緩傾斜礦體殘礦回收方案設(shè)計(jì)

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(福建省新華都工程有限責(zé)任公司)

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緩傾斜礦體殘礦回收方案設(shè)計(jì)

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(福建省新華都工程有限責(zé)任公司)

摘要為綜合利用礦產(chǎn)資源，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，殘礦回收工作得到礦山企業(yè)高度重視。根據(jù)西朝鉬礦地質(zhì)構(gòu)造情況，對(duì)頂板巖體的沉降變形及頂板沿傾向滑移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合對(duì)礦山地壓的監(jiān)測(cè)結(jié)果與采場(chǎng)中礦柱間距優(yōu)化分析，在現(xiàn)有切割上山施工混凝土連續(xù)人工礦柱進(jìn)行殘礦回收。通過(guò)對(duì)708中段V1試驗(yàn)礦塊的殘礦回收，按噸礦利潤(rùn)96.4元計(jì)算，可獲利潤(rùn)近8萬(wàn)元，為礦山企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也為后續(xù)殘礦的回收工作提供了指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞地壓監(jiān)測(cè)人工礦柱殘礦回收

礦產(chǎn)資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，礦產(chǎn)資源不可再生，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的消耗量也越來(lái)越大。為綜合利用已探明的礦產(chǎn)資源，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，實(shí)施殘礦回收工作對(duì)礦山企業(yè)來(lái)說(shuō)刻不容緩。

1礦山概況

西朝鉬礦屬脈型單鉬礦床，共計(jì)有V1、V2、M33條礦脈，V1為主礦脈，平均厚1.33 m，傾角為10°～25°，平均品位為0.811%，礦石密度為2.62 t/m3，松散系數(shù)為1.6。礦體頂?shù)装鍑鷰r主要由似斑狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖組成，局部是閃長(zhǎng)巖，礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，尤其是成礦后的幾組斷裂構(gòu)造對(duì)巖、礦層的連續(xù)性和穩(wěn)固性破壞很大。巖、礦的層理裂隙也十分發(fā)育，層理裂隙面往往有水滲出,并含有泥質(zhì)灰?guī)r或高品位的極薄輝鉬礦，局部礦巖體穩(wěn)固性較差。

西朝鉬礦采用平硐+斜坡道聯(lián)合開拓，平硐以上先采下中段，后采上中段；平硐以下先采上中段，后采下中段。根據(jù)礦脈的賦存情況，中段高度為10～25 m。采用淺孔房柱法與削壁充填法相結(jié)合的采礦方法，采區(qū)和礦房沿礦脈走向布置，采區(qū)走向長(zhǎng)50～80 m，傾向長(zhǎng)40～70 m，采場(chǎng)高度約2 m。每個(gè)采區(qū)掘一條采準(zhǔn)回風(fēng)井與上中段平巷貫通，每個(gè)采區(qū)內(nèi)布置5～8個(gè)礦房，礦房寬8～10 m，礦房中留規(guī)則點(diǎn)柱，點(diǎn)柱規(guī)格為3 m×3 m，利用本采場(chǎng)或相鄰采場(chǎng)低品位礦石及廢石進(jìn)行干式充填。

2殘礦回采條件

2.1礦山地壓監(jiān)測(cè)

在殘礦回收設(shè)計(jì)前，先對(duì)礦山進(jìn)行70 d地壓監(jiān)測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地壓顯現(xiàn)特點(diǎn)，對(duì)頂?shù)装逯g人工礦柱變形(圖1)和頂板巖體沿傾向下滑變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，人工礦柱豎向變形為0.3 mm；頂板下滑位移嚴(yán)重區(qū)段位移值較小，最大為1.5 mm，最小為0.8 mm，可以認(rèn)為沒有明顯下滑。從監(jiān)測(cè)得到的頂板沉降和頂板壓力來(lái)看，礦山地壓沒有劇烈活動(dòng)的跡象。

圖1　混凝土應(yīng)變計(jì)觀測(cè)示意

2.2礦柱間距優(yōu)化分析

通過(guò)對(duì)塑性區(qū)分析，在回采過(guò)程中，寬2 m的C20混凝土人工礦柱均處于彈性狀態(tài)，但采場(chǎng)頂板和底板在次生應(yīng)力作用下，均產(chǎn)生塑性流動(dòng)，頂板塑性區(qū)的影響范圍為6～10 m，底板塑性區(qū)的影響范圍為4～8 m。塑性區(qū)的范圍隨礦柱間距的減小而減小，當(dāng)?shù)V柱的間距小于8 m時(shí)，采場(chǎng)的頂?shù)装鍍H出現(xiàn)拉應(yīng)力塑性區(qū)，進(jìn)而產(chǎn)生塑性流動(dòng)；當(dāng)?shù)V柱的間距大于10 m時(shí)，采場(chǎng)的頂?shù)装鍟?huì)同時(shí)出現(xiàn)剪應(yīng)力塑性區(qū)和拉應(yīng)力塑性區(qū)。單純從塑性區(qū)展開范圍來(lái)看，礦柱的間距越小越安全，不宜大于8 m，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，間距越小混凝土的用量就越大，回采的成本就越高。因此，采場(chǎng)中混凝土人工礦柱的間距宜取8～10 m，正好與原開采設(shè)計(jì)切割上山間距相符。

3殘礦回收方案

根據(jù)對(duì)礦山地壓監(jiān)測(cè)結(jié)果及采場(chǎng)中礦柱間距的優(yōu)化分析，綜合考慮殘礦回收的安全性、經(jīng)濟(jì)性，選擇殘礦品位較高、礦量較大、未發(fā)生過(guò)大的地壓活動(dòng)的708 m中段V1礦塊為試驗(yàn)地點(diǎn)。

3.1混凝土條帶狀礦柱的構(gòu)筑

為回采切割上山兩側(cè)的堆砌充填體和礦石點(diǎn)柱，首先沿現(xiàn)有切割上山在采場(chǎng)施工2條混凝土條帶狀人工連續(xù)礦柱，混凝土等級(jí)為C20，以保證回采殘礦時(shí)的安全。

3.2堆砌充填體的回收

2條混凝土條帶狀人工礦柱養(yǎng)護(hù)1個(gè)月后，即可開始?xì)埖V回采?；夭身樞?yàn)橛上露?，采?0 kW 電耙絞車倒運(yùn)礦石。為保證安全，初始開挖的礦房寬度不大于4 m，并在礦房?jī)蓚?cè)安裝木支柱，木支柱間距為1 m，排距為2 m，最終向上開挖至728 m中段與V1沿脈巷道貫通；之后再回收兩側(cè)的充填體和礦柱，當(dāng)遇到留下的原巖礦柱時(shí)，采用爆破法回收。

3.3底柱回收

由于采場(chǎng)不規(guī)則布置，頂?shù)字g距不等，根據(jù)井下實(shí)際情況，頂柱暫不考慮回收，主要回收底柱。在安全的前提條件下，為獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，首選在礦體厚1 m以上的底柱進(jìn)行回收，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用隔一采一的方式。在條件許可時(shí)，也可全部回采，但要加快回收進(jìn)度，保障作業(yè)安全，并與其它點(diǎn)柱、礦柱回收協(xié)調(diào)進(jìn)行?；厥盏字V石時(shí)，在梨形礦柱兩邊以原有出礦口砌鋼筋混凝土預(yù)制塊支撐頂板，礦柱內(nèi)側(cè)(即傾向方向上底柱的上側(cè))以木支柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，以確保作業(yè)安全。

底柱回收順序：首先用片石或混凝土將出礦口填滿；在采場(chǎng)內(nèi)沿梨形礦柱內(nèi)側(cè)支木柱；在沿脈巷道內(nèi)用淺眼爆破回收出礦口之間的梨形礦柱；回收完畢，在梨形礦柱處用混凝土預(yù)制塊垛支撐頂板，防止垮落。V1礦塊殘礦回收示意見圖2。

圖2　708～728V1礦塊殘礦回收示意(單位：m)

4應(yīng)用效果

礦房水平投影面積為302 m2,采空區(qū)高2 m，充填體和點(diǎn)柱體體積按占空區(qū)體積的80%計(jì)算，松散密度為1.6 t/m3，計(jì)算回收充填體及點(diǎn)柱礦量為773 t，回收底柱礦量為47 t。充填體及點(diǎn)柱綜合按品位0.3%、單價(jià)300元/t計(jì)算，收益為231 900元，回收底柱按品位0.8%、單價(jià)800元/t計(jì)算，收益為37 600元?；厥粘涮铙w及底柱采礦費(fèi)用為22 448元；混凝土帶狀人工礦柱2條，每條30 m，費(fèi)用為168 000元；最終可獲得利潤(rùn)79 052元，噸礦利潤(rùn)為96.4元。殘礦回收主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1　殘礦回收主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)西朝鉬礦708 m中段V1試驗(yàn)礦塊殘礦回收條件進(jìn)行分析，得到可行的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行試驗(yàn)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，減少資源損失，提高資源利用率，為后續(xù)殘礦回收提供了指導(dǎo)。

(收稿日期2015-12-07)

龍?jiān)苿?1973—)，男，工程師，364200 福建省上杭市。