充填采礦法在難小礦體回收中的實(shí)踐

吳 飛

(滁州銅鑫礦業(yè)有限責(zé)任公司, 安徽滁州市 239000)

充填采礦法在難小礦體回收中的實(shí)踐

吳 飛

(滁州銅鑫礦業(yè)有限責(zé)任公司, 安徽滁州市 239000)

為了加快上部中段難小礦體的回收和礦山生產(chǎn)的連續(xù)性,在瑯琊山銅礦的生產(chǎn)實(shí)踐中,對礦山上部中段留下的難小礦體采用上向分層尾砂充填法進(jìn)行有計(jì)劃的回采,并加強(qiáng)施工管理,年回收礦石可達(dá) 7.5～9.0萬 t,實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的充分回收利用,取得延長礦山服務(wù)年限、充分回收資源的良好經(jīng)濟(jì)和社會效果。

充填采礦法;采準(zhǔn)布置;淺孔爆破;小礦體回收

瑯琊山銅礦地理環(huán)境優(yōu)越,位于滁州市風(fēng)景秀麗的瑯琊山腳下,距津浦鐵路滁州火車站 3 km,市區(qū)主干大道直通礦區(qū),交通便利。

瑯琊山銅礦 1958年建礦,建礦初期只有日處理礦石 100 t的生產(chǎn)能力,從業(yè)人員 18人,現(xiàn)已發(fā)展成為年采掘總量 30余萬 t,日處理量近 1000 t,年產(chǎn)精砂含銅 3500～4000 t,采選從業(yè)人員 1300人的中小型地下礦山。采礦方法以上向水平分層尾砂充填法為主,淺孔留礦法為輔。礦床開拓方式為豎井開拓,目前,-95 m以上中段已基本閉坑,-125,-185 m中段已進(jìn)入難小礦、頂?shù)字V及殘礦回收階段,主要生產(chǎn)中段為 -245,-285 m中段;-325,-365 m為新開拓中段。近年來,由于 -285 m以上礦產(chǎn)資源日漸萎縮,而新開拓中段尚未形成生產(chǎn)能力,礦山生產(chǎn)能力有逐年下降的趨勢。為了保證礦山生產(chǎn)的連續(xù)性和資源的有效回收利用,礦山組織力量對 -245 m中段以上復(fù)雜、難小礦體逐步進(jìn)行了回收。

1 地質(zhì)概況及開采技術(shù)條件

瑯琊山銅礦床屬于矽卡巖型富銅礦床,礦體大多為不連續(xù)的小型孤立礦體,單個礦體的形狀亦不規(guī)則,礦體的分支、復(fù)合現(xiàn)象比較嚴(yán)重,礦體形態(tài)一般為不規(guī)則透鏡狀、囊狀、脈狀和豆莢狀。礦體一般為接觸帶成礦,礦體與圍巖界線較清晰,上盤圍巖以石英閃長玢巖為主,下盤以灰?guī)r為主。礦石類型主要有含銅矽卡巖、少量含銅閃長玢巖及含銅大理巖。礦石主要有致密塊狀、浸染狀、脈狀、條狀及星散狀構(gòu)造。主要含銅礦物為黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦等,礦石中除銅之外還伴生有金、銀、鐵等可供綜合利用。

近年來,上部中段相對較大礦體開采接近尾聲,但是難小礦體因其規(guī)模小,控制程度及開采條件相對較差,采準(zhǔn)工程投入較大,如何合理充分利用礦產(chǎn)資源成為礦山亟待解決的問題。上部中段難小礦體走向長一般為 10～30 m不等,走向和傾角變化較大,走向多為北東,傾角為 50°～75°,礦體厚度一般為 0.5～6 m,而且變化反復(fù),平均厚度 3.5 m。礦石和圍巖界線明顯,局部構(gòu)造風(fēng)化,頂?shù)装宓姆€(wěn)固性一般。礦石平均比重為 3.37 t/m3,圍巖比重為 2.7 t/m3。礦石品位變化大,一般為 1.45%,局部礦石品位較高。

2 難小礦體回采的設(shè)計(jì)規(guī)劃

2.1 采礦方法

由于上部中段難小礦體的控制程度相對較差,形態(tài)復(fù)雜,為了盡可能回收礦產(chǎn)資源,加快上部中段礦體回收,減少生產(chǎn)管理成本,本著“安全第一和探采結(jié)合”的原則,并考慮礦山特定的地理環(huán)境,一般采用上向分層尾砂充填法予以回收。該方法能夠較好的控制地壓,回采方法靈活,貧化率和損失率都比較小,采場暴露空間較小,采場結(jié)構(gòu)簡單,安全條件較好,并可有效的保護(hù)采場環(huán)境,防止地表塌陷,改善地下采礦環(huán)境等,因此礦山首選充填法為上部難小礦體采礦方法。

2.2 采準(zhǔn)布置和構(gòu)成要素

采準(zhǔn)工作主要包括運(yùn)輸平巷、充填平巷、充填井、人行天井、放礦溜井的掘進(jìn)和構(gòu)筑 (見圖1)。如果人行天井在脈外還包括采場分層聯(lián)絡(luò)道,大部分礦體的脈外人道選擇錯位上升,可以提高天井上掘的安全性。由于上部中段難小礦體面積小,在布置采準(zhǔn)工程前,需要仔細(xì)核查礦體周邊環(huán)境和工程地質(zhì)的情況,保證工程布置的可靠性和準(zhǔn)確性。采場基本是沿礦體走向布置,一般一個礦體就是一個采場,如果是囊狀小礦體可以是距離較近的幾個礦體合并為一個采場,可適當(dāng)減少采準(zhǔn)工程量,礦山中段高度為 60 m或 30 m。

圖1 上向分層尾砂充填法采準(zhǔn)工程布置

2.3 切割拉底

切割拉底根據(jù)礦體賦存狀況分為留底柱法和不留底柱兩種。如果礦體在中段平面未出露,為上部中段懸掛礦體,則采用留底柱法。不留底柱法一般拉底層高度為 6.5 m,運(yùn)出全部礦石后在拉底平面澆 0.5 m鋼筋混凝土底板,為底柱回收創(chuàng)造條件,如果底板運(yùn)輸?shù)来┻^礦體,拉底后立模板澆灌混凝土人工假巷。

2.4 分層回采

分層回采高度一般為 3.6 m,補(bǔ)償空間 2.0 m。在分層回采中嚴(yán)格執(zhí)行“先刷幫,后落頂”施工順序。如果礦體傾角較小或礦體在剖面上變化較大,礦體找邊到位后不壓頂或適當(dāng)降低落頂高度,這樣可以有效控制圍巖的混入貧化,并且尾砂充填后可為下一分層提供安全可靠的工作平臺。如果采場礦體刷幫后礦體面積較大,而且礦體向下延續(xù),可以沿漏斗向下開挖,開挖后漏斗澆混凝土上升到原砂面標(biāo)高后充砂或用廢石充填到原砂面同一標(biāo)高。這樣可以保證資源有效回收利用。

落礦方法是淺孔落礦,一般采用大眼距、小抵抗線、水平孔落礦,采場頂板要求采用光面爆破,使頂板略呈拱形。由于礦體面積小,爆破規(guī)模較小,火工材料消耗相對較大。出礦主要采用電耙出礦,采場生產(chǎn)能力為 120 t/d。

新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸?shù)姥厝诵械肋M(jìn)入采場,清洗工作面后污風(fēng)由充填井排到上部中段回風(fēng)巷道,由回風(fēng)巷道經(jīng)風(fēng)井排到地表。

2.5 分層充填

分層回采完畢后進(jìn)入充填階段,采場內(nèi)工程順路上升,一般采用混凝土或鋼模,并預(yù)設(shè)溜水管道,分層充填高度為 3.6 m,一般采用全尾砂充填,對于礦體圍巖復(fù)雜的采場,局部采用膠結(jié)尾砂充填以提高回采作業(yè)面的安全性。

3 采場施工管理

該礦由于成礦的復(fù)雜性和礦體的多變性,為典型的“雞窩礦”,小礦體的儲量所占比例較大。因此在難小礦體回采過程中必須加強(qiáng)采場周邊的探邊掃盲工作,及時反饋信息,同時根據(jù)礦體賦存狀況及時調(diào)整回采方案,從而達(dá)到資源的有效利用,實(shí)現(xiàn)井下各中段之間有序的交接和替換,保證礦山良好的發(fā)展態(tài)勢。同時,由于難小礦體賦存條件復(fù)雜,對采、出礦和充填的管理工作提出了更高要求。在采場施工過程中,應(yīng)加強(qiáng)各工序的施工組織管理,有條不紊的執(zhí)行設(shè)計(jì)中各種技術(shù)要求和施工順序,從設(shè)計(jì)、采礦、出礦、充填、采場地壓管理、采場貧化損失管理及采場生產(chǎn)環(huán)節(jié)管理,應(yīng)都明確分工,具體到人。采場頂板采用光面控頂,頂板整體性較好,爆破以后,敲幫問頂,檢查頂板、幫壁浮石,如有不安全因素,均應(yīng)立即采用相應(yīng)支護(hù)手段,大多采用錨桿注漿進(jìn)行支護(hù),少量采用長錨索支護(hù)。

4 經(jīng)濟(jì)效益與評價(jià)

通過采用充填采礦法對 -245 m中段及上部中段難小礦體合理回采,施工管理工作具體而精細(xì),使得礦產(chǎn)資源得到充分回收利用,取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效果,大大提升了上部中段難小礦體回收和供礦幅度,每年可回收高品位礦石 7.5～9.0萬 t,同時減少尾砂的排放,而且還有潛力可挖。這樣不僅延長了礦山壽命,改善了礦區(qū)環(huán)境,為礦山的可持續(xù)發(fā)展找到了戰(zhàn)略性的支撐措施。

在現(xiàn)階段,資源的合理開發(fā)利用和日益強(qiáng)烈的環(huán)境保護(hù)意識,對采礦方法提出了更高要求。充填法已成為安全、高效的采礦方法之一,瑯琊山礦地理環(huán)境優(yōu)越,尾礦庫庫容相對有限,充填采礦法具有對地表生態(tài)環(huán)境破壞小,防止地表塌陷和回收率高等一系列不可替代的優(yōu)點(diǎn),特別是在礦山難小礦體的回收中得到進(jìn)一步拓展,使其在礦山生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1] 《采礦手冊》編輯委員會.采礦手冊 (第四卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

[2] 路世豹,李 曉,等.充填采礦法的應(yīng)用前景與環(huán)境保護(hù)[J].有色金屬,2004,(1):2～4.

[3] 馮純安.有底部結(jié)構(gòu)分段空場嗣后充填法在楚雄礦冶公司的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2009,(1):4～5.

2010-03-09)

吳 飛 (1970-),男,安徽滁州人,工程師、注冊安全工程師,主要從事礦山安全及生產(chǎn)技術(shù)管理工作,Email:2009wufei@2008.sina.com。