尾砂胶结充填法在康家湾矿的应用.pdf

第2 7卷第 2期 1996 年 4 月 中南工业大学学报 J . CEN T . SOUT HUNIV . TECH NOL . v o l了 APril 27N o . 199 尾砂胶结充填法在康家湾矿的应用 ‘’ 邹恒春 2, 彭续承 中南工业大学资源环境与建筑 工程学院 , 长 沙 , 4 10 08 3 摘要康家湾矿 在试生产期 间 , 用尾砂胶结 充镇法在大型水体下顺 利未出了9 0余万 t 矿石 , 取 得了很好的经济效益和社会效益 . 本文 主 要介绍该法的适用条件 、 结构参数 、 未准 方法 、 回未作业 、 充镇技术以及技 术经济指标 . 关键词尾砂胶结充淇法 ; 自然分级 千尾砂 ; 未场跨度 ; 管道输送 中图法分类号 TD 80 3 1 开采技术条件及采矿方法选择 , . 1 开采技术条件 康家湾矿是一个大型铅锌金银中温热液缓倾斜隐伏矿床 , 是水口山 矿务局极为重要 的接 替矿山 . 矿体赋存在硅化破碎带和二迭系当冲组泥灰岩 中 , 呈似层状 、 透镜状叠加产出 , 其产状 与康家湾倒转背斜基本一致 , 东翼东倾 , 倾角 10 0 3 5 。, 西翼西倾 , 倾角 5 ’ 2 5 0 . 矿带走向近于 南北 , 且 由南 向北逐 步抬 高 , 扬起 角约为 8 o 见图 1 , 局部有起伏 . 矿带全长 2 50 0m , 东西宽 1 5 0一7 0 0 m , 主 要 矿体 7 个 , 空间形 态复杂 , 厚度变化较大 , 平 均厚约 7m , 铅锌品位为 9写 , 伴生 金银较富 , 一般 含金 39/t , 银为 1 309/t 矿体及其顶底板 围岩绝大 部分为硅化破碎带角砾岩 和 隧 石 石灰 岩或白云质 岩 , 稳固性 好 , 硬度 大 , f ‘‘1 0 0 0,‘3’、, 4’夺2 2 2 K K K 一d d d 一 一 一一 一一 卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜 一一 一一石万迹迹二坦 几生童 生星L尹一一 一一一一一. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 忿蔽 蔽 以以二吮2 二二 ‘二二 . 一 、二,, , , 卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜红牛宁、、、 F F F 亏飞、叶一户二, 月月月月 二二二 .上 沪沪 升寻戈 二⋯ ⋯⋯ 一一 碑一. ‘‘‘‘ 图 1 康家湾矿主矿体纵投影图 I , l , I , W , v , ” . 诵一一矿体编号; Q B硅化破碎角砾岩 ; P q 栖霞 组含能石石灰岩 ; CZ 二 3 壶天群白云岩 ; P】d , P Zd l , 当冲组与斗岭组的泥灰岩与炭质砂页岩 ; K ld 白噩系东井组粉砂质泥页岩 , 其中含 I层水 1 8一24 . 矿带上部有 I层水与流经矿区的康家溪相通 , 水文地质复杂 , 但 I层水与矿体之间 收稿日期 ‘ 1 995 一12 25 第 1 作者邹恒春 , 男 , 4 2岁 , 工程师 1 中国有色金属 工业总公司高校科研基金资助项目 2 水口山矿务局 中南工业大学学报第2 7 卷 存在连续稳定的隔水岩层和相对 隔水岩层 . 首期开采 11 1 12 3 勘探线及一2 6 2m 中段 8中 段以上的 I , l , I V3 个 主矿体 , 如图 1 所示 . 1 . 2 采矿方法选择 根据 I , l , W 矿体的产状 、 岩性 、 倾角及厚度变化较大 , 品位高 , 形态复杂 , 地表有农田和 河流 , 矿体上部有 I 含水层 , 不允许陷落 , 加上矿石含硫高等特点 , 为保大型水体不遭破坏 , 选 择尾砂胶结充填法[ l j . 1 9 8 9 年开始应用该法进行试生产 , 1 9 9 5 年底达产为3 0 万 t/ a , 取得了显 著的经济效益与社会效益 . 2 采矿方法的应用 2 . 1 合理使用采矿方法 上述主矿体属 l W 勘探类型 , 空间形态复杂多变 , 矿体沿走向不连续 , 沿倾斜展布规模 不大 , 品位变化也大 . 为减少采准切割工作量 , 提高矿石回采率 , 在生产中的具体做法是 1 本中段出露小于 1 0 m的薄矿体或中厚矿体 , 回采单元矿量较小 , 多采用无底柱空场留矿采后 充填法 . 2 大于中厚的矿体 , 且 两中段间矿体连续 , 则应用水平分层 尾砂胶结充填法 , 根据出 矿设备不 同分留底柱与不 留底柱 2 种情况 . 3 厚大矿体 , 边界稳定 , 使用盘区机械化上向分 层尾砂胶结充填法 . 铲运机出矿 . 2 . 2 无底柱空场留矿采后充填法 2 .2 . 1 基本特征 垂直矿体走向划分矿房矿柱 , 先用无底柱空场浅孔留矿法采矿壁 , 采后一次尾砂胶结充填 形成人工矿壁 , 矿房用相同方法回采 , 尾砂水力充填处理采空区管理地压 . 2 .2 .2 结 构参 数 开采水平 、 缓倾斜矿床 , 主要的结构参数是采场矿房矿柱的跨宽度 . 长沙有色 冶 金设 计研究院推荐的采场跨度为矿房宽1 2 m , 矿柱壁宽 8m . 水口山矿 务局曾按美国学者 L . 奥 柏特关于地下坑碉设计和稳定性计算方法试算 , 在预取跨度2 0 m 的条件下 , 要求矿岩具有的 抗拉 、 抗剪强度远比康家湾矿 矿岩具有的相应强度指标小 . 为减少采准切 割 工程 量 , 生产中实 际采用的矿房跨度为1 51 8 m , 如 80 1 W 的 1 1 0 号采场 , 70 4 的 26 号采场 , 通过 6 年来 的观察 , 采场空区顶板未发生过冒顶 现象 . 本矿阶段高度为3 2 m . 首期开采一2 6 2m 以上的 6个阶段 . 2 . 2 . 3 采准切割工程 因矿体水平厚度大 , 一般采用脉内外联合采准 . 但本法适用于在本中段出露矿体高度小于 1 0m 的条件 , 故 只在本中段进行拉底 、 切 割 , 不设 人 行天井和 溜 矿井 . 待采后再掘充填井和 充 填副平巷 , 再用上山或天井与上部中段贯通 . 2 . 2 . 4 回禾工艺 回采工艺包括拉底 、 压采 、 出矿 、 压采 、 护顶 、 大量出矿 、 清底 、 充填 用浅孔拉底 , 拉底高度为 2 . 53m , 然后 , 采用水平浅孔分层分层高 2 . 5一3m 压采 . 每 压采一个面后 , 用电耙部分出矿 , 保持 2 . 53m 的 空 间高度 , 继续第 2 个面的压采 , 直至采矿 结束 . 接着全面 一次性处理顶板松石 , 节理发育处锚网支护 、, 经安检合格方可大量出矿 . 大量出 矿采用 3 0 kw 或5 0kw电耙绞车 , 配2 30 电动装岩机装车外运 . 最后清底进行采后 充填 . 第 2 期邹恒春等 尾砂胶结充填法在康 家湾矿的应用 2 . 3 水平分层尾砂胶结充填法 该法的回采单元划分 、 单元参数 、 回采顺序和 上述方法基本一致 . 2 . 3 . 1 采准方法留 6m 高底 柱方案 在每个矿房下盘掘一个人行通风上 山 , 与矿壁 内的充填上 山 , 通过分层联络平巷贯通 , 形 成第 2 个安全出口 . 通常掘脉外溜井 , 以缩短采场分层循环工作周期 , 提高采场生产能力 . 万不 得已才设脉内顺路溜 矿井 . 2 . 3 . 2 分层高度 生产初期 , 严格控制拉底高度不大于 sm , 使人工假底 、 顺路溜井及人行井的架设很困难 , 效率低 ; 分层高度规定为 22 . sm , 致使采场的采 、 出 、 充循环次数增加 , 清底工作量增大 , 采 场生产能力小 . 通过地压监测及现场观察 , 矿石顶板的变形量极小 , 只要将矿石顶板的松石处 理干净 , 采成拱形 , 回采过程中是安全的 , 故从 19 9 3 年开始 , 分层高度增大到 sm , 出矿后的空 间高度控制为 7一7 .sm 2 . 3 . 3 回采工艺 拉底高度 7m , 分层 回采出矿后的空间高度为 77 . sm , 实际分层回采高度为 sm , 分 2 次用水平炮孔压采 . 其分层 回采工作循环与上述方法相同 . 采场出矿采用电耙和 Zm , 铲运机 , 溜矿井转运 . 不 留底柱的采场拉底配装岩机装车 . 2 . 4 尾砂胶结充填技术 2 . 4 . 1 充填料 来源 通过中南工业大学试验研究 , 推荐采用豹市岭尾砂库内的自然分级全 尾砂 , 采取干采汽车 运输方法供砂 . 尾砂平均粒径d一0 . 15 6 m m , 容重 y 1 . 2 8 t /m , , 密度 p一2 . 8 7t /m ,, 其中小 于2 85 拌m 的占1 0 1 5 . 胶结剂采用铅锌矿自产 42 5 号 硅酸盐水泥 , 汽车袋装运至 充填 站 . 2 . 4 . 2 充淇料桨的制备与翰送 采用中南工业大学设计建筑的制备站及管道输送系统 . 其制备工艺为 15 0 m “ 储砂池中 的干尾砂用电耙扒入受料漏斗进入d 40 0 mm 螺旋输送机 , 4 8 t 水泥仓内的水泥通过星形给 料器定量给入d 20 0mm 的螺旋输送机 , 两者均定量进入d 20 0 0m m 的搅拌桶内 , 按所需浓度 定 量加水 , 搅拌均匀连续制浆 . 合格浓度的浆体 , 通过铺设在 2 号斜井内的主 充填管道d7 6 m m及充填平巷的分枝管道自流输送至待充采场 , 进入采场用d5 0 m m 的聚丙烯塑料软管 . 2 . 4 . 3 充淇参数 生产区段的实际几何充填倍线为5 . 实际灰砂比为 人工假底 1 5 , 矿壁充填 1 1。 , 采后 充填1 1 0 1 1 5 . 实践证明 , 保持质量浓度“7 0 , 其凝固期为1 82 4 h , 可恢复下循 环的作业 ; 低于5 0 时 , 料浆在采场 内离析严重 , 复工时间延长至4 8 h , 其强度还满足 不 了生 产要求 . 经取样测定 , 1 5 的充填体 , 其凡 8 达 4 . 7 MPa , 1 1 0 的达 3 . 2 MP a , 满足要求 . 2 . 4 . 4 采场 充镇准备及作业 对不 留底柱的采场 , 待人工清底后 , 先铺设 30 0 m m x40 0 m m 的钢筋网 , 主 筋d1 0 mm , 副筋d 6m m , 然后充填厚约 25 030 0mm l 5 的尾砂胶结料 , 平整采场底板 , 待凝固后按设 计位置架设假巷 、 顺路溜井及滤水井的模板 ; 根据采场长度不同设置 1一2 个滤水井 ; 为加强滤 水效果 , 采用 d7 510 0m m 废旧钢管呈 8 o 10 a 架设 , 管壁钻孔包滤水布 , 将充填体滤水引导 至滤水井中 . 分层空间分次充填 , 一次只充 。 . 6。 . 7m 厚以加快固料沉淀 , 缩短凝固时间 . 假 巷规格 2 . 2mx2 . 3m ; 顺路溜井采用 由 4 块组装的 d l 50 0m m 的钢溜筒 , 用d l 6m m 螺栓连 中南工业大学学报 第2 7 卷 接 , 也有用d 1 200mm 的圆弧钢筋硷模块组成 . 滤水井规格 0 . 6mxo . 6m 呈正方形 , 用木模 板顺路架设 , 内蒙 2 层滤水蚊帐纱布 . 采场所有出口均应架设足够坚固的木模板封口 , 内蒙 2 层滤水蚊帐纱布 , 随充填面上升而封闭 . 3 采矿方法的评价 实践表明 , 2 种采矿法的应用都是成功的 , 取得 了满意的技术经济效果见表 1 , 2 种方法 的最突出优点是损失贫化率都很小相对而言 , 空场留 矿的回采工艺简单 , 采准工程 量较小 . 而 分层 充填更适应形态多变的矿体采矿 , 因采充关系密切 , 空 区能及时充填 , 充填体质量 比采后 充填好 , 更有利于水体下安全采矿 . 表1康家湾矿主要未矿方法的技术经济指标表 采场名称 应用的 采矿方法 采场构成要素主要技术经济指标 长度/m高度/m 分层高 宽度/m度/m 贫化率/ 回收率/写采掘比/m k i 一’ ,1”6勺矛 0 0 八 6 ,.人 8 . ⋯ 8 1了 厅 8 1”产O JQ”Q一O J OJO J怪内七,厅 ,.五山 h”11 . ⋯ 方 0O J工勺 O 口 无底柱 空场留 矿法采 后充填 1 4 . 80 3 2 . 6 0 12 8 . 0 0 6 3 。 0 0 1 0 . 53 1 1 。 30 9 。 5 2 13 。 10 1 3 . 7 0 18 . 3 1 采出矿 石量八 9 5 9 1 1 9 9 18 5 1 9 1 9 3407 4 704 一2 水平分层尾砂 胶结充填法 50 . 0 0 32 . 0 0 1 4 . 907 5 4 108 . 83 97 . 05 16 . 70 实践还表明 , 适当增大分层高度 , 推行机械化凿岩台车打眼 , 铲运机出矿 , 是减小二次贫化 损失的关键 . 目前 , 全矿1 7个生产采场 , 绝大部分使用电耙和装岩机出矿 , 增大了贫化和富矿 粉损失 . 今后 , 必须重视技术进步 , 加强技术管理 , 进一步提高现有方法的效益 . 参考文献 1 彭续承 , 王新民 , 钟时酞等 . 康家湾矿区大型水体下的矿 床开采 . 中南矿冶学院学报 , 199 4 , 2 54 4 4 6 USEOFTAILING SCEME N TFLLNG MET HO DIN KANGJAWAN M INE 2 0t H e n g c h之 t nPe ngS ‘o c he ng Coll egeo fR e sou r ee E nviro nment and Civil E ng in e e rin g , C entralS o uth U n iv e r sityo fT e e hn olog y , C hang sha , 4 10 083 , Chin a A BST R ACT D u ring thetrialprodu etion inK an gjiaw an Min e , m ore tha n 0 . 9millio n to ns o f ore w ere min e d u sing tailings e e m e nt fillingm etho d un de r a la rge w ater 一lo g g e d str atu m , a n dg r e ate - e o n o mie an d soe ialb ene fit s ha ve b een m ade . Th e pape r pr e s e nts the usin g e on ditio n s , stru e - tu r alpa r ameter , d e vo lopm ent m etho d , sto ping operatio ns , fill te ehniqu e an d te ehniqu e 一e e o- nom ieinde xo f this m etho d . Keywo rds pipelining tailing ee m ent fillingm etho d ;n atu r allyelas sifie dfull tailings; sto pe span;