上向分層充填采礦法在硼礦開(kāi)采中的應(yīng)用

蔡福源，劉慶臣

(遼寧環(huán)宇礦業(yè)咨詢有限公司，沈陽(yáng)110032)

1 引言

遼東變質(zhì)型鎂硼酸鹽礦床是我國(guó)所特有的硼礦成因類型，由于硼及硼化合物的特殊功能，如質(zhì)輕、阻燃、耐熱、高硬、高強(qiáng)、耐磨及催化性質(zhì)，已經(jīng)由原來(lái)的原料角色登上了材料工業(yè)的舞臺(tái)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)中有著廣泛的應(yīng)用。硼資源的開(kāi)發(fā)與利用對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展具有越來(lái)越重要的作用。

2 礦床開(kāi)采技術(shù)條件

金瑪集團(tuán)欒家溝硼礦以Ⅲ3 硼礦體為主開(kāi)采礦體。礦體長(zhǎng)775 m，礦體西厚東薄，平均厚度12.37m。礦體走向近東西，傾向10°～25°，傾角較陡，一般在72°～85°，B2O3平均品位14.47%。礦石礦物主要有纖維硼鎂石、遂安石，其次有極少量的柱狀硼鎂石、板狀硼鎂石和硼鎂鐵礦。礦體圍巖主要為蛇紋石化白云質(zhì)大理巖，主要礦物有白云石、鎂橄欖石、菱鎂礦、水鎂石、方解石、蛇紋石、透閃石、透輝石、金云母等。礦區(qū)水文地質(zhì)條件、工程體質(zhì)條件均為中等。

3 上向分層充填采礦法

采場(chǎng)出礦完畢，清理好底板粉礦，將天井聯(lián)絡(luò)道和裝礦巷道進(jìn)行封堵，砌筑封堵墻，采用磚混結(jié)構(gòu)，然后架接充填管路，隨后進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填工作。充填料采用膠固粉與尾砂按照不同比例混合形成（底柱充填料的灰沙比為1：4，礦房充填料的灰沙比為1：8），由地表充填站經(jīng)充填管路下放到井下采場(chǎng)充填。

3.1 礦塊布置

當(dāng)?shù)V體厚度大于8 m 時(shí)，礦塊垂直礦體走向布置，礦體厚度小于8 m 時(shí)，礦塊沿走向布置。礦塊垂直走向布置時(shí)，礦塊長(zhǎng)10 m，間柱寬10 m，礦塊寬為礦體水平厚度。頂柱高3 m，無(wú)底部結(jié)構(gòu)，礦塊高35 m。礦塊沿走向布置時(shí)，礦塊長(zhǎng)40 m，礦塊寬為礦體水平厚度。

3.2 采準(zhǔn)切割

在礦體下盤(pán)巖石中布置沿脈運(yùn)輸巷道，沿礦體走向在礦房間柱中上掘采礦人行通風(fēng)天井用于礦塊回風(fēng)，通過(guò)石門(mén)與運(yùn)輸巷道連通，形成通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，并在天井兩側(cè)每隔5 m 開(kāi)鑿?fù)ㄍ蓤?chǎng)作業(yè)的聯(lián)絡(luò)道，用作行人和通風(fēng)。沿脈巷道每隔20 m在礦體間柱中掘進(jìn)一條回采出礦巷道，巷道兩側(cè)每隔5 m 布置一條裝礦橫穿，作為礦房出礦的主要裝運(yùn)巷道。在礦房底部開(kāi)掘切割平巷，以切割平巷為自由面把礦房底部切開(kāi)形成拉底層。

3.3 充填系統(tǒng)

充填主要材料為膠固粉和尾砂，膠固粉為礦粉添加劑，滿足水化反應(yīng)及活性要求，尾砂為小于3 mm 的全尾砂并滿足了級(jí)配要求。充填倍線為3.1，滿足自流輸送充填的要求。

3.3.1 充填工藝流程

尾砂料場(chǎng)倒運(yùn)→尾砂料斗→圓盤(pán)給料機(jī)→振動(dòng)篩→皮帶運(yùn)輸機(jī)+電子皮帶秤計(jì)量→攪拌桶+水計(jì)量+膠凝劑計(jì)量攪拌→井下采空區(qū)。

膠結(jié)材料由外部運(yùn)輸至廠房?jī)?nèi)→螺旋給料機(jī)→提升機(jī)→灰倉(cāng)內(nèi)。

充填方案以投資少、便于操作為設(shè)計(jì)原則，以經(jīng)濟(jì)實(shí)用、能夠確保系統(tǒng)的安全可靠性為目標(biāo)，采用半自動(dòng)控制模式。將3 臺(tái)變頻器、1 臺(tái)電子皮帶秤、2 臺(tái)流量計(jì)引入控制系統(tǒng)操作平臺(tái)。儀、電、控系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短、施工便利的系統(tǒng)配置方案。圓盤(pán)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、水泵等設(shè)備采用變頻調(diào)速完成給料量的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，設(shè)置相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)設(shè)備，包括警鈴、警示指示燈、對(duì)講機(jī)聯(lián)絡(luò)等，可以完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與主控制室的開(kāi)、停車聯(lián)系[1]。

3.3.2 充填體強(qiáng)度指標(biāo)要求

抗壓強(qiáng)度（≥MPa）灰砂比 濃度（%）3 d 7 d 28 d 1∶6 1∶8 1∶10 70 70 70≥1.5≥1.0≥0.5≥2.5≥1.5≥1.0≥5.0≥2.0≥1.5

3.3.3 主要充填設(shè)備

尾砂輸送部分：集料漏斗、圓盤(pán)給料機(jī)、直線振動(dòng)篩、電子皮帶秤、皮帶機(jī)B＝800，L＝30 m，α＝16o，15 kW。

制漿部分：?jiǎn)屋S立式攪拌機(jī)30 kW 1 臺(tái)、螺旋給料機(jī)φ325×3m，5.5 kW 1 臺(tái)、螺旋電子計(jì)量稱φ325×3 m，3 kW 1臺(tái)、水泥料倉(cāng)1 座150 t、倉(cāng)頂除塵器1 臺(tái)、螺旋給料機(jī)1 臺(tái)、提升機(jī)1 臺(tái)、60 m3水泵1 臺(tái)、空壓機(jī)1 臺(tái)。

控制部分：控制柜1 臺(tái)、配電柜1 個(gè)、流量計(jì)2 臺(tái)、變頻器3 臺(tái)。

輸送管路：地表平管外徑121 mm，內(nèi)徑100 mm，耐磨管8 m、1#和2#鉆孔孔深各351.5 m，外徑121 mm，內(nèi)徑100 mm，鋼編管1300 m。

3.3.4 上向分層充填采礦法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.4 上向水平充填采礦法的應(yīng)用效果

金瑪硼礦充填站建設(shè)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)單，布局合理，設(shè)備投資少，施工工期短，可滿足上向分層膠結(jié)充填的需要，在攪拌桶除塵上進(jìn)行了工藝改進(jìn)和創(chuàng)新，為在新的充填工藝積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

硼礦石在工業(yè)領(lǐng)域的用途越來(lái)越廣泛，伴隨著硼礦石原礦稅率的不斷升高，充填采礦方法將越來(lái)越多地應(yīng)用于化工類礦石開(kāi)采及非金屬礦的開(kāi)采，通過(guò)對(duì)上向水平分層充填采礦法工藝的分析，不僅提高了礦石的采礦回收率，同時(shí)增加了礦山開(kāi)采作業(yè)的安全性，并有效地降低了礦山企業(yè)稅收的壓力，可見(jiàn)，充填采礦法將更多地應(yīng)用于非金屬礦山的開(kāi)采。