年，卷期2010,241 参考文献4条参考文献4条 1.周先明 下向胶结允填采场充填体作用机理研究的理论与实践 198805 2.李庶林 下向进分层进路式充填采矿法中混凝土假顶的破坏形式与布筋方式 199608 3.卢平 制约胶结充填采矿法发展的若干充填体力学问题 199407 4.刘同有 充填采矿技术与应用 2001 本文读者也读过10条本文读者也读过10条 1. 赵奎.廖亮.张金龙.赵永和.吴已成.董卓 武山铜矿北矿带采场失稳破坏特征分析及治理措施[会议论文]-2010 2. 赵奎.廖亮.张金龙.赵永和.吴已成.董卓 武山铜矿北矿带采场失稳破坏特征分析及治理措施[期刊论文]-采矿技 术2010,103 3. 刘仲春 长锚杆预控顶尾砂胶结充填采矿法回采缓倾斜中厚矿体的实践[期刊论文]-采矿技术2005,51 4. 王怀佳 预控顶上向分段胶结充填采矿法的研究与实践[会议论文]-2009 5. 罗建安 城门山铜矿地质特征及成因分析[期刊论文]-采矿技术2003,33 6. 卢伟国.孟令刚.耿芳明 尾砂胶结充填采矿法在唐山亨达东安铁矿的应用[期刊论文]-现代矿业200910 7. 徐兆文.陆建军.陆现彩.高剑峰.刘苏明.罗庆春.姜章平 安徽省铜陵冬瓜山铜金矿床地质特征及成因[期刊论文 ]-矿物岩石地球化学通报2000,194 8. 柴垣民 铜矿峪矿选矿厂达产实践[期刊论文]-有色矿山2002,312 9. 李宏业.高建科.周松中.韩斌 延长充填钻孔使用寿命的研究[会议论文]-2004 10. 王晓青.张奇.王利.WANG Xiao-qing.ZHANG Qi.WANG Li 竖分条预控顶中深孔抛掷爆破间隔胶结充填采矿法[期 刊论文]-有色矿冶2009,251 引证文献1条引证文献1条 1.张葆春.曹宗权.赵永和.杨涛波.赵奎.吴乐文.邵海.曾鹏 尾砂胶结充填挡墙受力分析及工程应用[期刊论文]-有 色金属科学与工程 20115 本文链接