點柱式上向分層充填法在大紅山鐵礦的優(yōu)化調(diào)整與應(yīng)用

孫衛(wèi) 陳浩

【摘 要】點柱式上向分層充填法在大紅山鐵礦應(yīng)用過程中，因采礦工藝與采切工程布置的特殊性，開采過程中易出現(xiàn)高邊幫、高空頂現(xiàn)象，進(jìn)行回采，回采過程中發(fā)生變化，不良地質(zhì)體增多，加之回采時因地質(zhì)條件、圍巖穩(wěn)定性變差，嚴(yán)重影響開采的安全性。大紅山鐵礦通過對采礦工藝優(yōu)化，合理調(diào)整采切工程布置與回采順序，增加部分安全措施工程，有效提高了該采礦方法的安全性。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)段；貫通；繞道；泄水孔

一、引言

大紅山鐵礦I號銅礦帶150萬t/a采礦工程屬800萬t/a擴(kuò)產(chǎn)工程之一，開采對象為大紅山鐵礦I號銅礦帶位于A29～A49勘探線間， 50m～850m標(biāo)高范圍內(nèi)礦體，礦體近東西向展布，走向長2.2Km，傾斜寬0.879Km，勘探面積1.93Km2。I號銅礦帶正上方為露天采場，側(cè)上方為哈姆白族廢石場，南部為II1主礦體，為減小井下開采對礦體上部與周邊工程影響，同時降低貧化率，采用點柱式上向分層充填法進(jìn)行開采，以適應(yīng)礦體邊界的起伏變化，滿足多層礦體、層間夾層不大情況下礦體的安全開采。

二、礦體特征

I號鐵銅礦帶位于大紅山群曼崗河組第三巖性段的中上部。含礦巖石為石榴黑云變鈉質(zhì)凝灰?guī)r、石榴黑云（角閃）片巖、石榴黑云白云石大理巖。自上而下包含Ic、I3、Ib、I2、Ia、I1、Io七個礦體。七個礦體在垂直方向上，鐵、銅礦體呈互層產(chǎn)出，且從上至下，由西向東，礦體規(guī)模由大變小，由富變貧，由層狀到似層狀；圍巖由石榴黑云白云石大理巖到石榴黑云變鈉質(zhì)凝灰?guī)r，再到石榴黑云片巖、黑云白云石大理巖。礦帶七個礦體產(chǎn)狀基本一致，整體走向近東西，向南傾斜，傾角一般20°～40°。

三、工程地質(zhì)條件

礦體頂、底板、夾層由一套火山噴發(fā)沉積變質(zhì)的變鈉質(zhì)凝灰?guī)r、石榴黑云角閃片巖、石榴黑云白云石大理巖等含鐵銅的巖石組成，該含礦地層成層產(chǎn)出，層位穩(wěn)定，火山與沉積特征明顯。該地層完整性較好，巖石多屬堅硬、半堅硬巖類，礦巖抗壓強(qiáng)度較高，穩(wěn)固性較好。

三、點柱式上向分層充填法簡述

1.采場布置及結(jié)構(gòu)尺寸。階段高度100m，分段高度20m，分層高度3-4m，礦塊長度50m，礦塊寬度為礦體水平厚度，礦塊高度按一個分段高度劃分，相鄰礦塊間留4m寬間柱，礦塊內(nèi)按18m間距留6×6m點柱；采場溜井按300m間距設(shè)置，進(jìn)回風(fēng)上山按600m間距設(shè)置。

2.采切工程布置。沿脈干線布置在礦帶的下盤距離最下層礦體約60余m處，回采聯(lián)道垂直礦體走向布置在礦塊中部，聯(lián)通采準(zhǔn)干線與礦體上盤，回采聯(lián)道水平段與采準(zhǔn)干線連接段的坡度控制在約18%以內(nèi)，采場內(nèi)布置回風(fēng)上山，連通上下兩個分段的回采聯(lián)道。

3.回采。采用Boomer281掘進(jìn)臺車打眼，3～4m3柴油鏟運機(jī)出礦，首分段首采分層回采高度5.5m，采后充填厚度4m，空頂高度1.5m，后續(xù)回采分層高度4m。

4.充填。各分層回采結(jié)束后及時進(jìn)行廢石、分級尾砂+膠結(jié)充填，廢石+尾砂充填厚度和膠結(jié)層厚度暫分別為3.2m和0.8m，每一分層充填厚度4m（同分層高度）。

四、點柱式上向分層充填法應(yīng)用過程中遇到的問題

1.轉(zhuǎn)段過程中易出現(xiàn)高邊幫、高空頂狀態(tài)。因點柱式上向分層充填法采切工程特殊性，本分段進(jìn)行回采前上一分段回采聯(lián)道須施工到位，作為本分段回采時的充填回風(fēng)通道，且上下兩個分段回采聯(lián)道在空間關(guān)系上垂直對應(yīng)。當(dāng)本分段回采至五分層時上下回采聯(lián)道貫通，邊幫、頂板高度達(dá)8m以上，回采過程中不能有效的消除圍巖隱患。

2.地質(zhì)條件變化。I號銅礦帶在開采過程中工程揭露的圍巖條件穩(wěn)定性較差，與初步設(shè)計中圍巖穩(wěn)定性出入較大，通過地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)不同巖層分界面處，由于層理發(fā)育情況增多，巖性組合變化導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性變差，同時因斷層帶與節(jié)理裂隙增多，較大范圍破壞巖體完整性，形成不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體，巖體結(jié)構(gòu)面間的凝聚力較低，受外力作用或其它誘因影響，沿臨空面便產(chǎn)生掉塊或垮塌，影響安全開采。

3.回采過程中圍巖易出現(xiàn)滲水。I號銅礦帶因節(jié)理裂隙及層狀圍巖較多，開采過程中受充填影響，充填水順節(jié)理、裂隙滲透到相鄰采場，圍巖經(jīng)充填水侵蝕后，極易發(fā)生垮塌。

五、點柱式上向分層充填法優(yōu)化調(diào)整方式

目前I號銅礦帶八大系統(tǒng)均已形成，從安全上、工程布置上、持續(xù)銜接上、空間關(guān)系上、經(jīng)濟(jì)上等綜合考慮，采礦方法已不具備大面積系統(tǒng)調(diào)整的條件，僅能在現(xiàn)有采礦方法的基礎(chǔ)上對采礦工藝及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

1.優(yōu)化頂板管理。分段高度20m，分為5個分層進(jìn)行回采，首采分層回采高度5m，后續(xù)分層（第2、3、4分層）回采高度4m，當(dāng)回采至第5分層時，回采厚度僅剩余3m，因上分段回采聯(lián)道與本分段回采聯(lián)道垂直對應(yīng)，第5分層回采時回采聯(lián)道與上部進(jìn)行貫通，出現(xiàn)邊幫、頂板達(dá)8m以上的情況。針對該情況，在上分段回采聯(lián)道施工時進(jìn)行超前支護(hù)，同時根據(jù)本分段回采現(xiàn)狀，提前對上分段回采聯(lián)道底板積渣進(jìn)行清理，消除高邊幫、高空頂狀態(tài)下圍巖隱患。

2.調(diào)整采切工程布置。將位于礦體上盤的充填回風(fēng)上山調(diào)整至礦體中部，縮短上分段回采聯(lián)道長度，減少上下分段貫通范圍與暴露面積，降低下方作業(yè)的安全風(fēng)險。

3.調(diào)整回采順序

3.1針對部分巖石穩(wěn)定性差，頂板層理、節(jié)理等較為發(fā)育，生產(chǎn)作業(yè)過程中片幫冒頂風(fēng)險大采場，采用進(jìn)路式采礦，分層回采結(jié)束即接頂充填。

3.2盤區(qū)正常開采或轉(zhuǎn)段時因圍巖條件差，導(dǎo)致工程無法進(jìn)入，采用繞采的方式，從礦體下盤施工繞道至礦體上盤后，再進(jìn)行退采。

3.3組織好分段內(nèi)各盤區(qū)回采循環(huán)，保持均衡上升，避免相鄰采場充填水影響開采安全性；同時在同一分段內(nèi)采用跳采跳充的方式，利用備采盤區(qū)將充填水進(jìn)行隔離，減少充填水的滲透量。

4.增加安全措施。于礦體下盤位置施工泄水孔至距離充填體1-2m的位置，將充填水沿泄水孔引出，降低充填體壓力對礦柱的破壞，同時縮短充填盤區(qū)脫水周期，提高充填體脫水效果。

六、結(jié)論

大紅山鐵礦通過以上幾種方式對點柱式上向分層充填法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，經(jīng)長期試驗與應(yīng)用，確保破碎圍巖條件下礦體的回收，避免礦體資源浪費，提高了礦石回采率，保障了開采安全性，效果顯著。

【參考文獻(xiàn)】

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