人段空场嗣后充填采矿方法的试验研究.pdf

第 l 4卷第 3 期 2 0 0 0 年 9 月 知 茵毛童 唐 a | N 0 r r o u s[V l e t a l s Vd 1 4． No． 3 S D e t 2 0 ∞ 嫜斛 后充填采矿 验研究 分段空场嗣后充填采矿方法 的试验研究 郭金峰 马鞍 山矿 山研究院 ， 安徽马鞍 山 2 4 3 0 0 4 摘 要 针对铜山铜矿前山 8 4 矿体采用分段崩落法存在通风困难、 呆场 自燃、 地压难以控制和矿石损失贫化太等 主要 问题 ，提出了改用分段空场嗣后充填采矿方法 的试验方 寨 试验结果表明该采矿方法通风条件有 了较大的改 善， 采场 自燃得到有效控制 t 地压活动明显减少 ， 经济效益和社会效益 明显 。 ． i 飞 关 键 词 坌 墅 壅 墨 ； 应 用 气 1 计 1 l ‘ ＼ 中图分类号 T I 8 5 3 ． 3 2 文献标识码 A 计、锸 丧 法 的 主 要 工 艺 特 征 为 矿 块 分 段 高 度 为 1 前山 8 4 矿体赋存条件 6 ～ 8 m ， 矿 块 沿 走向 长 度 为3 4 ～ 4 2 m ， 划分 为 若 干 个 铜山铜矿矿区分为铜山、前山和前山南 3 个主 要矿段， 其中前山南矿段为前山矿段的延伸部分， 矿 区内主要包括 4 、 1 5 、 2 9 、 3 0 。 、 7 9 和 8 4 矿体 ， 分 属上述 3个主要矿段之中。 前山 8 4 ’ 矿体赋存于 5 7 ～一2 1 4 m， 走 向N N w， 倾 向S W， 倾角为 4 5 ～8 0 。 ， 局部有反倾 ， 底板倾角一 般在 5 0 。 以上。矿石 以含铜黄铁矿为主， 其次为舍铜 磁铁矿、含铜闲长岩及古铜矽卡岩等，矿石 品位为 1 ． 2 ％左右， 矿体沿走 向长度约为 1 2 0 m， 厚度为 2 5 ～ 3 0 , i 1 ， 矿石结构致密 ， ／ - 8 ～1 2 。 矿体顶板为单硫燧石 黄铁矿， 蚀变严重 ， 溶洞、 裂隙发育 ， 质脆易碎， 稳定 性较差， 常因地下水含有 C u S O 4 晶体析出。 矿体底板 为五通组石英岩和蚀变闪长岩， 五通组石英岩层理、 节理、 裂隙均发育 ， 闪长岩易风化、 膨胀， 稳定性差。 该矿体含硫较高 ， 存在氧化、 结块、 自燃和 自爆等特 性 2采矿方法评述 铜山铜矿前 山 8 4 矿体赋存条件极为复杂，采 矿方法也经历了数次变革，其中在 0 m中段以上采 用无底柱分段崩落法开采 ， 0 ～一8 0 m中段采用有底 柱分段崩落法开采。 采区，每个采 区由 3 条进路组成 每条进路间距为 6 ～7 m。运输巷道布置在稳固性较好的顶板 内， 进路 由顶板到底板上下分段错开布置 ，沿底板天井拉槽 扩大成爆破 自由面 ， 采用 Y C _- 一9 0型凿岩机凿岩， 布 置上向扇形中深孔， 炮孔排距为 1 ． 2 m。为减少矿石 损失和贫化 ， 3 条进路 同时由里向外后退式回采 ， 每 次爆破 l 一2 排炮孔 ， 装岩机出矿。 但生产实践表明， 该矿体采用崩落法存在 以下主要问题。 1 前山 8 4 矿体为高温高硫舍铜矿体 ， 采用崩 落法开采不利通风，而抽出式通风在采场掌子面产 生负压 ，使得爆破后的矿石大量氧化，矿石结块严 重，氧化生成的 9 气体污染掌子面 ，采场温度升 高， 且采场漏风量大 ， 恶化了井下作业条件。同时氧 化生成的 s 0 2 气体对井下设备 、电气和主扇风机腐 蚀性大， 且危及人身安全 。 2 前山 8 4 矿体采空区位于姥 山脚下的前山 露天采场边坡 下方 ，空区上部泥土及蚀变风化岩较 多， 经大气降水大量涌人采场空区并形成泥石流， 在 采场矿石未出完 的情况下，泥石流提前到达采场形 成“ 包饺子” 现象 ， 造成采场矿量大量损失和贫化 ， 实 际损失率迭 4 o ％ ～5 0 ％，贫化率也达到了 3 o ％ ～ 5 0％ 。 3 由于矿体采用分段崩落法开采 ， 一8 0 m以上 采空区与地表相通， 地压控制极为困难 。此外， 该矿 收藕日期 1 9 9 9 一 册一l 8 作者茼开 郭金峰 1 9 6 3 一 ， 男， 江酉信丰， 马鞍山矿山研究院采矿工程设计研究所高级工程师． 主要从事矿山开采方j 击 厦矿山地压控 制等方面的研究。 维普资讯 第 3 期 郭金峰分较空场嗣后充填采矿方法的试验研究 9 体地表开采境界 内均为矿区生活区和周 围农民居住 区， 上述两种采矿方法 有底柱分段崩落法和无底分 段崩落法 均难以保证地表构筑物的安全。 鉴于铜 山铜矿 8 4 矿体采用分段崩落法 有底 柱和无底柱 回采存在的主要问题 ， 经过认真总结分 析和广泛调查 ，确定用分段空场嗣后充填采矿方法 进行回采 ， 并从以下几方面着手解决上述难题。 1 预留隔离带， 将崩落法采场 6 ～8 m高的底 柱与下部充填采场的 4 m顶柱完整预留，形成隔离 带。 2 将矿块分为矿房和矿柱两部分 ， 在优化采场 结构参数的同时 ， 逐步完善采场回采工艺， 提高采场 回采的经济技术指标 。 3 采场分一步骤和二步骤回采 ， 先采矿柱后采 矿房 ， 矿柱采用胶结充填 ， 矿房用分级尾砂充填。 4 采场 回采落矿采用控制爆破技术， 控制采场 蹬 i ’ l If | l I 、 、 ＼ f ] ／ 斧 一 日 内各类工程的规格 ， 确保下步回采的顺利进行。 5 采用三强开采 ， 研究矿石氧化发火周期 ， 抢 在矿石氧化发火前充填空区。 6 根据采场生产能力， 控制一次爆破量， 减少 崩落矿石在采场内的存 留时间 ，降低采场内 S 0 2 的 浓度 ， 杜绝矿石在采场内自燃和自爆。 3 分段空场嗣后充填采矿法试验 3 ． 1 采场结构参数 试验矿块布置在 一1 2 7一一8 0 m中段 ， 矿块走向 长度 为 7 2 m，分矿房和矿柱两部 分，矿房 宽度为 1 6 m， 矿柱宽度为 8 m， 中段高度为 4 0 m左右， 分段高 度为 8 1 3 m， 底柱高底为 6 7 m， 顶柱高度为 4 m。 分 段空场嗣后充填采矿法布置示意图见图 1 所示。 图 1 分段空场嗣后充填采矿方法示意图 1尾砂充填矿房； 2 胶结充填矿柱； 3覆盖岩； 4充填运输巷； 5 ． 切割充填井； 6 ． 凿岩巷道 7 电耙巷道 ； 8 ． 运输巷道 ； 9 出矿漏斗 1 0 ． 溜井； 1 1 ． 矿块分界线 ； 1 2 ． 联络道 ； 1 3 ． 人行井 3 ． 2 采准切割工程布置 矿块 内每 1 2 m垂直矿体走 向布置一条规格为 2 ． O m2 ． O m的电耙巷道 ， 电耙巷道两侧交错布置规 格为 2 ． O mx 2 ． O m的人行 天井 ，分别与各分段巷道 相通 ， 分段凿岩巷道规格为 2 ． 8 m2 8 m， 矿块 内设 有溜矿井 ， 溘矿井规格为 2 ． O m2 ． O m。 3 ． 3 回采工艺 矿块回采顺序为从一侧 向另一侧推进，先采矿 柱后采矿房 ， 矿柱采用胶结充填 ， 矿房采用分级尾砂 维普资讯 1 0 妇 玉茵毛 唐 第l 4 卷 充填 。 凿岩采用 Y G一9 0型 中深孔凿岩机 ，上 向扇形 炮孔 ， 炮孔直径为 0 6 5 m m， 在矿体的一端拉切割槽 ， 爆破回采时从切割槽开始后退式 回采 ，上下分段同 时爆破落矿。 采场爆破落矿后 ，新鲜风流从下部 中段运输巷 道经电耙巷道进入采场爆堆 ，污风流从上部采切工 程经上 中段运输巷道排出。 采场矿石从底部电耙出矿巷道 中装人矿车运到 采场溜矿井集 中出矿。 矿柱回采结束后，采用胶结充填方式充填采空 区．充填体强度控制在 3 ． 5 4 ． 0 M P a ，为节约成本 ， 矿房采用分级尾砂充填采空区，矿房充填体要求达 到基本接顶即可。 3 ． 4 主要技术经济指标 分段空场嗣后充填采矿法的主要技术经济指标 见表 1 。 表 1 主要技术经济指标 4 结 语 铜山铜矿前 山 8 4 矿体原采用分段崩落采矿法 有底柱和无底柱回采， 通过试验采用分段空场嗣 后充填采矿法回采后 ，实践证明取得了以下经验和 效果。 1 解决了分段崩落法开采时采场通风困难的 问题 ， 采场 S O 浓度大大降低 ， 采场作业条件大大改 善， 采矿作业设备也得到较好的保护， 使用寿命有所 增长 。 2 回采时采用了控制一次爆破量． 减少崩落矿 石在采场内的存留时间， 抑制了s 的产生 ， 改善 了 作 业环 境 。 3 矿石的损失和贫化得到有效控制 ， 并有了较 大恒度的下降。矿石损失率 由改进前的 4 0 ％ 一5 0 ％ 降低为 5 ％ 一1 3 ％ 一次损失 ，矿石贫化率也由改 进前的 3 o ％ 一5 0 ％降低为 5 ％ 一1 3 ％ 一次贫化 ， 但采矿成本较改进前有所增加。 4 采用充填方式充填采空区， 对控制矿区地 压 、消除泥石流对采场作业人员的威胁和保护地表 构筑物的安全 ， 起到了较好的作用。 5 选矿厂的尾矿经分级后用于采场充填， 加 大了尾矿的综合利用范围，同时还减少了尾矿的外 排量 ， 使尾矿库建设投资得 以减少。 A r e s e a s r c h O i lt he e x p e r i me n t o ft h e s u bl e v e l o p e l l s t o p l n gf o l l o we d b ymt i n g GU O J i n - f e n g Ma o J t s h a nI r t i t u t e 0 厂 Mi r i n gR e s e a r c h ， Ma a n ．4 w 2 4 3 0 0 4 ， A ，C A i n a A b s t r a c t I n v i e w o f t h em a i n d ㈣e x i s t i nt h e s u b l e v e l c a v i n g m e t h o d u s e di nm i n i n gN o ． 8 4 o r e b a d y o f Q I 删 h a n a r e a i n T o n m c o p p e r m i g i s u c h a s d i f fi c u l t v e n ti l a t io n ， s to p e s e l f c o m b u s t io n ， e a rt h p r e s s u r e c o n tr o l a n d h i g h o r e l o s i I 1 g a n d o r e d i l u ti o n ，a t e s t o f m i n i n g i s s u g g e s t e d w h i c h c o n s i s t s o f s u b l e v e l o p e n s t o p i n g f o l l o w e d b y胁 吨 ． T h e t e s t r e s u l t s h a v e s h o w n i l ltI O V e v e n t i l a t i o n g r e a t l y ， c o n t r o l s t o p e s e l f -c o mb u s t i o n a n d l e s s e a r t h p r e s s u r e a c t i v i t y ， w h i c h h a s b 1 Ⅷ t a b o u t 印o d s o c i a l a n d e c o n o mi c b e a e t l t s ． Ke y w o r d s s u b l e v e l o p e n s t o p i n g ；s t o p e fi l l i n g mi g ；s t o p e s e l f c o mb u s t i o n ；a p p l i c a t i o n 维普资讯