用沙壩礦段充填采礦下的探采結(jié)合研究

程津漢,靳云川,羅 曼

(貴州開磷集團(tuán)有限責(zé)任公司, 貴州開陽縣 550302)

用沙壩礦段充填采礦下的探采結(jié)合研究

程津漢,靳云川,羅 曼

(貴州開磷集團(tuán)有限責(zé)任公司, 貴州開陽縣 550302)

由于開磷集團(tuán)的快速發(fā)展,對用沙壩礦段的開采進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)能技改,以滿足企業(yè)發(fā)展的需求。但開采能力的提高給礦山帶來探采失衡的問題,探采矛盾將嚴(yán)重制約礦山生產(chǎn)能力和總體布局。通過對用沙壩礦段的探采結(jié)合研究,提出了行之有效的探采結(jié)合方案,以期能解決探采的矛盾。

充填采礦;生產(chǎn)勘探;探采矛盾;探采結(jié)合方案

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

用沙壩礦為了實(shí)現(xiàn)200萬t/a的生產(chǎn)能力,進(jìn)行了擴(kuò)能技改。目前,已經(jīng)全面應(yīng)用了充填采礦和膠帶運(yùn)輸,已形成4個(gè)中段(1120中段至920中段)同時(shí)采礦的局面。這樣的開采方式得益于充填采礦方法的充分應(yīng)用,但同時(shí)也加快了開采下降的速度,致使開拓和探礦工程難以跟上采礦的步伐。

根據(jù)充填采礦方法及膠帶運(yùn)輸方式的要求,結(jié)合用沙壩礦段的礦體賦存地質(zhì)條件,選擇以70～80 m高差劃分開采中段,以140～160 m高差安裝膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)。每個(gè)中段在走向上劃分為9個(gè)開采盤區(qū)。膠帶運(yùn)輸平巷一般布置在礦層底板脈外,盡量少轉(zhuǎn)彎的同時(shí)還要考慮和礦層保持一定的安全距離。其余中段運(yùn)輸系統(tǒng)及分層采準(zhǔn)平巷都布置在頂板白云巖內(nèi)。

1120中段的保有礦量僅能維持2012年的開采,920中段已經(jīng)開始回采,920中段以下的開拓工程由于受地質(zhì)勘探程度不夠的影響,未能提前施工。

2 以往勘探情況

2.1 地質(zhì)勘探情況

1956年8月～12月,原貴州省重工業(yè)廳第五勘查隊(duì)對用沙壩礦段進(jìn)行了不完全踏勘。1957年4月～1958年7月,貴州省原地質(zhì)局開陽隊(duì)進(jìn)行了初勘,并于1959年9月提交了初勘報(bào)告。1965年2月～1966年元月,貴州省原地質(zhì)局102地質(zhì)大隊(duì)以初勘時(shí)提交的地質(zhì)報(bào)告和地質(zhì)圖件為依據(jù),對用沙壩礦段進(jìn)行了詳勘,并于1966年2月提交了詳勘報(bào)告,經(jīng)省儲委審查批準(zhǔn),作為礦山設(shè)計(jì)建設(shè)和開采的依據(jù)。

根據(jù)用沙壩礦段詳勘報(bào)告及采礦許可證要求,確定最低開采標(biāo)高為700 m。而920～700 m標(biāo)高有效控制礦體的鉆孔僅有3個(gè),導(dǎo)致該區(qū)域的資源儲量級別較低,不能滿足該地段開采設(shè)計(jì)的需要。

2.2 生產(chǎn)勘探情況

根據(jù)用沙壩礦段礦體及構(gòu)造特征,用沙壩礦自1989年投產(chǎn)至今,礦山的生產(chǎn)勘探一直采用坑鉆結(jié)合方式,坑探和坑內(nèi)鉆探一般以100 m間距交替布置,遇到地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地段則加密勘探工程?？犹讲捎玫氖菙嗝鏋? m×2 m的穿脈探礦方式,坑內(nèi)鉆探采用的是鉆孔直徑為35 mm的小型鉆機(jī)。一般是在中段開拓大巷內(nèi)布置垂直于礦體平均走向的水平探礦工程。這樣的生產(chǎn)勘探方式完全能滿足礦山生產(chǎn)能力不大時(shí)的開采需要。

多年的生產(chǎn)勘探及采礦經(jīng)驗(yàn)表明,1120中段以上的地質(zhì)構(gòu)造相對簡單、礦體厚度較穩(wěn)定、礦體連續(xù)性較好。但1120中段以下,構(gòu)造逐漸變得復(fù)雜、礦體的連續(xù)性遭到不同程度的破壞、礦體的厚度變化較大(出現(xiàn)了大量的薄礦帶)。

針對日趨復(fù)雜化的礦體賦存條件和生產(chǎn)能力的不斷提升,以及大型無軌設(shè)備和充填采礦在井下的普及應(yīng)用,原來的勘探方法已顯得力不從心。

3 存在的問題

在充填采礦及產(chǎn)能短時(shí)間大幅度提升的背景下,還遵循原有生產(chǎn)勘探方法,致使生產(chǎn)勘探嚴(yán)重滯后,產(chǎn)生了探采矛盾及其帶來的一系列問題。

(1)制約開拓進(jìn)度。由于用沙壩礦段920中段以下的地質(zhì)勘探程度極低,不能作為開采設(shè)計(jì)的依據(jù),于是920～700的開拓系統(tǒng)設(shè)計(jì)就無法完成,這將直接制約開拓進(jìn)度。

(2)影響生產(chǎn)組織。用沙壩礦要完成每年200萬t的供礦任務(wù),至少需3個(gè)中段同時(shí)采礦,盡量讓采場在縱向上集中,利于采空場的充填。若把采場大量布置在一個(gè)中段,走向戰(zhàn)線太長,不僅不利于充填,而且生產(chǎn)組織難度大。若920中段以下的中段開拓系統(tǒng)不能盡快形成,那么必將影響下一步的生產(chǎn)組織。

(3)生產(chǎn)接替困難。采掘平衡是礦山生產(chǎn)正常進(jìn)行的保證。預(yù)計(jì)2012年底,用沙壩礦段1120中段將閉坑,只剩下1070,990和920中段。目前990和920中段的開拓還未完全形成,920以下開拓系統(tǒng)還未開工建設(shè),而開拓系統(tǒng)建設(shè)至少需3～5 a時(shí)間,如不及時(shí)開工建設(shè),在現(xiàn)有生產(chǎn)能力下,必定出現(xiàn)采掘失衡,這將導(dǎo)致今后生產(chǎn)接替困難。

(4)限制生產(chǎn)能力。在生產(chǎn)礦山,地質(zhì)儲量的級別是衡量礦床勘探程度的標(biāo)志,而生產(chǎn)礦量的級別則是采掘生產(chǎn)準(zhǔn)備程度的標(biāo)志。地質(zhì)儲量是編制礦山采掘計(jì)劃的基礎(chǔ),地質(zhì)儲量的獲得與級別的提高為3級生產(chǎn)礦量的獲得提供了條件和依據(jù);同時(shí),采礦準(zhǔn)備程度的提高,采礦準(zhǔn)備工程的增加又加深了對礦床地質(zhì)條件的了解,從而提高了礦床的控制程度及其儲量級別。如不盡快解決探采矛盾,將導(dǎo)致采掘失調(diào),無法保證2級礦量平衡(充填采礦只存在2級礦量),繼而出現(xiàn)采場不足,嚴(yán)重限制生產(chǎn)能力的發(fā)揮和提高。

(5)影響總體布局。用沙壩礦段的年供礦量占礦業(yè)總公司的一半,供礦一旦出現(xiàn)問題,將直接影響總公司的總體布局與長遠(yuǎn)規(guī)劃的實(shí)施,后果極為嚴(yán)重。

4 探采結(jié)合方案

4.1 坑內(nèi)鉆探與地表鉆探相結(jié)合

為了解決用沙壩礦段日顯突出的探采矛盾及其帶來的一系列問題,有效的應(yīng)對措施就是必須盡快提高探礦效率,提高920中段以下的地質(zhì)勘探程度。

由于用沙壩礦段920中段為布置在底板內(nèi)的最低膠帶運(yùn)輸系統(tǒng),其盤區(qū)底柱石門需掘進(jìn)至頂板內(nèi)約50 m,然后再布置盤區(qū)斜坡道,因此,可利用膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)平巷(即盤區(qū)底柱石門)頂板白云巖段布置下斜孔,勘探920中段以下約100 m垂高的礦體情況,可提供下中段開拓設(shè)計(jì)所需的地質(zhì)資料。

但由于目前坑內(nèi)鉆探采用的是井下小型鉆機(jī)(受巷道斷面限制),斜孔施工最長能達(dá)到孔深150 m。所以,僅利用坑內(nèi)下斜鉆最深能控制800 m標(biāo)高以上的礦體。然而,作為年生產(chǎn)能力為200萬t的開拓系統(tǒng)整體設(shè)計(jì),920中段以下的設(shè)計(jì)需考慮至700中段。雖然現(xiàn)在已有用于井下施工垂直深孔的大直徑鉆機(jī),但前提是必須在礦體頂板內(nèi)掘進(jìn)一條脈外大斷面探礦輔助巷道,而且該巷道還很少能被采礦所用。根據(jù)用沙壩礦段的礦體賦存情況,施工這樣的探礦巷道每條長度在100～500 m間,不但影響探礦進(jìn)度,而且井下空氣質(zhì)量較差,不利于施工長距離鉆探;坑內(nèi)鉆探的優(yōu)勢是:成本相對較低、工期短(鉆探量小)、見效快、便于管理。而地表鉆探的最大優(yōu)勢就是可以實(shí)現(xiàn)多鉆機(jī)同時(shí)作業(yè),可大大縮短整體勘探時(shí)間;其缺點(diǎn)是成本相對較高,因地表離探礦點(diǎn)多在1000 m左右,故不能全用地表鉆探。據(jù)此,建議僅700中段的地質(zhì)勘探選擇施工地表鉆孔。

通過以上分析可見,要盡快提高探礦效率,建議920～800 m區(qū)間采用坑內(nèi)下斜鉆探,800～700 m區(qū)間采用地表鉆探,實(shí)現(xiàn)坑內(nèi)鉆探與地表鉆探相結(jié)合的生產(chǎn)勘探方式,見圖1。

圖1 鉆探布置示意

4.2 坑探工程與采礦工程相結(jié)合

根據(jù)目前礦山的發(fā)展,每年的開拓速度都在加快,如果坑探還以小斷面(2 m×2 m)的穿脈形式掘進(jìn)(排碴困難),不但會影響開拓的進(jìn)度,而且還跟不上采礦的需要。所以,建議布置在主開拓大巷內(nèi)的坑探工程選擇大斷面巷道,既便于大型設(shè)備除渣,從而節(jié)省時(shí)間,又能被今后采礦所利用(比如超前疏干工程、膠帶運(yùn)輸石門等)。

由于充填采礦的分層采準(zhǔn)平巷均布置在頂板白云巖內(nèi),建議分層的礦房石門按探礦需要提前施工,既可起到探礦作用,及時(shí)指導(dǎo)脈外采準(zhǔn)掘進(jìn)的方向,又可為日后采礦節(jié)省時(shí)間。

總之,礦體及地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度對選擇勘探工程影響很大。對礦體相對穩(wěn)定、構(gòu)造相對簡單的區(qū)域,建議多采用鉆探方式,就能達(dá)到控制礦體的目的;針對地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地段,建議采取坑鉆結(jié)合的勘探方式:用坑道探明礦體主要部位的地質(zhì)構(gòu)造特征,用坑內(nèi)鉆探控制礦體局部復(fù)雜地段,指導(dǎo)巷道掘進(jìn);針對地質(zhì)條件極為復(fù)雜的地段,建議采取以“坑探為主,鉆探為輔”的探采結(jié)合方式。

5 結(jié) 論

通過對用沙壩礦段的生產(chǎn)現(xiàn)狀、以往勘探情況以及存在問題的分析研究,找到了解決探采矛盾的措施,提出了探采結(jié)合方案,基本結(jié)論如下:

(1)堅(jiān)決貫徹執(zhí)行“探礦超前、全面研究、經(jīng)濟(jì)合理”的總原則;

(2)在采礦方法變化或生產(chǎn)能力大幅度提升的情況下,生產(chǎn)勘探方法必須作相應(yīng)調(diào)整,否則將出現(xiàn)探采矛盾,導(dǎo)致采掘失衡;

(3)用沙壩礦段920中段以下的生產(chǎn)勘探方式,建議采用坑內(nèi)鉆探與地表鉆探相結(jié)合的方法: 800 m標(biāo)高以上采用坑內(nèi)鉆探,800 m標(biāo)高以下采用地表鉆探,如此既降低了勘探成本,又提高了探礦效率;

(4)用沙壩礦段的生產(chǎn)勘探應(yīng)充分考慮坑探工程與采礦工程的有機(jī)結(jié)合,盡量做到坑探工程能為日后采礦所用;

(5)針對地質(zhì)條件極為復(fù)雜的地段,建議采取以“坑探為主,鉆探為輔”的探采結(jié)合方式。

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[5]李守義,葉松青.礦產(chǎn)勘查學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,2003.

2012-05-11)

程津漢(1955-),男,貴州望謨縣人,地質(zhì)工程師,主要從事礦山地質(zhì)管理工作。