上向分層充填采礦法在金屬礦實(shí)際運(yùn)用的綜合分析

朱建國(guó)

(山西省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

為滿足安全及環(huán)保的要求，充填采礦法在金屬礦山的應(yīng)用，越來(lái)越顯重要。上向分層充填采礦法在實(shí)際應(yīng)用中顯現(xiàn)出較多的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)礦床開(kāi)采技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用提供了新的思路。本文針對(duì)上向分層充填采礦法在非煤礦實(shí)際運(yùn)用的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)我省金屬礦山開(kāi)采領(lǐng)域起到了重要的推動(dòng)性作用，具有重要的理論性意義。而對(duì)指導(dǎo)銅礦礦山開(kāi)采企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)而言，具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)性意義。

1 上向分層充填采礦法內(nèi)涵及其優(yōu)勢(shì)

上向分層充填采礦法采用分層技術(shù)，將礦體開(kāi)采分為礦房和礦柱兩部分，先采礦房，后采礦柱。采礦工作自下而上的進(jìn)行，先回采礦房底層，并做好底部結(jié)構(gòu)，每個(gè)分層，在工作面回采之后，再充填采空區(qū)[1]。目前，按充填料不同，可把充填采礦法分為：干式充填法、尾砂水力充填法、膠結(jié)充填法和膏體充填法。上向分層充填采礦法的優(yōu)勢(shì)在于采切工程量較小，回采率高，能排放部分廢石或尾砂，但存在著工藝復(fù)雜、需要人工構(gòu)筑礦石溜井及濾水井、采礦能力小、成本高等問(wèn)題。近年來(lái)，出現(xiàn)了回采無(wú)軌化技術(shù)，提升了充填采礦法機(jī)械化水平，提升了采礦效率，由于無(wú)軌設(shè)備改進(jìn)了傳統(tǒng)充填法的采準(zhǔn)模式，延伸了充填體和坑道深度，改進(jìn)了采場(chǎng)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新采用垂直開(kāi)采模式，具有充填采礦互不干擾的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升了采礦效率。

2 上向分層充填采礦法在A礦實(shí)際運(yùn)用的綜合分析

2.1 A礦概況及應(yīng)用的理論基礎(chǔ)

A礦位于山西省靈丘縣的東北部，距離47.2km，臨近刁泉村的一處銅礦山，與該村的距離較近，約為0.55km,在行政地理劃分中，受靈丘縣柳科鄉(xiāng)的管轄。A銅礦業(yè)的銀銅礦地理坐標(biāo)為北緯39°31′08″至39°32′06″，東經(jīng)114°28′58″至114°30′21″，開(kāi)采的面積為0.443km2，其中開(kāi)采的標(biāo)高為1950m～1470m，保有的資源儲(chǔ)量266.37萬(wàn)t，而設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模為21萬(wàn)t/年[2]。

從上述的數(shù)據(jù)看出，A礦的地理位置與村莊的距離較近，這就對(duì)開(kāi)采提出了較高的要求，在實(shí)際開(kāi)采的過(guò)程中，應(yīng)注重對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，進(jìn)而降低對(duì)村民正常農(nóng)作和生活的不良影響。在A銅礦開(kāi)采的過(guò)程當(dāng)中，充填法使用較多，經(jīng)驗(yàn)豐富。

2.2 具體應(yīng)用方案

（1）實(shí)際應(yīng)用分析：通過(guò)對(duì)A礦應(yīng)用上相分層充填采礦法的分析得出，由于礦山地質(zhì)和巖層分部不同，該方法并不能應(yīng)用在所有的礦山采礦工作中。因此，需要不斷的改進(jìn)該技術(shù)的應(yīng)用方法，從中探索出最有效、最適用于礦山采礦的方法。其一，需要加強(qiáng)頂板的管理，可通過(guò)光面爆破的方法，從而保證頂板短軸達(dá)到微拱的形狀，實(shí)現(xiàn)頂板在受力時(shí)，均勻分部。合理的頂板的支護(hù)方式，要合理控制礦孔間的距離，減少采礦場(chǎng)大塊的機(jī)率；其二，制定廢石不出井系統(tǒng)，從而緩減采場(chǎng)壓力，降低礦產(chǎn)充填的成本。其三，推進(jìn)礦山采場(chǎng)循環(huán)，在實(shí)際的采礦過(guò)程中，合理規(guī)劃出礦、采礦的工作，嚴(yán)格檢測(cè)頂板支撐的時(shí)間和巖石性質(zhì)，從而保證頂板在充填完成后，及時(shí)完成采礦、出及充填等工作；其四，同時(shí)進(jìn)行相鄰礦塊的回采時(shí)，在兩采場(chǎng)間預(yù)留相應(yīng)的采場(chǎng)點(diǎn)柱，從而有效的縮短采礦的工期和降低成本；其五，由于A礦的巖石質(zhì)地較好，巖層的硬度系數(shù)保持在10以上，并且A礦的節(jié)理情況和構(gòu)造較少，在充填過(guò)程中，可在分段回采中應(yīng)用的深孔爆破技術(shù)，縮短循環(huán)的次數(shù)，從而在降低充填成本的情況下，還能夠提高礦山的生產(chǎn)能力。

（2）切割和采準(zhǔn)工作：在A礦的切割工作時(shí)，在底柱上面的掘進(jìn)拉底巷道，以此為自由面，并將其擴(kuò)大到礦房的邊界，從而形成拉底的空間，并向上挑頂2.8m左右；在進(jìn)行采準(zhǔn)工作時(shí)，在中厚和厚度較薄的礦體中，掘進(jìn)脈內(nèi)運(yùn)輸巷道，在較厚的礦體中，掘進(jìn)脈外沿脈巷道和穿脈巷道，下盤(pán)和上盤(pán)進(jìn)行穿脈巷道和沿脈巷口道。充填回風(fēng)井的斷面一般為2X2m，傾斜角度為85°。

（3）回采工作：在A礦進(jìn)行回采工作時(shí)，用淺孔落礦的方式，確?；夭煞謱拥牡母叨仍?.8m左右。并且在圍巖和礦石比較穩(wěn)固時(shí)，可提高分層的高度，可增加至4.5m左右。用水平孔和上向孔兩次崩礦，或打上向中深孔一次崩礦，確保采空區(qū)的高度在8.0m左右。礦石出完后，及時(shí)清理底板上的粉塵后，才能進(jìn)行充填。

2.3 注意事項(xiàng)

上向分層充填礦在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：其一，充填的成本容易受到市場(chǎng)價(jià)格的影響。根據(jù)調(diào)查表明，膠結(jié)充填成本達(dá)到45%，尾砂水力充填成本達(dá)到20%。由此看出，礦山充填的成本居高不下，但根本的原因是水泥價(jià)格較高。所以，在進(jìn)行充填時(shí)，應(yīng)積極尋找能夠代替膠結(jié)充填的膠結(jié)和水泥等材料，例如采用灰沙比較小的材料。我國(guó)應(yīng)用膠結(jié)充填回采的礦山較多，對(duì)此，需要加強(qiáng)分析和研究該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)該技術(shù)應(yīng)用利益的最大化。其二，礦柱回采難度大。主要是由于礦區(qū)存在地壓，或者圍巖、礦區(qū)的結(jié)構(gòu)缺乏穩(wěn)定性。在這樣的情況下，使得礦柱回采的難度不斷加大。因此，再用此種采礦的方法，能夠在礦房完成回采后，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，從而確保礦柱的回收。其三，還需要注意頂板安全支護(hù)的問(wèn)題，在采礦的過(guò)程中，由于礦體位于構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎，造成掘進(jìn)巷道困難、充填體表面平整工作量大、礦柱二步回采等問(wèn)題亟待解決。

3 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)金屬礦山進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，不僅要考慮到開(kāi)采企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)收益，更要注重其對(duì)周邊生態(tài)的社會(huì)效益，這樣才能更好的保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人類(lèi)文明的共同進(jìn)步。在此次研究中闡述了上向分層充填采礦法的優(yōu)勢(shì)：能夠滿足安全高效的生產(chǎn)需求。本文對(duì)采準(zhǔn)、切割、回采、頂板支護(hù)和通風(fēng)等具體操作內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明，并在文章結(jié)尾對(duì)是采用該種開(kāi)采法的注意事項(xiàng)進(jìn)行列舉：選擇性?xún)r(jià)比高的充填材料、保障采場(chǎng)生產(chǎn)的安全。望此次研究的結(jié)果和內(nèi)容能被金屬礦開(kāi)采施工技術(shù)人員的關(guān)注，并按照各自礦山實(shí)際開(kāi)采條件，創(chuàng)新應(yīng)用此次提出的開(kāi)采法，以此來(lái)提升金屬礦山礦石開(kāi)采的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

[1]楊亮.淺談上向水平分層充填采礦法在獲各琦銅礦的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[J].世界有色金屬，2016，14(1)：30-31.

[2]李騰，郭建民，何國(guó)強(qiáng)，等.上向水平分層充填法采場(chǎng)穩(wěn)定性的數(shù)值模擬分析[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2017，12(10)：28-32.