分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法在金山店鐵礦的應(yīng)用

楊 樂(lè)

(武漢鋼鐵集團(tuán)開圣科技有限責(zé)任公司， 湖北武漢 430000)

分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法在金山店鐵礦的應(yīng)用

楊 樂(lè)

(武漢鋼鐵集團(tuán)開圣科技有限責(zé)任公司， 湖北武漢 430000)

金山店鐵礦原采用無(wú)底柱分段崩落法開采，地表塌陷區(qū)范圍大，保安礦柱量損失大，尾礦庫(kù)庫(kù)存緊張。試驗(yàn)采用分段鑿巖階段出礦嗣后全尾砂充填采礦法，能有效利用尾砂充填，緩解尾礦庫(kù)的壓力，同時(shí)為保安礦柱的回采提供了條件，提高了資源回收率，而且能解決因地表塌陷引起的環(huán)境破壞、征地和搬遷困難等問(wèn)題。

分段鑿巖階段出礦嗣后充填法；全尾砂充填；回采工藝；充填工藝

金山店鐵礦建于1958年，年采礦設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)300萬(wàn)t，鐵精礦年生產(chǎn)能力140萬(wàn)t。金山店鐵礦一直采用無(wú)底柱分段崩落法開采，地表多處形成塌陷坑[1]，地表塌陷的時(shí)間和范圍遠(yuǎn)超出了預(yù)測(cè)，嚴(yán)重影響了車間東區(qū)的連續(xù)生產(chǎn)；隨著礦區(qū)開采深度增加，地表巖石移動(dòng)范圍逐漸增大，保安礦柱量也越來(lái)越大，若不及時(shí)回采，將造成永久的損失；此外，金山店尾礦庫(kù)容量比較緊張，即將面臨閉庫(kù)，目前征地和搬遷工作比較艱難。金山店鐵礦應(yīng)用充填法開采，采用高濃度全尾砂膠結(jié)充填工藝[2-3]，能有效解決上述問(wèn)題。

1 開采技術(shù)條件

礦體產(chǎn)于巖體南緣接觸帶附近F3斷層南盤T2－3pq與T2＋T1dy7地層分界線附近，受碳酸鹽巖層發(fā)育程度、巖體與T2＋T1dy7地層接觸構(gòu)造、層間滑動(dòng)破碎帶及F3、F4斷層等因素控制。上盤圍巖主要為矽卡巖、泥質(zhì)黑云母角巖、變余粉砂巖、英長(zhǎng)角巖，次為閃長(zhǎng)玢巖、磁鐵礦條及石英閃長(zhǎng)巖和大理巖等；下盤圍巖主要為石英閃長(zhǎng)巖、矽卡巖、大理巖，次為二長(zhǎng)花崗巖、閃長(zhǎng)玢巖及泥質(zhì)黑云母角巖。礦體與圍巖界線清楚，上盤界面較平直規(guī)則，下盤界面呈舒緩波狀，局部過(guò)渡型。礦體傾向自西往東為203°～172°～202°，傾角由西往東為85°～61°，自上往下為85°～50°。

塊狀及浸染狀磁鐵礦礦石結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙不發(fā)育，屬中等穩(wěn)固性礦石；角礫狀磁鐵礦礦石及矽卡巖—磁鐵礦礦石結(jié)構(gòu)不甚緊密，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬穩(wěn)固性差的礦石；粉狀磁鐵礦礦石結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度極低，屬穩(wěn)固性極差的礦石。本次試驗(yàn)研究礦塊主要為浸染狀磁鐵礦，粉狀礦石含量較少。

礦體的主要頂?shù)装鍘r石中，閃長(zhǎng)巖、大理巖致密堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，屬穩(wěn)固性好的巖石；變余砂巖、角巖結(jié)構(gòu)致密，但節(jié)理發(fā)育，屬穩(wěn)固性中等的巖石；矽卡巖巖性軟硬不均，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬穩(wěn)固性差的巖石。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造接觸帶(侵入體和圍巖的接觸帶)巖石破碎，巖性松軟，地下水活動(dòng)性較強(qiáng)，巖石穩(wěn)固性顯著降低，是礦床的軟弱帶。礦床中的另一軟弱帶是粉狀礦石，呈透鏡狀和不規(guī)則狀?yuàn)A于塊狀礦石之中形成軟弱夾層。

本次試驗(yàn)礦塊選擇25?！?8＃線之間，礦體走向長(zhǎng)度254m，平均厚度16.5m，開采深度標(biāo)高－368～－396m。試驗(yàn)礦塊礦石平均地質(zhì)品位43.55%，地質(zhì)資源儲(chǔ)量99.9萬(wàn)t。

2 采礦方法試驗(yàn)研究

試驗(yàn)研究礦塊主要為浸染狀磁鐵礦，屬中等穩(wěn)固性礦石，采用分段鑿巖階段出礦嗣后全尾砂充填采礦法[4]。采礦方法見(jiàn)圖1。

2.1 礦塊布置

礦體采場(chǎng)垂直礦體走向布置，采場(chǎng)長(zhǎng)為礦體厚度，礦塊高度為中段高度70m，分段高度14m，礦塊寬為48～60m，進(jìn)路間距為12m，礦塊分兩步驟回采，先采礦房后采礦柱，礦房、礦柱間隔布置。

2.2 采準(zhǔn)切割

采用脈外采準(zhǔn)，在礦體的下盤布置分段巷道和礦、廢石溜井。采切工程有分段巷道、采準(zhǔn)斜坡道、分段脈外運(yùn)輸巷、分段鑿巖巷道、出礦進(jìn)路、礦廢石溜井、切割天井等。由采區(qū)斜坡道至各出礦水平掘出礦水平沿脈，由沿脈向采場(chǎng)礦房、礦柱掘回采進(jìn)路，在端部向上掘切割天井與上中段回風(fēng)巷道貫通。在相鄰進(jìn)路掘出礦巷道，與回采進(jìn)路45°斜交，切割天井布置在礦體上盤。

圖1 分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法

2.3 回采出礦

采用中深孔鑿巖臺(tái)車在分段鑿巖巷道內(nèi)鑿上向扇形中深孔，排距為1.5～2.0m，孔底距為2.0m，鉆孔直徑76mm。采用2＃巖石炸藥和非電雷管導(dǎo)爆系統(tǒng)起爆。上分段比下分段超前1～2排炮，爆破后形成梯段工作面。第一步回采礦房，第二步回采礦柱。選用WJD－1.5鏟運(yùn)機(jī)將爆落礦石運(yùn)至礦石溜井，下放到主運(yùn)輸中段，鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)距離小于100m。

2.4 頂板管理

為了確保頂柱的整體穩(wěn)定性，保障下部采場(chǎng)的安全作業(yè)，采用預(yù)控頂?shù)闹ёo(hù)方式，即在回采進(jìn)路中，在原有支護(hù)條件的基礎(chǔ)上，采用錨索加強(qiáng)支護(hù)。長(zhǎng)錨索索體采用直徑16mm鋼絞線，長(zhǎng)度8m，用YGZ－90鉆機(jī)鉆鑿直徑為65mm的錨索孔，錨索網(wǎng)度2.0m×2.0m。

2.5 采場(chǎng)充填

充填集料選用金山店礦選礦后的尾砂[5]，膠結(jié)劑采用標(biāo)號(hào)32.5的普通硅酸鹽水泥，高濃度的尾砂加水泥經(jīng)機(jī)械攪拌后制成濃度為64%～68%的高濃度結(jié)構(gòu)流體充填料漿。

充填系統(tǒng)主要由尾砂供料線、回水線、水泥儲(chǔ)存供料線、調(diào)濃水供給線、充填料漿制備與輸送、自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。

充填體強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 充填體強(qiáng)度檢測(cè)值

一步驟先采礦房，階段礦房回采結(jié)束后，采用全尾砂膠結(jié)充填，采場(chǎng)底部灰砂比1∶4，采場(chǎng)上部灰砂比1∶8；二步驟回采礦柱，礦柱采完后，采用全尾砂低強(qiáng)度膠結(jié)充填；部分廢石填入采空區(qū)與充填料漿一起充填，采場(chǎng)不濾水。采空區(qū)在充填前需要架設(shè)充填擋墻，封閉采空區(qū)。

2.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本次試驗(yàn)研究主要采礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下:

采場(chǎng)生產(chǎn)能力800 t/d；

采切比4.1m/kt；采礦貧化率10%～12%；

采礦損失率12%～15%；

充填單位成本79.89元/t。

3 結(jié) 論

(1)在中等穩(wěn)固性礦體中，采用分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦方法能安全有效的回采保安礦柱，提高了礦石的回采率。

(2)全尾砂膠結(jié)充填的充填體強(qiáng)度達(dá)到2 MPa以上，對(duì)控制圍巖地壓、保護(hù)地表構(gòu)筑物的起到了較好的效果，同時(shí)也消除了采場(chǎng)泥石流等安全隱患。

(3)采用全尾砂膠結(jié)充填，充填材料充足，同時(shí)緩解了尾礦庫(kù)的庫(kù)存壓力，減少了尾礦庫(kù)的建設(shè)投資。

[1]李春雷，蔡美峰，李曉璐.無(wú)底柱分段崩落法開采沉陷預(yù)測(cè)研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2006(12):45-47.

[2]楊宏寶.廉江銀礦上向進(jìn)路尾砂膠結(jié)充填采礦法試驗(yàn)研究報(bào)告[R].長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，2006.

[3]黨高峰，張子超，楊玉學(xué).尾砂膠結(jié)充填法對(duì)地表建筑設(shè)施穩(wěn)定性影響分析[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013(8):26-29.

[4]李興尚，吳法春，許家林.上向水平分層充填采礦法的優(yōu)化研究[J].金屬礦山，2006(4):16-18.

[5]祝 星，盧 俊，劉賤剛.全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)研究與應(yīng)用[J].湖南有色金屬，2013，29(5):5-7.

2015-04-28)