有色矿山的胶结充填采矿方法工艺.pdf

l 9 第 2 期 强 童奇i 罾 扳 有色矿 山的胶 结 充填采矿方法工艺 付长怀 采 矿教研室 摘要 本文阐述对矿岩不稳固的有色矿山试验采用的分段分条腔缮充填采矿方法。论述了采 矿方 法 的 结 构 ．回 栗 及充 填工 艺 ； 运 甩隔绝 地 压理 论有 效 安 垒地 解决 了 不稳 固矿 岩 的采 矿问题 ； 取 得 了较 好 的技 术 经 济 指标 。 充填法一般 用于开采有色 稀有 贵金属富矿床以及赋存条件和技术开采条件比较复杂 的矿床等。十几年来，由于胶结充填法的充填体能有效地支撑围岩 舫止或者减少围岩片冒， 更多地回收地下资源，而越来越多地被矿 山所 采用，并出现了适合各种不 同地质条件的胶结 充填采矿法工艺，如下向胶结充填法 高进路胶结充填法等， 促进 了采矿方法的发展和变革。 白银有色金属公司小铁山矿是以C u 、 P b ． 7 n 为主并伴生有金银的多金属地下矿山，是该 公司第三冶炼厂的主要原料基地。矿石品位高 ，地质构造复杂 ，开采技术条件差。矿山投产 以来一直使用无底柱分段崩落法。巷道塌落严重，重复支护量大，严重地威胁矿山生产。矿 石损失贫化 大 为3 0 ～4 5 。影响矿 山企业经济效益。为此 ，一九八四年西北矿冶研究院 同白银有色金属公司小铁山矿一起在该矿四中段进行 了分段分条胶结充填采矿法新方案的工 业试验⋯。经过四年的努力，于一九八七年 圆满地完成了试验任务。较理想地控制了矿山地 压，取 得了较好的技术指标。一九八七年底通过 了有色金属工业总公司技术鉴定。 一 、矿 山地 质 条 件 小铁山矿床有两条相距很近的含矿层，其厚度为4 0 ～6 0 m。主要矿体有十二个， Ⅱ 矿 体纵贯全区，姗模最大。其次为 I 、 Ⅲ 矿体。三个大矿体储量占总储量的9 0 以上。还 有大小不等的九个矿体。由于它们相距很近，有些交错在一起，界限难以分清。 矿床产于石英角嚣凝灰岩中，上盘为千枚岩 蚀变后为绿泥石片岩，直接顶顿为石英 角斑凝 灰岩 ，f 4～ 5，稳 固性 较差 。 下 盘岩 石 矽化 强烈。直 接底 盘岩石仍为石英 角斑凝 灰岩 较远的为石英纳长斑岩，f 8～1 2 ，稳固。 矿体形态为似层状、透镜状 但常有异常形态 分枝复合 膨缩明显等现象。产状基本 上与围岩片理一致。矿体倾角一般 为7 O ～ 8 0 。 矿体厚度变化较大，从 1～5 m到2 0 m。最厚达 4 5 m。据调查，厚度在 3 m以下的占总 储量 1 5 ％， 3～ 5 m的 占l 5 ， 5 m以上的占7 0 。 勘探类型为 3～4 类。地质构造复杂。矿石构造分两种，一种为授染状，品 位 较 低， 维普资讯 托 童． } 耄 军 扳 1 9 8 9 r4～5，中等稳固到不稳固，同围岩无明显界限。另一种为块状矿石，品位高， 硬度大， r 5一I 8 ，稳 固 ，同围 岩界限明显。 近矿围岩和浸染状矿石均有胶结性，遇水更甚，泥化 浸染矿与块状矿矿量各 占一半 ，两种矿石常有互层出现 - 块矿体 比重 为 4 ． 5 t 抽 0，浸 染矿体 比重为 3 ． 1 Um ，围岩体 比重 为2 ． 7 t ／ m 。 4～ 8 中段 的矿 石Cu 、P b 、Z n 综合平均 品位 9 ． 3 2％，金、 银含量均达 到单 独开 采指标。 二 、分 段 分条 胶结 充填法 试验 为了使采矿方法 的工业试验和矿山生产都能得到顺利进行，试验矿块的矿岩具有一定代 表性，试验采场位置选在矿岩条件较差的四中段一主矿体东端部，1 7 0 4 ～1 7 2 4 水平、6 5 0 ～ 6 2 5勘探线之 间。矿块沿走向布置。采用下盘脉外斜坡道采准，铲运机出矿 ，下盘脉外溜井 集中放矿。用脉外分段平巷和分段 横巷将矿块沿垂直方向分成分段。在各分段，沿矿体走向 布置回采进路。根据其进蹈具体位置，把每一分段划成若干条。整个矿块采用上向式回采， 每条为边采充填。通过斜坡道 分段平巷、分段横巷进入采场。试验方案的结构见图 1 。 1 一 分 段 平巷 2一 分 段 横巷 3一 回采 进路4一 溜 矿 井 5充填 井6一 充填 体 图 1 采矿 试验 布置 图 为了寻求合理的采矿方法结 构及 其结构参数 ， 竞分回采地下资源， 暂定矿块长2 5 m，矿块高2 0 m。 维普资讯 第 2期 有 色矿 山的胶结 充填 采矿方法工艺 3 5 矿块 全高上又分 成三 个分段 ，段高 5～ 8 m。进路 断面 形状为 矩形 ， 尺寸一般 为 2 5 2 5 m， 个 别为3 ． 5 2 ． 3 m分 条宽度主 要取决于进路 宽度 ，一般 为一个 进路 宽度，个别 为两 个进 路 宽度。 该采矿工 艺特点 1 矿块可沿走向布置 ，也可以切走向布置。由于可布置的回采进路多，各工作区可以 平 行、 交叉作 业 ，从而使 回采工作 安排 灵活，调节 矿块生 产能 力。 2 采用下盘脉外斜坡道采准，可以充分发挥铲运机机动灵活能力。 3 可 以根据 矿体变化 灵活布 置进路位 置、长度 。其断面 尺寸也可 大可小。这对 矿体 形 态复杂的矿体 ，提 高回收 率 降低 贫化 率十分有 利。 4 分段高度，分条宽度，可以根据矿体赋存条件和矿岩稳固情况适当变化。 三 、采 准 和 回采 工 艺 采准工程有1 7 0 4 ～1 7 2 4 水平的6 2 5～6 5 0线之问沿矿体下盘走向方向掘一条脉外斜坡 道 ，断面为 2 ． 5 2 ． 5 m，坡度 8。～ L 2 ，喷 锚网支护； 下 盘脉外 溜 井，断 面圆 形 、 中2 ． 0 m，素混凝土衬钢圈支护；脉内通风充填井，断面 2 ． O x 1 ． 5 m，无支护；分段横巷， 下 盘脉外分段 平巷，断面 均为 2 ． 5 X 2 ． 5 m，喷 锚网支 护。 采准 系数 为 1 2． 2 3 m“k t ，7 9． 4 8 m3 ／ k t ，该系数偏 大其主要原 因是 斜坡道 分段 平巷 和溜矿井等工程尚要承担临近采场采矿工作，同时本试验矿块矿量较少。 采准工 程 详 见 图 l 回采工作 ，根 据小铁 山矿地 压 情况和试验矿块地质构造情况 ．经 研 究，大 胆应用应 力隔绝理论 ，即 整个 试验 矿块的 I 亘 【 采 是先采靠近 上 下盘的两 个分条 ，然 后 回采 中间各 分 条。靠 近矿体 上下 盘的两个分 条 采 完充填后 ，其充填体切 断 来 自 上 下盘的水平应 力， 控 制围岩 移动 ， 使 中间各分条的 回采在应 力拱下 进 行。 实践证明， 这种回采顺序使采区 地 压得到 了控制 ，中间各分条 的回 采得 到顺 利进 行 见 图 2。 每 个分条回采 为水 平方向 后退 图 2 回采顺序示意图 回采，由下而上进行 。其 回采工 作包括 进路和上 向 中深 孔落矿回采两部分组 成。每 次以 中深 孔落矿的分条长 6～ 8 m。这个 回采块段 为一个 回采分 间。每 一个分 问的 回采 为一个循环。 凿岩进 路 回采用YT一 2 5 凿 } 机打水平孔。 上向 中深 孔回采用 YG～8 0 凿岩机 打垂 直 扇 形 中深 孔 Fz 1 0 0型装 药器装药 ，一次起爆。 在每 个分 条的第一 个分 间 回采 时，必须 开切 割 槽， 其方法 用前倾 确 孔～次开 槽 ，以后 各 维普资讯 ．矗 童寺童 孑 报 1 9 8 9 焦 分 间回采 时用 挤压充填方法进 行 见图 3 。 出矿用进 口的E HS T l A型 电动 铲 运 机。斗容为0 ． 7 6 m 。 经标 定 ，当平 均运距 5 0 m时，出矿能力为4 9 t ／ h。每 日出矿能力 1 5 0 ～2 7 0 t， 最 高达 3 2 6 t ， 平均 为 2 2 6 t d 。 充填 准备工作有 ，在上面 回采进 路 中 铺设充填管路 用木 板档墙堵 住回采进路 口， 内衬草 袋，并在木 板档墙与进路 岩壁 间处 喷 射 混凝土 砂浆，使整个 档墙不 漏 浆。 充填采 场 内铺设 滤水管 。 充填料 为风砂 ， 自产 4 2 5 水 泥。料 浆浓度 6 4 ～7 5 7 ／ 00 ， 灰砂比为 l 4； l ； l 8三种。 充填能 力为 2 5 m h。 采场充填为前进式。充填的溢流水从充填巷 道 排 出。充填管 的清洗水排 入专 门水沟 详 见采场充填 图 d 。 采场顶 板维护 回采进 路 的回采 采用喷 锚 网支护 ，边 采边 支。 回采分 问拉开 后， 由 于其上部 为回采进路 的顶板 ，这 时也是 回采 分 间的顶 板 ，已支护 完毕。回采分 间侧帮 的 a ‘ l l 1 I I ● f I ， ， l 、 开槽破孔 L 一 1 - ． ． ． ． ． I i 0 铡i l I I l ，茸 墒硫 图 a各分 间的开 槽 a一 第 一 十 分问 开 槽b一 第二 、三 ． 四分 间开 槽 维 护工作在 矿石堆上进 行 ，视情 况而 定。边 出矿边 支护锚 杆 网 ，以确保 出矿和 充填 作业安 全进行。 分析 回采工艺有如下特点 1 用充填体来隔绝上下盘的水平应力， 使 中间各进路 的回采安 全进行 。这 是 回采 矿 体 的有效方法 。 2 胶结 充填法 的接顶工作是一个难题， 而分段分条胶结充填法方案基本上消除了这 一 难题 。 3 采场 通风好。 4 由于 回采工作包括很 大一部分 的 中 深孔落矿 ．所 以矿块生产能力较大。 图 4 采场充填系统示意图 5 矿 石损失贫化低 6 采用喷锚网技术维护采场和巷道是一种经济有效舫法。三年来，试验采场巷道完 好 率达 l O 0 ，每米成巷比木材支护节省一次性支护费用1 5 7 7 0 元。保证采场试验工作安全 进 行。 维普资讯 第 2期 有 色矿 山的胶结充填 采矿方法工艺 四 、主 要 技术 经 济指 标 及结 论 1 ． 主要技 术经 济指 标 主要技术 经济指标 表 项 日 单 位 指 标 矿块技 术生产能 力 吨／ 日 1 9 { ～2 9 1 工作 面采矿工效 吨／工、 班 8 ． 0 铲运机 出矿效率 吨／台、 班 l 1 5 ． 0 采矿作业成本 元 ／吨 l 8 ． 7 1 ． 其中 回采工制费 元／吨 4 ． 3 8 爆破成奉 元／吨 0 ． 8 7 凿岩成奉 元 ／吨 0 ． 6 0 出矿成车 元 ／吨 1 ． 2 6 护顶成本 元 吨 0 ． 3 0 采准 成本 元 ／吨 6 ． 6 5 备品备件 元／ 吨 0 ． 8 5 车间管理 费 元／吨 材料动 力费 元 ／吨 1 ． 8 5 充填成奉 元／吨 l 3 O 0 外运 风砂 损失率 2 ． 3 6 贫化率 1 ． 3 7 采准系数 米／千吨 l 2 ． 2 3 米 ／千吨 7 9 ． 8 4 2 ． 结 论 分段分条胶结充填法试验方案无论在矿块结构上 ，还是在回采工艺上、技术上都具有一 定特点。它首次在我国小铁山矿不稳 固矿岩条件下试验成功， 并取得了很好 的技术经济指标， 填补 了 国内一 项空 白，达 到 了国内先 进水平。 该采矿方法试验方案圆满成功 ，为小铁山矿创造可 喜的经、济效益。该方案正在推广扩大 试验 ，为该矿山技术改造提 供一种 可供 选择的采矿方法方 案 3 ． 改进 意见 1 适当增加进路宽度和分条宽度。沿走向布置矿块 时，进路宽度可由原来的2 ． 5 m 加宽到4 0 m。切走向布置矿块时，进路宽度可增加到4 ． 5 IT I 。如此可提高采场生产能力。 2 研究采场遥控铲运机出矿，以便提高回采分间长度，生产更安全。 3 据有关资料报导，回采空间用重介质选矿的碎石和水泥砂浆充填，大大地降低采 矿成本。因此，可以利用本矿山井下掘进 的质量较好的废石直接充填采空区，经浇水泥砂浆 后效果很 好。 降低 充填成本 ‘ 4二 步回采 的采空区 ，可 以采用低标号 砂浆充填 参考文献 1 丹 殴 舟 录胺 结 克填 采 矿 方 法 试 验 研 究 报 告 西北 矿 冶研 究腕 白 银公 司 r 2 ] M l ni n g M ag a【 1 n e Vol 1 3 8 N0 ． 2 b r u a r y 1 9 7 8 维普资讯