中深孔分段分期充填采礦在大梁礦業(yè)的應(yīng)用

李雨波，李艷剛，韓 全，吉曉佳

(四川會(huì)東大梁礦業(yè)有限公司， 四川會(huì)東縣 615200)

中深孔分段分期充填采礦在大梁礦業(yè)的應(yīng)用

李雨波，李艷剛，韓 全，吉曉佳

(四川會(huì)東大梁礦業(yè)有限公司， 四川會(huì)東縣 615200)

為解決上向進(jìn)路充填采礦法在回采松散破碎礦體時(shí)生產(chǎn)能力低、充填作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度高的問題，提出了中深孔分段分期充填采礦法，并在大梁礦業(yè)1號(hào)礦體的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦段進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。結(jié)果表明:采用中深孔分段分期充填采礦法不僅具有低成本、高效率落礦的優(yōu)點(diǎn)，又避免了上向進(jìn)路充填采礦低效率、高勞動(dòng)強(qiáng)度的缺點(diǎn)，大幅提高了采場生產(chǎn)能力。該采礦方法在大梁礦業(yè)的成功應(yīng)用，為類似礦體的開采提供了參考。

破碎礦體；充填采礦；分段分期開采；中深孔爆破

0 引 言

會(huì)東大梁礦業(yè)有限公司位于四川省涼山彝族自治州會(huì)東縣大橋區(qū)鉛鋅鎮(zhèn)境內(nèi)，2010年8月，因改制而停產(chǎn)。由于原尾礦庫的潰壩以及選礦設(shè)備能力受限等問題使得公司無法正常生產(chǎn)，公司改制后委托設(shè)計(jì)院進(jìn)行采選改擴(kuò)建工程可行性研究并進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，經(jīng)分析研究確定礦山生產(chǎn)能力66萬t/a，選場處理量為2000 t/d，開拓系統(tǒng)為平硐-溜井開拓，

西部礦體采用無底柱分段崩落法，東部礦體采用上向進(jìn)路膠結(jié)充填法開采。同時(shí)設(shè)計(jì)了一套完整的地表全粒級碎石膠結(jié)充填系統(tǒng)，系統(tǒng)充填能力60～

80 m3/h。

1 礦床開采技術(shù)條件

會(huì)東大梁礦業(yè)礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西緣川滇臺(tái)背斜中段東側(cè)，涼山斷褶帶西南角和東川臺(tái)拱西北緣的交接部位。礦區(qū)內(nèi)礦床充水的控制性因素主要為雨季(6～10月)的大氣降水，目前最低采準(zhǔn)標(biāo)高1884 m，礦體及開采系統(tǒng)均位于大橋河侵蝕基準(zhǔn)面以上，自然排泄條件好，因此屬于水文地質(zhì)條件較為簡單的白云巖溶蝕裂隙水直接充水型礦床。礦床為碳酸鹽巖中受斷裂控制的熱液充填交代型礦床，礦體主要賦存在F5～F15之間的原始“地塹”中，構(gòu)造破碎帶發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性受斷裂構(gòu)造帶控制，礦體上盤圍巖強(qiáng)烈破碎，其穩(wěn)固性極差，易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題，而礦體下盤主要由塊狀結(jié)構(gòu)的白云巖組成，穩(wěn)定性較好。因此礦床工程地質(zhì)為可溶鹽巖類，屬復(fù)雜型。

礦區(qū)內(nèi)高品位礦石主要富集于1號(hào)礦體的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦段，受F25和F8、F8和F9、F9和F6(s)所構(gòu)成的次級斷塊控制，含礦巖性為白云巖和黑色破碎帶。

“黑色破碎帶”(含礦者簡稱“黑破礦”)是會(huì)東鉛鋅礦區(qū)存在的一種特殊地質(zhì)體，它具有顏色深(灰-灰黑色)、分布廣、延深大、巖石破碎、且與礦床關(guān)系密切等特點(diǎn)，是區(qū)內(nèi)重要的地質(zhì)體之一。按照破碎物的不同成份，可以將“黑破”分為兩種，一種是由震旦系上統(tǒng)燈影組(Zbd)白云巖角礫或碎塊為主組成的“黑破”(稱R1)，另一種是由寒武系下統(tǒng)筇竹寺組(∈1q)黑灰色鈣質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖和鈣質(zhì)頁巖角礫或碎塊組成的“黑破”(稱R2)。前者是會(huì)東鉛鋅礦1號(hào)礦體主要的控礦、容礦構(gòu)造。R1“黑破”分布于2～15線之間，總體走向30°～50°，傾向300°～320°，傾角85°～90°，長100～170 m，寬30～120 m，控制斜深326 m。帶內(nèi)巖石呈暗灰—灰黑色，破碎物成份主要是震旦系上統(tǒng)燈影組(Zbd)的白云巖角礫，偶有寒武系下統(tǒng)筇竹寺組(∈1q)的細(xì)砂巖和頁巖角礫及部分松散狀炭泥質(zhì)物。角礫呈尖棱角—次棱角狀，部份呈次園或滾園狀，大小混雜，分布無規(guī)律，灰、黑灰-白灰色，大小不一，由1 cm×3 cm到1 m×2 m者均有，少數(shù)為直徑大于2 m的巖塊。炭泥質(zhì)物充填在角礫之間，未膠結(jié)或膠結(jié)程度極低，松散破碎，極易垮塌，浸水易崩解膨脹。

2 中深孔分段分期充填采礦法

由于1號(hào)礦體的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦段礦石品位較高，礦巖穩(wěn)定性差，遇水易崩解膨脹垮塌，為了最大限度地回收金屬，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，在改擴(kuò)建時(shí)選用上向進(jìn)路充填采礦法。該采礦方法有效的解決了黑破礦由于松散破碎難以回采的問題。但存在生產(chǎn)能力低，充填作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度高的缺點(diǎn)。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)旱季由于地表沒有補(bǔ)給水、井下水枯竭，使黑破礦的強(qiáng)度較雨季有所提高，為了提高旱季的采出礦能力、降低充填作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，故在此采礦方法的基礎(chǔ)上提出采用中深孔分段分期充填采礦法(見圖1)。

2.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)與礦塊布置

采場階段高度60 m，分段高度12 m。首采分層和中間分層礦房延走向布置，長度為50 m，寬度視礦石巖穩(wěn)定情況確定為6～10 m，間柱寬度10 m。最上一分層礦塊垂直走向布置，長度為礦體厚度，寬度為3～4 m。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)采礦方法

2.2 采準(zhǔn)切割工程

采切工程主要包括脈外輔助斜坡道、分段下盤運(yùn)輸巷道、鑿巖巷道(出礦進(jìn)路)、礦石與廢石溜井、回風(fēng)井(兼充填管路井)、充填聯(lián)絡(luò)巷道、切割天井。

脈外輔助斜坡道:布置在礦體下盤，主要用以人員通行、材料、設(shè)備的運(yùn)輸以及無軌設(shè)備的行走，斷面規(guī)格3.0 m×2.7 m，轉(zhuǎn)彎半徑12 m，坡度12%～16.5%；

分段下盤運(yùn)輸巷道:布置在礦體下盤，主要用以礦石的運(yùn)輸、人員及無軌設(shè)備的行走，斷面規(guī)格3.0 m×2.7 m；

鑿巖巷道(出礦進(jìn)路):沿礦房方向布置在其中央，用于鑿上向垂直扇形孔以及作為礦房出礦的通道，斷面規(guī)格3.0 m×2.7 m；

溜井:布置在間柱內(nèi)，聯(lián)通下中段穿脈運(yùn)輸巷道，用以礦石、廢石的下放，斷面規(guī)格2.0 m×2.0 m；

回風(fēng)井(兼充填管路井):一般布置在間柱內(nèi)，聯(lián)通下中段穿脈巷道，用以采場回風(fēng)及充填管路、排水管路的下放，斷面規(guī)格2.0 m×2.0 m；

切割天井:為切割槽的形成提供補(bǔ)償空間，斷面規(guī)格3.0 m×2.0 m；

上中段回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷道:不單獨(dú)設(shè)計(jì)，利用上中段的穿脈、脈外巷道等。

2.3 回采工藝

(1)回采順序。礦區(qū)目前有3個(gè)中段同時(shí)使用充填采礦，中段內(nèi)的回采為上行式。在分段內(nèi)選擇見礦厚度最大的位置做切割平巷，分段內(nèi)的回采順序由切割槽向兩端后退式回采。各分段的礦房分為一期礦房和二期礦房，回采時(shí)首先回采一期礦房并充填，待充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再回采二期礦房并充填。

(2)鑿巖爆破。采用YGZ-90鑿巖機(jī)鑿上向垂直扇形中深孔，使用BQF-100型裝藥器裝入粉狀改性銨油炸藥。在切割槽形成后，由于補(bǔ)償空間較小，首先起爆2～3排，待出礦完成后再次進(jìn)行爆破，起爆排數(shù)可根據(jù)補(bǔ)償空間計(jì)算確定，直至整個(gè)礦房爆破出礦完成后即可進(jìn)行充填。為了最大限度的減少爆破振動(dòng)對井下圍巖及地表構(gòu)筑物的影響，采用毫秒微差爆破，有效的降低了單響藥量。

(3)出礦。由于采場暴露面積大、礦巖穩(wěn)定性差，為此礦山采用XYWJD-2電鏟和XYWJY-2型遙控內(nèi)燃鏟運(yùn)機(jī)出礦，對于鑿巖巷道和礦房靠近鑿巖巷道的礦石采用電鏟出礦，遙控鏟運(yùn)機(jī)用于礦房內(nèi)的大量出礦。鏟運(yùn)機(jī)將礦石從礦房運(yùn)出后，經(jīng)出礦進(jìn)路—穿脈巷道后倒入礦石溜井，最終由中段穿脈運(yùn)輸巷道內(nèi)的振動(dòng)放礦機(jī)裝入礦車運(yùn)至主溜井。

(4)通風(fēng)、支護(hù)。采場使用礦山的集中通風(fēng)系統(tǒng)，新鮮風(fēng)流由斜坡道經(jīng)運(yùn)輸巷道進(jìn)入采場，污風(fēng)經(jīng)通風(fēng)井至上中段通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷道排至回風(fēng)井，再到地表。根據(jù)巷道的服務(wù)年限可采用澆筑混凝土、錨桿、錨網(wǎng)及噴射混凝土單獨(dú)支護(hù)或聯(lián)合支護(hù)。

(5)桃心礦柱的處理。采用YGZ-90鑿巖機(jī)鑿上向垂直扇形中深孔時(shí)，機(jī)心高度為1.2 m，可以鑿取的中深孔最小邊角為3°，所以在礦房間會(huì)留有一桃心礦柱，為了回收此礦柱，目前采用的方法是在中深孔施工完畢后再用YT-28氣腿式鑿巖機(jī)補(bǔ)打炮孔，爆破時(shí)同中深孔一起起爆回采。

2.4 充 填

由于礦房暴露面積較大，礦巖不穩(wěn)定，所以待單個(gè)礦房崩落出礦完畢后立即組織進(jìn)行充填。由于礦房高度較高，充填需分次進(jìn)行，每次充填高度為1.5～2.0 m，待初凝后的充填體高于擋墻后，方可一次性充填接頂。為了保證回采的安全，首采分層進(jìn)行充填時(shí)需鋪設(shè)鋼筋，并且需提高充填配比，充填體終凝強(qiáng)度須大于5 MPa，其他分層充填體終凝強(qiáng)度須大于1.5 MPa。

2.5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

中深孔分段分期充填采礦法結(jié)合了空場法與充填法，在回采此類礦石時(shí)經(jīng)濟(jì)效益較好，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 中深孔分段分期充填采礦法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 結(jié) 論

中深孔分段分期充填采礦法是在上向進(jìn)路充填采礦方法的基礎(chǔ)上提出的，通過該采礦方法在大梁礦業(yè)近一年的實(shí)踐，不僅結(jié)合了中深孔低成本高效率落礦與充填式處理采空區(qū)的優(yōu)勢，又避免了中深孔崩落采礦損失貧化率的雙高與上向進(jìn)路充填采礦低效率高勞動(dòng)強(qiáng)度的缺點(diǎn)，且由于大幅的提高生產(chǎn)能力，可以在旱季大量采出礦并完成充填。從采切工程量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，該采礦方法各項(xiàng)指標(biāo)良好，充填擋墻的減少與充填管路拆換頻數(shù)的大幅降低，有效的降低了充填勞動(dòng)強(qiáng)度與充填成本。該采礦方法在大梁礦業(yè)的成功應(yīng)用，可為具有相似礦床的開采提供經(jīng)驗(yàn)，具有一定的推廣應(yīng)用前景。

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2015-12-16)

李雨波(1990-)，男，陜西延安人，主要從事有色金屬礦山開采工作，Email:736069609@qq.com。