無底柱分段崩落法殘礦回收技術(shù)研究

仵鋒鋒，肖鳳元，賈文義

(1.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012；2.陳巴爾虎天寶礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾市 021000 )

1 問題的提出

某銻礦前期采用無底柱崩落法回采，近幾年改用上向進(jìn)路充填法采礦，崩落法從上往下逐層回采，充填法從下往上逐層回采，在兩種采礦方法的交接處存在兩種采礦方法的銜接問題。無底柱分段崩落法的高貧損率，采場金屬損失較多。面對資源逐漸枯竭的現(xiàn)狀，為延長礦山服務(wù)年限，增加公司經(jīng)濟(jì)效益，公司研究決定對原崩落法有回收價(jià)值的殘礦進(jìn)行回收。

由于崩落法的崩落散體直接覆蓋于充填法礦體的頂部，崩落散體對充填法頂部礦體的開采造成極大的安全威脅，因此，需要采用一些特殊的措施提高礦石回收率，降低生產(chǎn)成本，達(dá)到提高礦山經(jīng)濟(jì)效益的目的。在對殘礦進(jìn)行分析研究后，提出了“間距充填崩落法聯(lián)合開采采礦法”。

2 回采方案

充填法回采到距崩落法工作面6～7 m時(shí)停止回采。充填法采場的最后一個分層原則上全部充滿，但也可以根據(jù)崩落法的設(shè)計(jì)預(yù)留部分空區(qū)不充填，作為崩落法掘進(jìn)時(shí)的補(bǔ)償空間。上部6～7 m高的原礦和原礦上部的可采殘礦一起用崩落法回采。在原礦下部施工回采巷道，上部2.5～3.5 m原礦作為回采巷道的護(hù)頂層。為減少原礦損失，回采巷道工程之間的礦柱先采，礦柱寬3.5 m左右，且礦柱上部采成一個底角為50°的三角形，如圖1所示。礦柱采完后，用強(qiáng)度較高的充填體充填，由于是三角形頂，便于充填接頂，接頂?shù)男Ч麜^好，并且三角形部分的原礦也不會被損失，有利于提高原礦回收率。在回采巷道內(nèi)向上打中深孔，中深孔前傾75°，每次爆破一排。根據(jù)爆破原礦量及上部應(yīng)回收的殘礦量確定該排的出礦量。采用小鏟運(yùn)機(jī)出礦。

2.1 采場構(gòu)成要素與采準(zhǔn)工程布置

采場寬為礦體厚度，長為50～70 m，銜接礦體高6～7 m。

利用上向進(jìn)路干式充填采礦方法的現(xiàn)有工程，并根據(jù)各礦塊的具體情況，在礦塊的一端、上盤或下盤布置采場聯(lián)絡(luò)道，從聯(lián)絡(luò)道向礦體布置進(jìn)路。利用現(xiàn)有溜井出礦，人行道和回風(fēng)巷、出礦聯(lián)絡(luò)道等工程依各礦塊的特點(diǎn)進(jìn)行布置，原則上盡量利用現(xiàn)有工程。

2.2 回采工藝

采場采準(zhǔn)聯(lián)絡(luò)道完成后，在聯(lián)絡(luò)道的一翼，沿礦體走向或垂直于礦體走向布置一期回采進(jìn)路，見圖1。一期進(jìn)路間距5.5 m，進(jìn)路斷面的形態(tài)為楔形，楔形下部為3 m×2.2 m的矩形，上部為3 m×1.8 m的三角形，三角形底角為50°。一期進(jìn)路回采時(shí)可一次掘進(jìn)，也可分次掘進(jìn)。三角形兩邊的炮孔要求光面爆破，盡量保持兩邊平整。一期進(jìn)路回采完畢后，采用膠結(jié)充填并接頂。膠結(jié)充填的強(qiáng)度要求比進(jìn)路充填強(qiáng)度高，要求每立方米膠結(jié)充填料添加水泥220～250 kg，并盡量搗實(shí)，以確保充填強(qiáng)度達(dá)到了3～3.5 MPa，以便確保中深孔回采時(shí)礦柱及頂板的安全，確保礦石可得到最大限度的回收。充填體的強(qiáng)度及接頂?shù)暮脡氖巧戏謱拥V石及殘礦能順利回收的前提條件。施工過程中，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

一期進(jìn)路充填完畢后，在充填體之間掘進(jìn)二期鑿巖巷道，巷道規(guī)格為2.5 m×2.6 m。掘進(jìn)二期鑿巖巷道時(shí)，邊孔距充填體要控制在0.6～0.8 m之間，這樣礦石可爆下來，充填體也不會被破壞。

采用中深孔鑿巖機(jī)鑿巖，炮孔直徑60 mm左右，孔深3～5 m，要求周邊孔距充填體0.4 m以上，每排炮孔前傾15°。采用Ф45 mm的藥卷裝藥爆破，靠兩邊的炮孔比常規(guī)孔少裝藥2～3卷。

圖1 間距充填崩落法聯(lián)合開采采礦法

采用T2機(jī)出礦時(shí)，鏟裝距離短，易造成礦石損失。建議選用小型鏟運(yùn)機(jī)出礦?？刹捎?.4 m3微型鏟運(yùn)機(jī)或者0.75 m3的小型鏟運(yùn)機(jī)出礦，最好是采用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦控制是決定貧化損失的主要因素之一。每排的出礦量要根據(jù)當(dāng)排的崩礦量及當(dāng)排上部應(yīng)出的殘礦量來確定，應(yīng)做好詳細(xì)出礦計(jì)劃表。另外，出礦時(shí)，應(yīng)做好出礦統(tǒng)計(jì)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測出礦品位，試采一段時(shí)間后，根據(jù)實(shí)測情況調(diào)整各排相應(yīng)出礦計(jì)劃表。

新鮮風(fēng)流從人行進(jìn)風(fēng)巷及采場聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場，經(jīng)過工作面后，由回風(fēng)巷道排出。由于回采為獨(dú)頭工作面，可采用局扇或高壓風(fēng)輔助通風(fēng)，爆破后一般通風(fēng)30 min后方可進(jìn)入觀察，待炮煙排凈后，方可進(jìn)入工作面作業(yè)。各采場的通風(fēng)方式可能不同，每個采場應(yīng)根據(jù)具體的條件設(shè)計(jì)通風(fēng)方式。

為保證作業(yè)安全，采礦過程中應(yīng)采用如下頂板管理措施：

(1) 較穩(wěn)固的進(jìn)路采用全斷面一次回采進(jìn)路,局部不穩(wěn)固的預(yù)留臨時(shí)點(diǎn)柱回采進(jìn)路，再退采回收臨時(shí)點(diǎn)柱，支護(hù)后再充填,靠近上下盤不穩(wěn)固頁巖的進(jìn)路減少進(jìn)路尺寸進(jìn)行回采；

(2) 在不穩(wěn)固地段，采用錨桿支護(hù)或噴射混凝土支護(hù)，個別位置采用木立柱支護(hù)，木立柱同時(shí)起報(bào)警作用；

(3) 采場放炮盡量選擇在交接班時(shí)間，且要通知相鄰采場，使作業(yè)人員處在安全位置；

(4) 對采場頂板要仔細(xì)進(jìn)行敲幫問頂，尤其在放炮以后；

(5) 采場聯(lián)絡(luò)道采用噴射混凝土支護(hù)或噴混凝土加錨桿支護(hù)。

2.3 生產(chǎn)能力與采礦成本

采場平均生產(chǎn)能力為1500～2500 t/月，主要取決于鏟運(yùn)機(jī)出礦能力及處理大塊的工作量和處理時(shí)間對出礦的影響。

采礦直接成本包括鑿巖、爆破、出礦、支護(hù)、設(shè)備零件以及風(fēng)、水、電等。2012年礦山的成本為174.4元/t，其中充填成本為120元/m3，分?jǐn)偟降V石為45.11元/t。考慮中深孔崩礦，回采成本降低5元/t礦，則中深孔回采原礦成本為124.3元/t。殘礦回采不需要鑿巖、爆破、支護(hù)和采準(zhǔn)工程等附加費(fèi)用，因此殘礦采礦成本定為93.3元/t。

3 結(jié) 語

嚴(yán)格控制掘進(jìn)斷面的形狀和保證充填接頂質(zhì)量是本方案的關(guān)鍵。對于一些欠穩(wěn)固的礦體，一定要加強(qiáng)支護(hù)，這關(guān)系到崩落法回采時(shí)的安全及有效控制原礦及殘礦的回收率。針對20～29線之間礦體的回采，原礦回收率每提高一個百分點(diǎn)，將增加礦山經(jīng)濟(jì)效益300萬元。

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