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    童家院礦床難采殘礦安全開采研究

    2013-11-19 01:50:12薛迪光
    采礦技術(shù) 2013年6期
    關(guān)鍵詞:壁柱底柱平巷

    薛迪光

    (錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司, 湖南冷水江市 417500)

    1 概述

    童家院礦床三中段已探明地質(zhì)儲量總計228.479萬 t,銻金屬量 104644 t,品位 4.58%,該區(qū)域礦體厚度大,品位富集,曾是采選廠的主要生產(chǎn)中段,1976年開始開采,采出礦量159.935萬 t,采出銻金屬量732508 t,損失礦量68.543萬 t,損失銻金屬量 31393.2 t。

    該中段礦體根據(jù)各層礦體賦存狀況和品位變化情況分別采用房柱法、桿柱房柱法、人工壁柱房柱法開采,留下了大量的礦柱、礦壁、頂?shù)字⑦吔堑V體。目前,該礦的礦產(chǎn)資源日趨枯竭,礦床中上段富集礦體已基本開采完畢,深部礦體薄、品位低,為了穩(wěn)定礦山生產(chǎn)量,最大限度地回收礦產(chǎn)資源,上部結(jié)束中段的復(fù)雜難采殘礦開采研究對該礦具有重要意義。

    2 開采技術(shù)條件

    童家院礦床三中段礦體賦存在穩(wěn)固的矽化灰?guī)r中,沿走向長約1200 m,傾斜長100 m左右,礦體分為三層,第一層礦體平均厚度2 m,平均傾角15°,品位5.7%,礦體與下盤穩(wěn)定,上盤為厚層頁巖,不穩(wěn)定。第二層礦體平均厚度為8 m,平均傾角15°,品位4.5%,礦體與下盤穩(wěn)定,上盤為薄層頁巖及斷裂帶頁巖,中等穩(wěn)定至不穩(wěn)定。第三層礦體平均厚度2 m,平均傾角10°,品位3.5%,礦體與下盤穩(wěn)定,上盤為薄層頁巖,不穩(wěn)定。

    該中段第二層礦體采用人工壁柱房柱法回采,該采礦方法不留礦柱和頂?shù)字?,回采率達到了90%以上。第一層礦體與第三層礦體采用正規(guī)的房柱采礦法或桿柱房柱采礦法開采,即礦體沿走向劃分為盤區(qū),其長度為80~100 m,盤區(qū)之間留3米寬的礦壁。盤區(qū)中又劃分為礦房和礦柱,礦房寬度8~10 m,礦柱為不連續(xù)的矩形,其規(guī)格為3 m×4 m,間距為5 m。頂?shù)字穸雀鳛? m,礦房斜長40~60 m。采準(zhǔn)切割巷道包括脈外階段平巷、放礦溜井、切割平巷、切割天井、回風(fēng)平巷、電耙絞車硐室。其采礦方法與殘礦分布如圖1所示。

    圖1 童家院礦床采礦方法示意

    回采工作是在拉開切割平巷的基礎(chǔ)上,以切割天井為自由面,用淺孔落礦方法進行回采。相鄰礦房的回采工作可以同時進行,但應(yīng)保持15~25 m的超前距離。隨著回采工作面的推進,在礦房兩側(cè)留規(guī)劃的不連續(xù)礦柱。當(dāng)頂板局部不穩(wěn)固或遇有較大斷層時,在該處應(yīng)留設(shè)礦柱,以保證回采工作的安全。由于直接頂板為不穩(wěn)固的頁巖,采用桿柱維護頂板。桿柱的參數(shù)長2 m,網(wǎng)度1 m×1 m,每套桿柱實際擔(dān)負的面積為1 m2。

    童家院礦床三中段礦體于1990年代中期結(jié)束開采,大部分采場空區(qū)均已采用膠結(jié)充填料與矸石或尾砂充填,但部分采場的上端部尚未完全充填接頂。該中段殘留的礦體有4種類型:頂、底柱;壁柱、房內(nèi)礦柱;邊角礦體;頂板冒落采場積礦。

    3 采礦方法

    根據(jù)殘礦的不同類型,選擇的采礦方法也不盡相同。

    3.1 頂?shù)字夭煞椒?/h3>

    頂、底柱厚度各為3 m,回采較為簡單。沿走向布置采場,視礦體走向起伏變化情況在較低的一端從階段平巷中掘放礦溜井,一般采場長60 m左右。為保證回采過程中的安全,采場內(nèi)原放礦溜井和通路口必須用鋼軌混凝土嚴(yán)密封閉。

    3.2 壁柱和房間礦柱回采方法

    盤區(qū)之間的壁柱,寬度3 m。房間礦柱3 m×4 m,即沿礦體走向?qū)挾葹? m,逆礦體傾向?qū)挾? m,兩個礦柱的間距為5 m。壁柱和房間礦柱回采是殘礦回采的研究重點。

    他們兩個一瘸一拐地,吃力地走下河岸,有一次,走在前面的那個還在亂石中間失足搖晃了一下。他們又累又乏,因為長期忍受苦難,臉上都帶著愁眉苦臉、咬牙苦熬的表情。他們肩上捆著用毯子包起來的沉重包袱??偹隳菞l勒在額頭上的皮帶還得力,幫著吊住了包袱。他們每人拿著一支來復(fù)槍。他們彎著腰走路,肩膀沖向前面,而腦袋沖得更前,眼睛總是瞅著地面。

    回采壁柱和房間礦柱前,先把壁柱或房間礦柱一側(cè)充填料扒空,其寬度為2~3 m,直至貫穿上部回風(fēng)平巷,以做為通風(fēng)和礦體回采自由面之用。在原電耙絞車硐室安裝28~30 kW的電耙絞車耙礦,利用原放礦溜井裝設(shè)漏斗出礦?;夭蓵r,利用原切割槽做為自由面,用淺孔落礦方法落礦,淺孔深度2 m左右,分層高度2.5~3 m。其采礦方法如圖2所示。

    圖2 壁柱和房間礦柱采礦法示意

    為了保證回采過程中的頂板安全,采場回采至不穩(wěn)固頁巖層時,設(shè)計采用桿柱維護頂板。考慮礦壁或礦柱兩側(cè)的充填體是松散體,且局部未充填接頂,礦柱破壞后,不能充分承壓。為了保證回采過處程中頂板不變形冒落,在充填體被耙空的采場頂板和采空的礦壁與礦柱頂板下設(shè)計采用水壓支柱支撐頂板?;夭山Y(jié)束后,盡快撤除水壓支柱,充填采空區(qū)。

    3.3 邊、角礦體的回采方法

    邊、角礦體的回采方法與礦壁、礦柱回采的方法相同,即從礦體一側(cè)把充填料扒空,直至回風(fēng)巷,用作自由面并供通風(fēng)用。如果邊、角礦體寬度較大,則需要再掏切割槽,延伸回風(fēng)巷。

    在回采邊、角礦體過程中,如果新發(fā)現(xiàn)礦體沿走向延伸較大時,則需要在切割槽位置沿走向掘轉(zhuǎn)礦道采用壁式充填法回采。采場回采跨度大于10 m時,必須逆傾向預(yù)留2 m寬的空區(qū),砌筑塊石混凝土密閉,充填8 m寬的空區(qū)后,再繼續(xù)沿走向回采。其采礦方法如圖3所示。

    圖3 邊、角礦采礦法示意

    4 采場頂板支護

    為了保證回采、充填過程中采場頂板不產(chǎn)生變形與下沉冒落,在設(shè)計過程中,考慮采用水泥卷錨桿和水壓支柱支護采場頂板。

    水泥卷錨桿支護與采礦同時進行,錨桿長2.0 m,安裝網(wǎng)度1.0 m×1.0 m。爆破前距離工作面允許1 m長不支護錨桿,爆破后距離工作面允許3 m長不安裝錨桿。

    為了承載殘礦兩側(cè)采場頂板壓力,在安裝錨桿保護開采區(qū)頂板的同時,再安裝水壓支柱支護開采區(qū)兩側(cè)的頂板。水壓支柱采用SYZ型外注式支柱,它由缸體、活塞、活塞桿、安全閥、單向閥、缸座、活塞桿座及增壓塊等零部件構(gòu)成。支柱高度設(shè)計2~3.5 m,支柱排距2~3 m,間距1.5 m。為了防止爆破時礦石沖擊水壓支柱,水壓支柱距爆破面應(yīng)保持5 m。工作程序為架設(shè)水壓支柱、安裝錨桿—鑿巖—爆破—通風(fēng)—處理頂板與工作面松石—出礦。架設(shè)水壓支柱由風(fēng)鉆工操作,采場開采高度小于3 m時,水壓支柱安裝需3人操作,開采高度大于3 m時需4人操作。

    5 空區(qū)處理

    殘礦回采后,必須對空區(qū)進行處理,以防止空場時間過久而引起頂板下沉冒落而發(fā)生地壓活動。

    選廠的全尾砂自流至尾砂分級站,分級后的溢流尾砂放至尾砂庫儲存,沉砂進入攪拌桶,分級尾砂與水泥漿經(jīng)攪拌后用3/2C-AH渣漿泵經(jīng)4"鋼管從主充填平巷自流至采場回風(fēng)平巷,再進入采場充填。充填時,采場要預(yù)留好通路和自由面,用塊石混凝土砌筑密閉墻,空區(qū)裂隙與溶洞發(fā)育的地方要用混凝土封堵,以防止漏砂,污染井下環(huán)境。尾砂充填與膠結(jié)充填同用一套系統(tǒng),不同之處是尾礦充填時不加水泥漿。

    6 安全措施

    (1)嚴(yán)格按照設(shè)計施工。施工過程中,地質(zhì)、測量、采礦、安全技術(shù)人員要及時深入現(xiàn)場指導(dǎo),不得見礦采礦,隨意施工。

    (2)嚴(yán)格按照設(shè)計開采順序施工,以免大面積回采原生礦柱而引起地壓活動。

    (3)對殘礦采準(zhǔn)切割要做到循序漸進,如果發(fā)現(xiàn)要利用的通路、放礦溜井、通風(fēng)平巷、切割平巷頂板變形破壞,要及時進行支護,不能盲目冒進。

    (4)實行強采、強出、強充。

    (5)加強充填技術(shù)管理,確保膠結(jié)充填體標(biāo)號和質(zhì)量,采空區(qū)膠結(jié)充填體與尾砂充填體均要求充分接頂。

    (6)加強頂板管理,回采過程中及時按設(shè)計安裝水泥卷錨桿和水壓支柱支護頂板,作業(yè)過程中安排專人處理松石和檢查頂板。

    (7)礦壁、礦柱、頂?shù)字夭珊?,采區(qū)已不存在原生礦柱,為了預(yù)防采空區(qū)矸石與尾砂充填體承壓強度不夠而引起采空區(qū)頂板大面積下沉變形,盤區(qū)礦壁、頂、底柱采空區(qū)必須采用膠結(jié)充填料充填,其余采空區(qū)可采用尾砂充填。

    (8)嚴(yán)格進行巖移監(jiān)測,及時預(yù)測預(yù)報地壓活動,一旦發(fā)生頂板松動下沉的現(xiàn)象,要立即停止回采作業(yè),對采場頂板進行支護加固。

    7 結(jié)論

    (1)該項目的實施過程中,嚴(yán)格按工程設(shè)計施工,避免盲目冒進,回采過程中及時支護頂板,回采結(jié)束后及時充填處理采空區(qū),大面積頂板下沉而造成地表較大的沉降移動的可能性很小。

    (2)及時回采殘礦,可以改變多中段分散作業(yè)的弊端,提高設(shè)備利用率,降低風(fēng)、水、電等能源消耗,提高勞動生產(chǎn)率,從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

    (3)該項目的實施可緩解礦山資源危機,穩(wěn)定礦山現(xiàn)有生產(chǎn)水平,為該礦其他中段殘礦開采積累經(jīng)驗。

    [1]王運敏.現(xiàn)代采礦手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2012.

    [2]王運敏.中國采礦設(shè)備手冊[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

    [3]趙天從.銻[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1987.

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