崩落法進(jìn)路法回收頂柱在獲各琦銅礦的應(yīng)用

蘇永定(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司，北京 100089)

崩落法進(jìn)路法回收頂柱在獲各琦銅礦的應(yīng)用

蘇永定(金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司，北京 100089)

在獲各琦銅礦1 630m中段采場(chǎng)頂柱回收過(guò)程中，針對(duì)上中段對(duì)應(yīng)采場(chǎng)不同材料充填采空區(qū)后，選擇崩落法、進(jìn)路法等不同的采礦方法對(duì)其頂柱進(jìn)行回收。同時(shí)在采用相同采礦方法回采時(shí)，根據(jù)不同的礦體賦存條件，靈活地調(diào)整采切工程的布置方式，以達(dá)到更好的回收效果。

頂柱回收； 崩落法； 進(jìn)路法； 布置方式

1 前言

獲各琦銅礦井下每60m設(shè)計(jì)一個(gè)中段，1 690m及以上各中段采場(chǎng)均采用有底柱淺孔留礦法，1 690m以下各中段采場(chǎng)采用上向水平分層充填法回采。1 690m中段部分淺孔留礦法采場(chǎng)回采完畢后沒(méi)有對(duì)采空區(qū)進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填，上、下盤(pán)圍巖已經(jīng)垮塌，垮塌的廢石將部分采空區(qū)充填，另一部分采場(chǎng)回采完畢后，使用尾砂膠結(jié)材料對(duì)其采空區(qū)進(jìn)行嗣后充填，以維護(hù)采場(chǎng)上、下盤(pán)的穩(wěn)定。隨著1 630m中段上向水平分層充填法各采場(chǎng)回采接近1 690m中段的底柱，礦山進(jìn)入規(guī)模性回收兩中段間頂、底柱階段。針對(duì)不同的采場(chǎng)現(xiàn)狀及礦體賦存條件，靈活地采用不同的采礦方法及不同的采切工程布置方式對(duì)其進(jìn)行回采，取得了良好的效果。

2 地質(zhì)概況及開(kāi)采技術(shù)條件

獲各琦銅礦開(kāi)采的是礦區(qū)的一號(hào)礦床，一號(hào)礦床主要回采CU1、CU5、CU6礦體，3條礦體沿走向總長(zhǎng)1 000m左右, CU1向下延伸1 100m以上, CU5、CU6向下延伸800m左右，傾角均為60°～75 °，礦體厚大部分達(dá)60m，較薄部分10m左右，平均厚度為26m，平均品位1.38%，CU1礦體品位較高，CU5、CU6礦體品位較低。礦體走向近東西向，向南傾，呈層狀、似層狀產(chǎn)出。銅礦體主要賦存于石英巖中，硬度系數(shù)8～10，CU1礦體較破碎，巖石較軟，CU5、CU6礦體穩(wěn)固性較好，巖石較硬。銅礦體上、下盤(pán)均含碳質(zhì)板巖破碎帶，極破碎，易垮塌，礦體內(nèi)沒(méi)有含水層，涌水量較小。

1 690m中段各淺采采場(chǎng)均已回收完畢，部分采場(chǎng)采空區(qū)內(nèi)充填上、下盤(pán)垮塌的廢石，部分采場(chǎng)出礦結(jié)束后使用尾砂膠結(jié)材料進(jìn)行嗣后充填，所有采場(chǎng)均等待耙道底部結(jié)構(gòu)的回收。1 630m中段大部分采場(chǎng)均回采至本中段設(shè)計(jì)頂柱位置，可對(duì)應(yīng)上中段采場(chǎng)具體情況布置工程，連同上中段底柱一起進(jìn)行頂、底柱統(tǒng)一回采工作。

3 頂柱回收方案

3.1 采礦方法及其確定原則

獲各琦銅礦1 630m中段采場(chǎng)頂柱回收采礦方法的確定原則是根據(jù)其上中段1 690m中段對(duì)應(yīng)采場(chǎng)采空區(qū)內(nèi)充填材料確定。如采場(chǎng)采空區(qū)內(nèi)充填的是采場(chǎng)上、下盤(pán)垮塌的廢石，則以廢石作為覆蓋層，采用崩落法對(duì)其頂柱進(jìn)行回收；如采場(chǎng)采空區(qū)內(nèi)充填的是尾砂膠結(jié)材料，考慮到膠結(jié)充填體的強(qiáng)度、充填體產(chǎn)生分層脫落現(xiàn)象，為避免暴露面積過(guò)大而導(dǎo)致膠結(jié)充填體大面積垮塌引起較大安全隱患、采場(chǎng)頂板大暴露面積造成充填體垮塌導(dǎo)致礦石貧化，采用小斷面、小暴露面積的進(jìn)路法對(duì)其頂柱進(jìn)行回收。

3.2 崩落法回收頂柱

3.2.1 采切工程布置方式及布置原則

崩落法采切工程布置方式分為垂直礦體走向布置、沿礦體走向布置。布置原則為礦體厚度大于15m，采切工程垂直走向布置；礦體厚度小于15m，采切工程沿走向布置。

3.2.2 采切工程垂直礦體走向布置方式

采切工程包括脈外運(yùn)輸巷、鑿巖巷、切割巷、切割井，見(jiàn)圖1。

1—脈外運(yùn)輸巷；2—鑿巖巷；3—切割巷；4—切割井；5—上向扇形中深孔；6—上中段淺采耙道底部結(jié)構(gòu)；7—上中段采場(chǎng)采空區(qū)內(nèi)充填的廢石；8—上向水平分層充填法膠結(jié)充填體圖1 采切工程垂直礦體走向布置示意圖

(1)脈外運(yùn)輸巷。脈外運(yùn)輸巷沿礦體走向布置于離礦體下盤(pán)邊界10m左右的廢石內(nèi)，離礦體邊界距離設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足鏟運(yùn)機(jī)設(shè)備長(zhǎng)度及至少2m的正鏟裝運(yùn)動(dòng)距離，設(shè)計(jì)斷面3.0m×3.0m。

(2)鑿巖巷。鑿巖巷垂直于礦體走向布置，其間距設(shè)計(jì)10m，施工至礦體上盤(pán)邊界，每條鑿巖巷均與脈外運(yùn)輸巷聯(lián)通，作為中深孔鑿巖與出礦通道，設(shè)計(jì)斷面2.6m×2.6m。

(3)切割巷。切割巷沿礦體走向布置于礦體上盤(pán)礦石內(nèi)，每條切割巷均與鑿巖巷聯(lián)通，作為中深孔鑿巖爆破形成槽狀補(bǔ)償空間的通道，設(shè)計(jì)斷面2.6m×2.6m。

(4)切割井。切割井布置于切割巷內(nèi)，分布于采場(chǎng)兩端，為拉槽工作提供自由面，設(shè)計(jì)斷面2.0m×2.0m。

采切工程垂直走向布置優(yōu)缺點(diǎn)及生產(chǎn)過(guò)程中需注意的問(wèn)題。①優(yōu)點(diǎn)：回采過(guò)程中能夠形成均勻放礦橢球體，降低廢石提前混入機(jī)率從而減少?gòu)U石提前混入貧化問(wèn)題；生產(chǎn)過(guò)程中可形成多鑿巖巷采、出礦格局從而提高生產(chǎn)效率。②缺點(diǎn)：采場(chǎng)上盤(pán)沿礦體走向拉槽距離較長(zhǎng)，拉槽難度增大，拉槽過(guò)程容易出現(xiàn)懸頂問(wèn)題，處理懸頂安全隱患大、效率低、效果差，拉槽效果直接決定崩落法回采是否成功。③生產(chǎn)中需注意的問(wèn)題：測(cè)量技術(shù)人員所提供實(shí)測(cè)標(biāo)高必須準(zhǔn)確，且施工過(guò)程中必須驗(yàn)證測(cè)量標(biāo)高準(zhǔn)確性以降低爆破過(guò)程中出現(xiàn)懸頂機(jī)率；拉槽槽排及鑿巖巷內(nèi)正常排中深孔爆破過(guò)程中如出現(xiàn)懸頂問(wèn)題必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并停止后排中深孔崩礦，須立即處理問(wèn)題，待問(wèn)題解決后才能進(jìn)行后排中深孔爆破，以免問(wèn)題積壓造成處理困難或無(wú)法處理的局面。

3.2.3 采切工程沿礦體走向布置方式

采切工程沿走向布置，每50m劃分一個(gè)礦塊，礦塊寬度為礦體厚度，相鄰兩個(gè)采場(chǎng)間共用一個(gè)切割巷。采切工程包括脈外運(yùn)輸巷、運(yùn)輸聯(lián)巷、鑿巖巷、切割巷、切割井，見(jiàn)圖2。

1—脈外運(yùn)輸巷；2—運(yùn)輸聯(lián)巷；3—雙鑿巖巷；4—切割井；5—切割巷；6—上向扇形中深孔；7—上中段淺采耙道底部結(jié)構(gòu)；8—上中段采場(chǎng)采空區(qū)內(nèi)充填的廢石；9—上向水平分層充填法膠結(jié)充填體圖2 采切工程沿礦體走向布置示意圖

(1)脈外運(yùn)輸巷。脈外運(yùn)輸巷沿礦體走向布置于離礦體下盤(pán)邊界10m左右的廢石內(nèi)，設(shè)計(jì)斷面3.0m×3.0m。

(2)運(yùn)輸聯(lián)巷。一般垂直礦體走向布置于采場(chǎng)中間位置，與鑿巖巷聯(lián)通作為鏟運(yùn)機(jī)出礦運(yùn)輸通道，設(shè)計(jì)斷面3.0m×3.0m。

(3)鑿巖巷。鑿巖巷沿礦體走向布置，若礦體厚度15m左右，則設(shè)計(jì)兩條鑿巖巷，一條偏礦體上盤(pán)布置，一條偏礦體下盤(pán)布置，若礦體厚度8m左右，則偏礦體下盤(pán)設(shè)計(jì)一條鑿巖巷，設(shè)計(jì)斷面2.6m×2.6m。

(4)切割巷。切割巷垂直于礦體布置于采場(chǎng)兩端，設(shè)計(jì)斷面2.6m×2.6m。

(5)切割井。切割井布置于切割巷內(nèi)，貼礦體上盤(pán)邊界設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)斷面2.0m×2.0m。

采切工程沿走向布置優(yōu)缺點(diǎn)及生產(chǎn)過(guò)程中需注意的問(wèn)題。①優(yōu)點(diǎn)：采切工程量少，掘進(jìn)成本低；兩個(gè)采場(chǎng)可共用一個(gè)切割槽，減少拉槽次數(shù)，降低拉槽難度；拉槽距離短，降低拉槽難度，提高生產(chǎn)效率。②缺點(diǎn)：采用雙鑿巖巷設(shè)計(jì)時(shí)，上盤(pán)鑿巖巷不易形成橢球體放礦，容易造成廢石提前混入從而增加貧化率；回采至運(yùn)輸聯(lián)巷位置時(shí)，最后幾排中深孔需同時(shí)爆破從而造成礦石損失加大。③生產(chǎn)中需注意的問(wèn)題：采用雙鑿巖巷設(shè)計(jì)時(shí)，上、下盤(pán)同排中深孔爆破過(guò)程中，先崩落上盤(pán)鑿巖巷中深孔，出礦結(jié)束后再崩落下盤(pán)鑿巖巷中深孔；在回采過(guò)程中由于爆破距離較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)爆破衰減問(wèn)題，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題并采取措施擴(kuò)大上、下盤(pán)補(bǔ)償空間，以降低礦石損失率。

3.2.4 鑿巖爆破中深孔及爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)鑿巖。鑿巖設(shè)備均采用YGZ- 90鑿巖機(jī)施工上向中深孔。

(2)裝藥、爆破。使用BQF- 100型裝藥器裝填多孔粒銨油炸藥，雙發(fā)導(dǎo)爆管雷管孔底起爆方式起爆，向切割槽提供的補(bǔ)償空間方向后退式回采。

(3)采用2m3鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦。

(4)中深孔及爆破參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 中深孔設(shè)計(jì)參數(shù)及鑿巖爆破參數(shù)

3.3 進(jìn)路法回收頂柱

1—脈外運(yùn)輸巷；2—一步回采進(jìn)路聯(lián)絡(luò)巷；3—二步回采進(jìn)路聯(lián)絡(luò)巷；4—脈內(nèi)沿脈；5—一步回采進(jìn)路；6—二步回采進(jìn)路；7—上向水平分層充填法膠結(jié)充填體；8—采空區(qū)內(nèi)膠結(jié)充填體；9—一步回采頂柱壓頂區(qū)域；10—二步回采頂柱壓頂區(qū)域圖3 進(jìn)路法回收頂柱工程布置示意圖

進(jìn)路法回收頂柱斷面參數(shù)、工程布置及回采步驟見(jiàn)圖3。

(1)斷面參數(shù)。由于采場(chǎng)頂板最終與充填體接觸，如進(jìn)路設(shè)計(jì)斷面較大會(huì)導(dǎo)致暴露面積過(guò)大從而造成充填體分層脫落，安全隱患較大，如斷面設(shè)計(jì)較小則增加采礦成本、降低生產(chǎn)效率，因此綜合安全、效率、成本等因素將進(jìn)路斷面設(shè)計(jì)為4.5m×4.5m。

(2)工程布置。沿礦體下盤(pán)脈內(nèi)施工一條設(shè)計(jì)斷面為3.0m×3.0m沿脈，沿脈內(nèi)每隔4.5m垂直于礦體走向施工一條進(jìn)路，距離礦體下盤(pán)20m左右，沿礦體施工一條設(shè)計(jì)斷面為3.0m×3.0m脈外運(yùn)輸巷，脈內(nèi)沿脈與脈外沿脈由一條聯(lián)絡(luò)巷聯(lián)通。

(3)回采步驟?；夭晒ぷ鞣譃?步。首先施工一步回采進(jìn)路，該進(jìn)路同時(shí)為繼續(xù)向上壓頂采礦提供補(bǔ)償空間，直至將礦體采至頂板充填體，回采結(jié)束后施工擋墻，將一步回采采空區(qū)使用1∶4灰砂比進(jìn)行接頂充填。一步回采充填結(jié)束后待充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行二步回采工作，回采工序與一步回采相同。

進(jìn)路法回收頂柱生產(chǎn)中需注意的問(wèn)題。①上向水平分層充填法各采場(chǎng)最后一層頂板標(biāo)高要盡可能在同一水平，為后續(xù)進(jìn)路法回收頂柱創(chuàng)造條件，降低施工脈內(nèi)沿脈所產(chǎn)生副產(chǎn)礦石的損失率、貧化率。②一步回采進(jìn)路兩幫盡可能施工整齊，降低二步回采進(jìn)路的損失率、貧化率。③一步回采進(jìn)路充填結(jié)束后不能立即施工二步回采，需待充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才允許施工，以降低安全隱患及提高兩率指標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各采場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)靈活運(yùn)用不同的采礦方法回收頂柱，降低了安全隱患、提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，為其它中段回收頂柱提供了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也為同類(lèi)型礦山回收頂柱提供了參考。

[1] 綦曉磊.無(wú)底柱分段崩落法在獲各琦銅礦頂柱回收中的應(yīng)用[J].有色金屬(礦山部分)，2013,65(2):19-21.

[2] 郝 順，綦曉磊，崔新玉，等.獲各琦銅礦崩落法頂柱回收方案及優(yōu)化[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015,(3):20-21,26.

[3] 解世俊.金屬礦床地下開(kāi)采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1986.

[4] 于潤(rùn)滄.采礦工程師手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

Application of caving and approach method in recovering crown pillar in Huogeqi Copper Mine

Aimed at the different materials used in filling upper level goaf of corresponding stope, caving method and approach method were chosen to recover the crown pillar of 1 630m level stope in Huogeqi Copper Mine. At the same time, in order to achieve better recovery effect, the layout of mining work was flexibly adjusted according to the different orebody occurrence conditions when using same mining method.

crown pillar recovery; caving method; approach method; layout

TD853.391

B

蘇永定(1982-)，男，甘肅定西人，采礦工程師，研究生，主要從事采礦技術(shù)管理工作。