上向水平分层充填采矿方法的完善.pdf

2 0 月 中 国 化 工 贸 易 C h i n a C h e m i c a l T r a d e 技术应用 上向水平分层充填采矿方法的完善 束伟 宁 强县广坪 镇大 茅坪铜矿 有 限责 任公 司 大茅坪铜矿位于宁强县广坪镇大茅坪村 ，从 2 0 0 9 年开始进行充填 采矿方法试验 ，2 0 1 0年对矿山采矿进行优化 ，将原浅孔留矿法优化为 上向水平分层充填法 ，并成功运用。但是在采矿的过程 中发现部分地 段的矿岩节理裂隙非常发育，采场不同程度发生垮塌 ，给安全生产带 来很大影响，在类似地段若继续采用原有采场的结构参数，已经很难 满足矿山安全生产的需求。 因此 ，需要对矿化较均匀、矿岩较破碎、节理裂隙发育较大的上 向水平分层充填采矿法采场结构参数进行调整 ，结合矿山实际 ，完善 采场结构参数。 一 、开采技术 条件 以 1 5 7 0 m中段 3 - 8线的 C u I 矿段为例 ，矿体呈层状 、似层状产 出，走向为近东西向 ，向南倾 ，倾角 6 o 。 8 O 。。矿区主构造总体走 向为 8 O 。，向南倾斜，倾角 6 5 。一 8 O 。。地下涌水量小 。铜矿体主要 赋存于石英岩中 ，品位高，厚度大 ，硬度系数为 8 1 0 。矿体上盘围岩 主要为云母石英片岩 ，下盘围岩主要为千枚岩和黑云母石英片岩 ，矿 化均匀，平均含铜 1 ． 8 5 ％，地表不允许陷落 ，该矿段下盘的 l 提升运 输系统必须保护 ，采空区必须充填。 二、结构参数优化方案比较 根据该矿段矿化较均匀 、矿岩较破碎 、矿体水平厚度大以及采空 区必须充填等开采技术条件。选用上向水平分层充填采矿法这一总体 原则不变。由于原有采场面积较大 ，且充填采场上盘经常垮塌，在铜 市场价格较高的市场条件下 ，初步选出点柱式采场结构参数方案和两 步回采采场结构参数方案。 具体方 案如 下 1 ． 方案一为点柱式采场结构参数方案 中段高度 6 0 m，矿房长度 4 6 m，问柱宽度 4 m，矿体的水平厚度 为矿房宽度，分段高度 1 0 m，在采场内按 1 5 I 1 1- x 1 5 m的网度留 1 - 2 个点柱 ，采场里面的废石都留成点柱或条柱。采用脉 内外联合采准 ， 在矿体下盘布置一条采区斜坡道连接各分段平巷 ，再布置一条采场联 络巷连接采场各分层 ，采场中央布置一条充填回风井，脉外布置脉外 溜矿井 ，采场内架设直径为 2 I I 1 的脉 内溜矿井 ，并再架格筛。第一层 设计采高 5 ． 3 m，以后每个分层回采 3 ． 3 m以后分层下部 2 ． 5 m采用 1 l 2的灰砂比，并充填一定比例的废石 ，上部 O ． 5 n l 依然采用 l 4的灰 砂 比 。 使用 0 7 6 5 5凿岩 机 配 中4 0 mm“ 一 ”字型 钻头 凿岩 ，采用 隔一 采 一 间隔式回采 ，采场顶板用光面爆破 ，采用铲运机出矿 。该方案在我 矿前期有充填采场做 出了很大的贡献 ，尤其是在以 1 4 5 0 m 中段 0 7 0 2 1 采场为典型代表的采场运用非常成功。该类似采场的特征为有多条 厚度 3 m以上的夹石 ，矿体水平厚度一般在 2 0 m 以下，矿房品位与整 个 中段品位相比较低。实际采矿过程中，把这些夹石留作永久的点柱 或条柱，既减少了留设矿石点柱和部分间柱带来的矿石损失，还减少 了因采下夹石而造成的贫化影响。 2 ． 方案二为两步回采的采场结构参数方案 中段高度 6 0 m，矿房和矿柱宽度各为 l O re，矿体的水平厚度为矿 房矿柱的长度 。采用隔一采一两步回采 ，待矿房回采到一定高度后 初步确定为两个分段再回采相邻的矿房。一步回采的矿房内不留设 矿石 点柱 ，二步回采矿房时 ，根据采场情况 ，在保证安全的前提下 ， 可适当留设小尺寸矿石点柱。 采用脉 内外联合采准 ，在矿体下盘布置一条分段平巷 ，再布置一 条采场联络巷连接采场各分层 。相邻的一步回采的两个采场，见图 1 ， 实际采矿过程 中，采用 “ Y字形出矿进路 ，前期共用一条 出矿进路 ， 靠近矿体部分再分岔 ，分岔的前提条件是要满足铲运机正常出矿和压 矿的需求 。采场中央布置一条充填回风井 ，一步回采的矿房的充填天 井放在二步回采相邻的矿柱 中，以节省充填天井的个数。在 1 6 2 0 m． 分段时 ，相邻的充填天井联络巷采用近 “ L ”形联络进路 ，以节省充填 联络巷的工程。初步统计，仅在 1 5 7 0 m中段 3 - 8 线地段 ，相邻充填天 井采用 “ L ”形联络进路比采用两条独立联络巷能节省 3 5 0 m的工程 ， 节省费 用约 9 2 5 0 0 0元 。 一 步回采矿房的充填与方案一相 同脉外布置脉外溜矿进 口井， 采场内靠近 中段运输川脉的采场架设直径为 2 m的脉内溜矿井 ，并再 架格筛 ，采用脉内与脉外联合出矿 ，第一层设计采高 5 ． 3 m，以后每个 分层回采 3 ． 3 m。二步回采的矿柱第一分层以 l 4的灰砂比充填下部 3 m，以后分层下部 2 ． 5 m采用全尾砂充填和废石充填 ，上部 O ． 5 m依然 采 用 1 4的灰砂 比 。 三、技术经济分析 两个方案的主要技术经济指标见表 l 表 1 主要技术经济指标 序号 慌目 I指标 ⋯ l 方 案 l方 案 2 1 喟 t ． d 1 2 0 0 - 2 5 0 1 0 0 - I 5 0 2工作面 亡 ； t ．班 1 3 6 2 3采切比， m3 ．K卜1 3 4 ．0 6 1 ． 4 4损失率， ％ 1 3 6 5贫化率 6 6 6采 元T _ 1 1 3 ．0 2 1 ． 8 从表 1 可以看出，方案一的生产效率指标和采选指标较好 ，但是 采用方案一时，在 C UI 矿体中，同时采出矿的采场一般为 5个 ，而采 用方案二时 ，由于其采场尺寸小，在 C U I 矿体中，同时采出矿的采场 可以增加到 l 0 个 以上 ，因此 ，可以通过增加采场个数来弥补生产能力 的不足。另外，方案二的损失指标远远优于方案一。 四 、综 合分析 比较 从安全生产方面分析 ，由于方案二的采场面积减小，只有方案一 的 1 ／ 5 ， 因此 ，方案二单个采场 回采一个分层的循环周期以及暴露面积 都远远小于方案一，其安全系数也就远远高于方案一。 对方案一和方案二进行详细的技术经济分析 ，具体参数见表 2 ． 从表 2 中可以看出，采用方案二比方案一的经济效益高 5 ． 7 8 ％。 根据 1 5 7 0 m 中段 3 8 线矿段的设计 ，计算 出两个方案和生产能 力、 采准工程量 、矿石回采率、精矿产量、劳动生产率 ，以及每吨矿石的 采选成本、盈利额、生产安全系数等项 ，逐项分析对比 ，最后综合权 衡结果 ，确定选择方案二 。 五 、结论与 建议 使用上向水平分层充填采矿法回采铜矿体时 ，由于工作人员与采 出矿设备一直要暴露在采场的顶板下 ，所以必须要加强采场顶板的管 理 ，加大支护力度 ，如采用锚杆 支护和锚索支护等 ，以保证作业的 安全。 采矿实践证明，在相同的矿岩结构条件下，采场须采用强采强出 强充 ，以尽可能地减少单个采场的采矿循环周期，减少采场顶板的暴 露时间。鉴于采场宽度只有 1 0 m，采场顶板除必须采用光面爆破外 ， 还要尽量压成微拱形 ，并严格控制采高。 由于采切比增加 ，采切工程量增大 ，因此 ，除了要尽量优化采切 设计外 ，还要提前做好采切工作，尤其是要提前做好第一分段和最上 分段 回风巷的采切工作 ，中间各分段采切可以放缓 ，待第一分段 具备废石充填采场时，再开始对 中间各分段做采切 ，以便尽可能把采 切废石引入到采场充填。 随着矿山开采的进行和企业的发展 ，完善充填采矿方法是矿山降 低生产成本、提高企业经济效益的基本途径之一。通过对矿体赋存条 件和开采技术条件的不断揭露以及铜价格的不断变化，来动态地确定 最符合矿山实际情况的采矿方法和采场结构参数。 0 黼豫e 啪m i 张 { 黜 } l 中 国 化工贸 易I 2 1 5