塊石膠結(jié)充填采礦法的研究與應(yīng)用

曾永志，潘 謹(jǐn)，祝祿發(fā)

（錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司， 湖南 冷水江市 417502）

塊石膠結(jié)充填采礦法的研究與應(yīng)用

曾永志，潘 謹(jǐn)，祝祿發(fā)

（錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司， 湖南 冷水江市 417502）

錫礦山銻礦采選廠采用兩步回采的人工壁柱膠結(jié)充填采礦法開采緩傾斜中厚以上礦體，為提高采場(chǎng)充填生產(chǎn)能力，將普通混凝土充填工藝改為塊石膠結(jié)充填工藝，即在先行填入空區(qū)的塊石中灌充水泥砂漿，采場(chǎng)充填生產(chǎn)能力與充填質(zhì)量顯著提高，該充填工藝簡(jiǎn)單可行，安全可靠，成本低，已全面推廣應(yīng)用。

塊石膠結(jié)充填；充填料配比；充填工藝；緩傾斜中厚礦體

1 概 述

錫礦山銻礦是我國較早應(yīng)用充填采礦法開采的有色金屬礦山，但1950～1960年代中期，僅限于利用矸石和尾礦充填處理房柱法開采遺留下來的空區(qū)，以及采用干式水平分層充填法回采地表有建筑物的礦體。1960年代末期，該礦南礦為了安全回采河床保安礦柱，開展了膠結(jié)充填采礦法開采試驗(yàn)，并迅速在南礦、采選廠兩個(gè)礦山的中厚以上礦體開采中推廣應(yīng)用。該膠結(jié)充填采礦法的采場(chǎng)垂直礦體走向布置，沿走向劃分為礦房和間柱，均采用空?qǐng)龇ɑ夭?，先采間柱，嗣后用混凝土一次性充填空區(qū)，后采礦房，其空區(qū)用尾砂充填。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是膠結(jié)充填體具有較高的強(qiáng)度，可用以支撐礦體頂板，改善礦房的回采條件，與礦房充填的尾砂共同防止地表下沉。其缺點(diǎn)是膠結(jié)充填料輸送困難，充填能力低。

為了解決上述問題，處理選礦場(chǎng)堆積的手選廢石，對(duì)充填系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，將普通混凝土充填工藝改為塊石膠結(jié)充填工藝，即在先行填入空區(qū)的塊石中充入水泥砂漿。由于砂漿和塊石分離輸送，在工作面自流混合，而不同于膠結(jié)充填法把碎石和砂漿混合后再送入工作面，對(duì)骨料粒度要求不嚴(yán)，廢石不用再加工就可直接充填，因此，具有充填能力大、水泥用量低、滿足充填體的強(qiáng)度要求的優(yōu)點(diǎn)，而且有條件的采場(chǎng)可利用井下廢石充填。該采礦方法經(jīng)過多年的不斷完善，工藝簡(jiǎn)單可行，安全可靠，成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益較高。

2 地質(zhì)與開采技術(shù)條件

錫礦山銻礦產(chǎn)于入字型斷裂下盤幾個(gè)次一級(jí)兩端傾沒的短軸背斜中，主要礦體均賦存在厚110m鈣質(zhì)頁巖之下的佘田橋組中段石灰?guī)r的硅化灰?guī)r中。由于該段灰?guī)r夾有多層黑色頁巖起到次屏蓋層的作用，礦體具有多層性，其形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模均有差異。

采選廠自1960年代以來，主要開采童家院礦床。該礦床礦體沿走向長(zhǎng)約1200m，沿傾向斜長(zhǎng)300～400m，呈似層狀產(chǎn)出。從上至下有兩個(gè)主要含礦層，即一、二號(hào)礦體。一號(hào)礦體平均厚度2～3 m，平均品位4%～7%；二號(hào)礦體平均厚度8～10 m，厚者達(dá)20～30m，平均品位3%～5%。礦體傾角一般均為10°～20°，礦體埋藏深度80～160m。礦石為含銻硅化灰?guī)r，f＝12～16，堅(jiān)硬而穩(wěn)固。礦體頂板為厚層泥質(zhì)頁巖或灰頁巖互層，f＝4～6，易脫層，不穩(wěn)固。礦體底板為硅化灰?guī)r，穩(wěn)固性好。

3 采礦方法特征及礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.1 采礦方法特征

塊石膠結(jié)充填采礦法主要用于回采中厚以上礦體，采場(chǎng)垂直礦體走向布置，沿礦體走向劃分為礦壁和礦房，用空?qǐng)龇ㄏ然夭傻V壁，嗣后用塊石加砂漿充填采空區(qū)，待膠結(jié)體達(dá)到一定的強(qiáng)度后，再用空?qǐng)龇ɑ夭傻V房，其采空區(qū)用塊石充填處理。

3.2 塊礦結(jié)構(gòu)參數(shù)

中段高度30m，礦壁（房）斜長(zhǎng)40～60m，礦壁寬度8m，礦房寬度10～12m。當(dāng)?shù)V體厚度小于10 m時(shí)，進(jìn)行一次性回采和充填；大于10m時(shí)，采用分層回采與充填，分層高度為8～10m。

3.3 采準(zhǔn)切割工程布置

中段運(yùn)輸巷道布置為下盤環(huán)形式，即沿走向布置兩條平巷，一條為沿脈，另一條為運(yùn)道，每隔一定距離利用穿脈聯(lián)結(jié)。每個(gè)采場(chǎng)布置一個(gè)出礦漏斗與運(yùn)道相聯(lián)，規(guī)格為1.8m×2m，采準(zhǔn)上山沿礦體底板掘進(jìn)，并與上中段回風(fēng)巷道貫通，規(guī)格為2m×2 m，再沿礦體走向掘進(jìn)切割巷道，并在采準(zhǔn)上山對(duì)面掘鑿電耙硐室。

為了使塊石與砂漿能進(jìn)入采區(qū)，在礦體的上部中段沿礦體走向布置專用充填道，規(guī)格為2.4m×2.4m，充填道與荷華老窿骨料井或四工區(qū)骨料井聯(lián)通，從每個(gè)采場(chǎng)的頂端掘充填上山與充填道聯(lián)通。

4 回 采

4.1 回采順序

中段間的回采順序由上而下進(jìn)行。在同一中段中先采一號(hào)礦體，待礦體圍巖應(yīng)力平衡后再回采二號(hào)礦體。就盤區(qū)而言，從一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)。對(duì)于礦塊，首先回采礦壁，之后進(jìn)行膠結(jié)充填。待兩側(cè)礦壁采后充填且充填體達(dá)到一定強(qiáng)度后，再回采礦房。

4.2 鑿巖爆破

回采工作以切巷和采準(zhǔn)上山為自由面，用淺孔落礦方法進(jìn)行回采。一次回采高度為2.5～3m。鑿巖采用YG－40型鉆機(jī)，沿工作面全寬布置平行炮孔。爆破采用二號(hào)巖石乳化炸藥，用非電導(dǎo)爆管半秒差延期雷管并聯(lián)一次起爆。

4.3 礦石搬運(yùn)

采用2PDT－28型或2PDT－30型電耙絞車把礦石扒入漏斗，再用礦車把礦石從漏斗裝運(yùn)至礦倉。

5 充 填

5.1 塊石膠結(jié)充填材料及配比

塊石采用選礦場(chǎng)手選廢石，為灰?guī)r和硅化灰?guī)r，其塊度≤150mm，空隙率45.5%，含水率1.4%，含泥率3.9%。用于制備砂漿的細(xì)集料采用以浮選全尾砂經(jīng)一道分級(jí)后的沉砂，粒級(jí)＋0.3mm的沉砂占23.35%，粒級(jí) ＋0.3～0.15mm 的沉砂占22.25%，粒0.15～－0.02mm 的沉砂占54.4%。膠凝劑采用本公司水泥廠生產(chǎn)的礦渣硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)為22.5級(jí)，水泥消耗量為每立方米充填體180 kg。水泥、尾砂、塊石設(shè)計(jì)配比為1∶4∶5或1∶3∶6，水灰比為1.5，膠結(jié)體強(qiáng)度為1.96～3.92 MPa。

5.2 塊石膠結(jié)充填工藝及系統(tǒng)

用自卸汽車將選礦場(chǎng)手選廢石裝運(yùn)至骨料井，再用礦車從充填道運(yùn)送至各個(gè)需要充填作業(yè)的采場(chǎng)。

為了保證輸砂濃度，便于集中充填作業(yè)，建立貯砂倉貯藏尾砂，貯砂倉有效容積為600m3。貯砂倉上建設(shè)尾砂分級(jí)站（Φ300旋流器分級(jí)），沉砂進(jìn)入貯砂倉，分級(jí)溢流用管道自流輸送至南區(qū)龍王池尾礦庫。充填作業(yè)時(shí)，沉砂由倉底放出，加水稀釋至40%～50%的濃度后用管道自流輸送至井下攪拌桶。水泥由散裝水泥倉經(jīng)螺旋給料機(jī)輸送至攪拌桶，水泥砂漿經(jīng)攪拌后，采用65ZBG－530型渣漿泵經(jīng)D125管道輸送至充填采場(chǎng)。

充填作業(yè)前，首先用混凝土做采場(chǎng)下部密閉，并用混凝土砌筑上分層預(yù)留漏斗和通道，在形成上分層回采通路和出礦系統(tǒng)后，安裝脫水設(shè)備，脫水設(shè)備就是沿采場(chǎng)縱向放置一根管子置于采場(chǎng)最高處，從采場(chǎng)下端聯(lián)接到下盤平巷水溝，管子在采場(chǎng)的部分鉆有小孔，周圍包上紗布以滲水。

充填準(zhǔn)備工作完成后即可充填，首先輸送塊石，用電耙絞車扒平，塊石充填厚度達(dá)到2m后，停止倒塊石，開始澆灌砂漿，在采場(chǎng)用電扒再次攪拌塊石與砂漿，直至充滿采場(chǎng)為止。

6 結(jié) 語

錫礦山采選廠采用塊石膠結(jié)充填采礦法回采緩傾斜中厚以上礦體，可以充分利用手選廢石，減少選礦場(chǎng)廢石堆積場(chǎng)地；回采率達(dá)到90%以上，礦石貧化率低于10%；有效地控制了地表沉降變形，保證了回采作業(yè)面的安全，勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高。

［1］ 羅俊杰，歐洪寧，張根深.尾礦膠結(jié)充填法回采緩傾斜厚礦體的實(shí)踐與研究［J］.采礦技術(shù)，2007，7（2）.

［2］ 王喜兵，龐計(jì)來，李紅橋.新型全尾砂膠結(jié)充填采礦工藝技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2010，10（3）：1－5.

［3］ 周愛民.有色礦山采礦技術(shù)新進(jìn)展［J］.采礦技術(shù)，2006，6（3）.

［4］ 潘 健.八十年代國外膠結(jié)充填采礦法的發(fā)展［C］//采礦技術(shù)進(jìn)展評(píng)述論文集（1986－1990）.長(zhǎng)沙：中國有色金屬工業(yè)采礦信息網(wǎng)，1991.

［5］ 王樣民，郭紅丹，趙 彬，等.焦家金礦尾砂固結(jié)充填配比優(yōu)化研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2011，31（2）：27－29，85.

2012－08－13）

曾永志（1972－），男，湖南邵東人，采礦工程師，總工程師，主要從事采礦技術(shù)與管理工作，Email：xlmxxysd＠163.com。