现代地下采矿方法典型实例（一）：分段充填采矿法.pdf

现 代 地 下 采 矿 方 法 典 型 实例 一 纾段充填采矿法 核工业 总公司矿 冶研究设计院 ． 高 级 工 程 师胡 际平 。 编 者按 自 6 0 年代末无轨采矿同世 以来 ， 随着无轨设备的 日益完善和采矿工艺的不断革新 ， 以 及对岩石力学研究的昔遍重视， 不少国家结合 自己的特点创造了许多新的采矿方法或变型方案 ， 矿 山面貌大为改观，劳动生产率显著提高。他山之石，可以攻玉．为了借鉴国外先进经验 ， 本刊特约 棱工业总公司矿冶研究设计院高级工程师胡际平同志以典型实例系统地介绍这方面的情况 ，并将 分期分批地陆续在本刊发表 ．以供国内采矿界同仁参考。 分 段 充填采 矿法首 创于爱 尔兰 阿 沃卡 铜 矿 ， 因此又称 A v o c a采矿法 。 它是在上 向分层 充填 采矿法 的基础上 ，采用深 孔凿岩 和端 部 出矿 的一种变 型方案 ，兼有无 底柱分段崩 落 采矿法 的某些 特点 。采 矿场通 常没有底 部结 构 ， 所有作业都 在分段平巷 中进 行 ， 容易实现 标准 化和 机械化 。由于具有 采准切割 和 回采 工艺 简单 、 作 业安全 、 劳动生 产率 高 、 成本较 低等 优点 ，其 应用范 围 日益扩 大 。 例 l 芬兰 阿沃卡铜 矿 矿床赋存在变质火山岩中， 外形似板状， 走向长 3 3 0 m，倾角 5 5 ，厚度 7 ～9 m。 矿石是 含 有 绿 泥 石 的 块 状 黄 铁 矿 ， 平 均 含 铜 I ． 2 9 。 庙 于上盘 不甚稳 固， 曾考 虑用分段崩 落法 开采 ，但 贫化率可能高达 3 0 ，而且混 入 的废 石是石墨化绢 云母 ， 对选 冶工 艺 不利 。 因此 采用图 l所示 的分段 充填 法 。 分段 高度 1 5 m，分 段平巷 高 3 m在 回 采过 程扩至矿体 全宽 。在矿体两 端开凿切 割 天井 ，然 后 用 G． D． DHI 2 3型 凿岩 机 从下 部 分 段 向 上 钻 凿 7 5 。 倾 角 的 崩 矿 炮 孔 ，孔 径 5 7 ram，孔深平均 I 8 m，孔距 I ． 5 ～ 2 ． 4 m，排 距 1 ． 5 m。 孔内装填铵油炸药， 一次爆破一排 4 4 炮 孔 。 爆 下 的 矿 石 在 下 部 分 段 用 S T 4 A型 3 ． 8 m。 铲 运机运往溜 矿井。 矿 石运 出后 ， 从上 部分段用 铲运 机或 自卸 汽车将废 石卸 入采空 区充填 。 充填之前 ， 上 盘围岩暴露 面沿 走 向长 度不 超过 4 ～6 m。充填料 混入 矿石的贫 化率 约 为 5 。 采 用此法除 作业安全 、劳动生产率 高外 ，矿石成本也 较低 ，每吨 仅2 ． 8 7 美 元 。 图 1 阿 沃卡铜 矿分 段 充填 法 l 一充 填料 |2 下的矿 石 r 3 书矿 充填两川 天 井 |4 斜坡道 |5 、6 一下部 与上 部分 段平 巷 F 7一 切害 l 天井F 8 炮孔 例 2 西德 沃尔法赫重 晶石矿 矿脉 走 向 长度 2 0 0 ～ 3 0 0 m，倾 角 6 5 ～ 8 0 。 ，宽度 2 ～6 m。地层条件差 ，矿石裂 隙发 育 。如 图 2 ，分段高度 1 0 m，在上面二个 分段 沿 下盘接触线掘 进脉 内分段平 巷 ，直到 采场 边缘 。 最下一个分段 后退式 回采 ， 用 凿岩 台车 向上钻凿崩矿炮孔 ，回采步距 l 0 m， 采矿 5 0 0 1 9 9 0 年 第 1 期 维普资讯 ～ l 0 0 0 t 。矿石 用2 ． 3 m。 铲 运机运 出后 ，形 成 l 2 5 2 5 ； m 的空场 ，然后从上部 分段平巷 用 废石 充 真。在用铲运 机从废 石溜 井底 部铲装 废石 之前 ， 将 三袋 水泥 ] 5 0 k g 倒入铲 斗 ， 铲 满废 石后运往 采空区 ， 在 卸载点加水 。 当 充填 料顶 部达到 上部分段 平巷底 板标高后 ，剩 余 的空 间 只用废 石充填 ， 不 加水泥 。 胶结 充填料 的抗 压强度 为 2 0 ～ 4 0 k g ／ c m ，水泥耗 量平均 仅 5 0 k g ／ m ，充填成本 l 0 ～ l 5马克／ m。 。 矿 山 年产矿 石 l 6万 t ，地 下劳动 生 产率 1 8 ． 4 t ／ 人 班 囝 2 沃 尔莹 赫矿 分段 充填法 l 充填天井 2 加入水掘 3 充填平巷 4 溜 矿 井 例 3 芬兰 塔拉铅锌 矿 矿床赋 存在碳质 灰岩中 ， 产状 平缓 ， 厚度 7 5 m。 上 盘是相 当稳固的砾岩和 黑色 灰岩 。矿 石 很稳 固 ， 品位很高 。 如 图 3 ， 分段高度 l 5 m， 所 有 分 段 平 巷 都 布 置 在 矿体 中央 一个 2 0 m 宽 的矿柱 内 。 在分段平 巷两侧 ， 沿矿体走 向划 分横 向矿房和矿 柱 ， 宽 度均 为1 2 ． 5 m。 先采矿 房 ， 各 分段从 下往上顺 序开采 。 先在 分段顶部 沿矿房 中心 线掘 进分 段平巷 ，然 后扩大到 矿 房全宽 ， 形 成3 ． 7 m高 的超 前切顶 层 。矿石运 走 后 ，顶板用直 径 1 6 ram 的锚杆 和金属 网支 护 ，锚杆 间距 1 ． 5 m。随后 ，在分段 平巷一端 用深 孔分 段爆破 法开 凿垂直 切割天井并 扩大 成 1 2 ． 5 m 长、4 m宽 的切剖 槽 。接着从 上往 下 国 外金 属矿 山 钻 凿直径 5 7 ram的炮孔 ， 孔内装填胶 质炸药 ， 一 次 起爆 3 ～4排炮孔 排距 1 _ 5 m 。爆 下的 矿石 用 S T 8型铲运机 运往 溜矿 井。一个分段 采完 后 ，用 尾矿和 5 的水泥 充填到 留下 3 m 高 的空间 。 随后 再 回采上 一分 段 ， 如 此直到整 个矿房采 完 为止。 两个邻近矿 房采完后 ， 用类 似方法 回采 间柱 ，不 同的是从采 场端部 向运 输平巷后 退式 回采 。 充填料采 用单一尾矿 ， 只 在充填到 接近表 层时加入 水泥 。矿山年产 矿 石 2 3 0万 t ，全员劳动生 产率 3 2 ． s t ／ 人班 。 图 3 塔 拉铅 锌矿分 段 充填莹 l 充填料I 2 爆堆 3 上部切顶层 l 拉 底层 5 挡墙6 切割天井 7 运输平巷 例 4 奥地 利布莱 贝格 铅锌矿 矿体呈株状 产于方解 石 、 石灰岩 中 ， 急倾 斜 ，晟大宽 度 7 0 m，走 向长 l 5 0 m。原先 用水 平分层上 向充填法开 采 ，后 因矿体 面积增 至 7 0 0 0 m ， 且构造 发育 ， 地压增大 ， 改用分段 充 填采矿法 图 4 。分段高 度 l D m，沿走 向布 置二条平行的分段平 巷 ， 水平 间距 3 0 m。 从分 段平 巷 向两 侧 掘 进 直 交 的 分 段 横 巷 4 m 2 ． 5 m ， 把矿体分成宽 4 m、 最大 长度 3 0 m、 高 l 0 m 的垂直分条 ， 作 为回采 单元 。 在 底部横巷 用 B h l e r G T C I l 0型 或 A t l a s C o p c o M2 AC型 履带 式双机 台车向上 钻凿平行 的或扇形 崩矿 炮孔 ，孔径 4 2 mm，晟大深 度 1 8 m。用铵 油炸 45 维普资讯 药爆 破 ，崩矿 步 距 3 ～ 1 0 m。从 横 巷端 部 用 E J J o 9 】 2 B型 1 ， 7 m 铲运机 出矿 ， 矿石 运出 7 5 8 0 后 ， 再 用 C a v o型遥控装运机 运 出剩 余矿石 。随后 用低标号混凝 土接 顶充填 ，以 CC 囝 布莱贝格铅锌矿分段 充填法 1 前 段平巷 I 2 _ 屉新攒巷I 3 前 段平巷 4 一 稽矿井| 5 一 股结充填垂直分 条I 6 一 充填天 井| 7 一 斜 坡道 |8 孔 重介质选矿厂的尾矿 一6 0 ram 作骨料。 水泥 在地下搅 拌站 制浆 水灰 比0 ． 6 5 ，经 2 5 ram 塑 料管 放至采场 上部与骨料混合 后 ， 用1 ． 2 m 自卸车 卸入 采空 区。每立米 充填料耗 用水泥 5 0 ～6 0 k g 充填体 1 4天 后抗 压强 度 为 1 0 ～ 1 2 k g ／ c m ， 即可 回采相邻 的采场 。 采用此法除 作业 安全外 ，工作面 劳动生产率 提高到 2 6 t ／ 人班 侧 5 苏联滨海锡 矿 矿脉赋 存在稳固砂岩 中 ，厚度不到 J ． 2 m， 倾角 5 5 ～7 0 。 。由于浅孔 留矿 法机械化程 度低而且作业 不安全 ，提 出了图 5所示的分 匡薹荃 圈 5 滨 海锡 矿舟段 充填法 1 一充填平巷 | 2 一 顶 都落矿边界 I 3 一掘进 充填 r 巷的探地孔 F 一充填辩 F 5 啮岩出矿平巷 5 采 矿课 炮孔 段充填采 矿法新方 案 。 矿 块 沿 走 向 长 2 0 0 ～ 2 5 0 m， 分 段 高 度 1 0 m， 断面 】 O ～ 1 】 m 。在下部 分段平 巷 凿岩 出矿 平 巷 用 凿岩 台车 向上 钻 凿 直 径 5 0 ～ 8 0 r a m 的倾 斜深 炮孔 ， 并使 采 幅控 制 在 1 ． 2 m 以内 。爆 下的 矿石用铲 运机从下 部分 殴平 巷 运 出。 与此 同时 ， 在 上部分段 向采空 区继 续掘 进 充填平巷 由于其 中的 矿石 已经采 出 ， 掘进 充填平 巷时不 用掏槽 ， 炮孔可 以加深 ， 掘进效 率显著提高 爆 下的废石就 地充填采 空 区 ， 不 必外运 。 充填料不足时 ， 可用掘 进螺旋 形斜坡 道 或其 它 巷道 的废石 补充 。该 充填平 巷在 以 后 回采上 一个分段时 ， 将 用作 凿岩 出矿平 巷 。 同浅孔 留矿 法相 比 ， 工 作 面 劳动 生 产率 可从 2 ． 5 ～3 ， 5 m ／ 人班 提 高到 】 0 ～J 5 m ／ 人班 ， 掘 进工 效从 2 ～ 2 ． 5 m 提 高 到 7 ～ 8 m ， 矿石 损 失率 减步 5 0 ～6 0 ， 采矿成本 降低 3 0 - 】 9 9 0 年 第 1 期 维普资讯