大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法的應(yīng)用

劉勝恩

(西安天宙礦業(yè)科技開發(fā)有限公司)

大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法的應(yīng)用

劉勝恩

(西安天宙礦業(yè)科技開發(fā)有限公司)

以某礦山工程為例，針對大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法從采場結(jié)構(gòu)、采切工程、爆破參數(shù)設(shè)計、采場通風、充填工藝等方面進行詳細介紹。應(yīng)用證明，采用空場嗣后充填采礦法，有效提高了施工效率，降低了施工成本，具有良好的經(jīng)濟效益。同時，在施工過程中，還需要不斷總結(jié)，對設(shè)計參數(shù)和施工方案進行優(yōu)化，從而進一步提升生產(chǎn)效率。

大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法 爆破參數(shù) 無軌設(shè)備 充填體強度

某礦山設(shè)計采礦規(guī)模為320萬t/a，單日采礦 9 696 t，生產(chǎn)能力強，為了提升生產(chǎn)效率，實現(xiàn)無軌化生產(chǎn)，礦山積極引入了當前國際上最先進的無軌設(shè)備，同時為了充分發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢、降低采準比、保護礦山地表的生態(tài)環(huán)境、減少建設(shè)尾礦庫的成本，綜合考慮礦山自身的具體情況，參照類似礦山施工經(jīng)驗，確定使用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法[1]。

1 礦山概況

礦床為隱伏礦床，有2條主礦帶，礦帶走向長155～255 m,走向為285°～295°，礦帶頂部圍巖屬于黑云變粒巖或黑云角閃片巖。礦體產(chǎn)出呈似層狀、層狀，頂部埋深為35.4～299.2 m,礦體沿傾斜方向有較大的起伏。礦床的主礦帶位于北翼，有A1和A2礦體， A2為主礦體,走向281°～289°，沿走向長2 100 m左右，平均品位TFe為31.46%，MFe為18.76%，平均厚24.2 m，。礦體頂?shù)装逵辛己玫姆€(wěn)定性，巖體完整性良好，屬于堅硬類巖石。由于礦區(qū)處于平原地區(qū)，周圍是耕地和村莊，因此，開采過程中不允許表面塌陷。

2 大直徑深孔階段空場嗣后充填法

2.1 礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)

礦體厚度大于25 m時，采場垂直走向布置，長度為礦體的厚度，礦房、礦柱寬18 m，礦塊高60 m，一步驟回采礦房，嗣后尾砂膠結(jié)充填；二步驟回采礦柱，嗣后充填。

礦體厚度小于25 m時，采場沿走向布置。長60 m，間柱寬6 m，沿走向每隔120 m在礦體下盤穿脈布置一個規(guī)格為2 m×2 m的通風管纜井；礦塊寬度為礦體厚度，礦塊高60 m。

設(shè)計分段高度時，如果太高，會增加中深孔穿孔的偏斜率，影響爆破效果；如果高度不夠，又會增添采準的工作量，所以將分段的高度定為20 m。

2.2 采切工程布置

鑿巖巷的斷面尺寸是依據(jù)鑿巖設(shè)備來確定的。采用Simba H1254臺車鑿巖，在依據(jù)設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，參照鑿巖設(shè)備的數(shù)據(jù)及類似礦山，確定斷面的尺寸為3.7 m×3.7 m。確定鑿巖巷的設(shè)計方案時，不僅要依據(jù)礦體的厚度、生產(chǎn)狀況以及上下各分段間的關(guān)系，還要反復(fù)比對切剖面[2]。如果礦體的厚度小于15 m，就要把鑿巖巷設(shè)計在礦體脈內(nèi)下盤，這樣不僅能達到穿孔設(shè)備的要求，還能減少一條切割井的工作量。如果礦體的厚度在20～40 m，將鑿巖巷布置在礦體的中間，這樣不僅能達到穿孔設(shè)備的要求，還有助于爆破。

為了降低爆破導致的礦石損失，切割巷布置在采場礦體最厚大處，且要與礦體的出礦進路相對應(yīng)[3]。同時由于該礦拉槽選用的是中深孔高分段，基于拉槽時存在夾制性能的比較，所以設(shè)計切割巷的尺寸時，既要符合鑿巖臺車對巷道尺寸的需要，還要降低拉槽的夾制性，因此切割巷的斷面尺寸為3.9 m×3.7 m，切割井的斷面尺寸為2 m×2 m。

脈外運輸巷在礦體的下盤廢石中，且沿礦體走向，斷面尺寸定為3.7 m×3.7 m，每個分段脈外運輸巷和輔助斜坡道相通，以便行人與運輸設(shè)備出入。出礦進路在礦體的2條水平穿脈中間，順著分段脈外運輸巷，與礦體走向垂直，且每隔12 m布置一條與脈外運輸巷和鑿巖巷相通的出礦進路，其斷面尺寸為3.7 m×3.7 m，長度參照鏟運設(shè)備確定。采切工程布置見圖1。

圖1 采切工程的布置

2.3 回采工藝

鑿巖使用Simba H1254型的中深孔鑿巖臺車，施工時在切割巷內(nèi)鉆鑿垂直上向且平行的深孔，在鑿巖巷內(nèi)鉆鑿垂直上向扇形的深孔。最小抵抗線w依據(jù)下式計算：

(1)

式中，Δ為裝藥密度，0.75 g/ml；L為孔深，16 m；T為裝藥系數(shù)，0.8；d為鉆孔直徑，100 mm；q為炸藥單耗，0.3 kg/m3；H為臺階高度，15 m；m為鉆孔鄰近密集系數(shù)，取1.2。

計算得出最小抵抗線w=3.7 m。

按照孔間排距計算公式

a=mw，

(2)

b=asin60° .

(3)

計算得出孔距a=4.4 m，排距b=3.8 m。

對上分段與下分段進行順次拉槽式爆破，等中段切割槽的所有爆破結(jié)束，且構(gòu)成了一條垂直立槽后再在鑿巖巷中進行爆破，一次爆破3～4排[4]。選用多孔粒銨油炸藥，BQF-100型裝藥器裝藥，在切割槽空區(qū)內(nèi)使用雷管孔底起爆方式，采用后退式回采方式。

出礦使用LH307型和LH410型的柴油鏟運機，主要采用分段爆破、階段集中出礦，塹溝式平底結(jié)構(gòu)，礦石由鏟運機裝入汽車運至溜井，再通過箕斗井提升到地表。

新鮮風流是通過中段運輸巷道流入出礦、鑿巖巷道，然后進入工作面，或者是通過采準斜坡道流入到分段鑿巖面上。污風通過采場回風井或經(jīng)過采場空區(qū)的上中段回風道進入東、西風井后排出地表。

2.4 充填工藝

(1)礦塊沿礦體走向布置時，出礦后，對礦房集中進行尾砂充填，填充前要先在采場中配置好泄水管與隔墻。采場頂部0.6 m 以上的底板(上中段出礦)使用膠結(jié)充填，灰砂比為1∶6。

(2)礦塊垂直礦體走向布置時，一步驟回采礦房，嗣后一次尾砂膠結(jié)充填，灰砂比為1∶7； 二步驟回采礦柱，嗣后進行一次尾砂充填，采場頂部的0.6 m 以上的底板(上中段出礦)使用膠結(jié)充填，灰砂比為1∶6。

3 應(yīng)用效果

大直徑深孔階段空場嗣后充填法在該礦山取得了成功，不僅使大型無軌設(shè)備充分發(fā)揮了效率、提升了礦山的生產(chǎn)效率、降低了采準工作量、超額完成生產(chǎn)指標，還將廢棄材料及選場尾砂回填到了采空區(qū)，最大程度地降低了采礦成本?；诨夭晒こ毯筒煽諈^(qū)處理工程是同時進行，沒有發(fā)生地表塌陷的問題，很大程度上保護了礦山生態(tài)環(huán)境。為了減少懸頂率，要在技術(shù)上做好預(yù)防工作：①確保拉槽中的深孔是垂直上向的平行孔；②鉆深孔時先鉆一個中深孔的探眼(90°)，且要連通上分段的底板，同時還要對標高進行驗證，保證達到設(shè)計要求；③拉槽爆破時一定要采取孔底起爆的方式，并且在裝藥前測孔。

4 結(jié) 語

本文以實際工程為例，充分考慮圍巖穩(wěn)固情況、礦山地質(zhì)環(huán)境、充填體強度等因素，通過采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法，取得了良好的施工效果，施工安全性高，生產(chǎn)能力強，經(jīng)濟效益高，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

[1] 采礦手冊編輯委員會,采礦手冊:第2卷[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2010.

[2] 劉優(yōu)平,陳壽如.直眼掏槽爆破參數(shù)設(shè)計探討[J].采礦技術(shù),2005(3):24-28.

[3] 蔡序淦,門建兵,黃德福.無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)選取的影響因素[J].有色冶金設(shè)計與研究,2014(3):56-57.

[4] 溫彥良,張國建,張治強.無底柱分段崩落法放礦規(guī)律的數(shù)值試驗研究[J].地下空間與工程學報,2013(S2):94-95.

2014-10-29)

劉勝恩(1979—)男，工程師，710065 陜西省西安市。