李永明,周發(fā)明

(安徽省瑯琊山礦業(yè)總公司, 安徽滁州市 239000)

瑯琊山銅礦頂柱回采實(shí)踐

李永明,周發(fā)明

(安徽省瑯琊山礦業(yè)總公司, 安徽滁州市 239000)

礦體頂柱回采是在巖石應(yīng)力相對(duì)集中的情況下進(jìn)行,開采難度大,安全系數(shù)低。采用“上向分層間隔進(jìn)路半膠結(jié)充填方法”回采頂柱,確保了施工安全,取得回收率 ＞85%、貧化率 ＜3%、采場(chǎng)生產(chǎn)能力 60～80 t/d,實(shí)現(xiàn)利稅 2500萬元的良好效果。

頂柱回采;間隔進(jìn)路;膠結(jié)充填

瑯琊山銅礦是一個(gè)具有 50余年開采歷史的中小型地下礦山,年采出礦 30萬 t,無底柱上向尾砂充填采礦法,鋼筋混凝土鋪底,礦房最終留 6 m頂柱。現(xiàn)-245 m以上水平礦體(礦房)已大部分開采完畢,部分礦體的頂柱回采工作也已成功開始,并取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1 礦體地質(zhì)概況

6#主礦體位于本礦勘探線 3～13線之間。-125 m中段分為,其中礦體(礦房)已開采至-100 m水平,-100 m水平以上保留礦柱至今,礦體由于規(guī)模較小,地質(zhì)變化較大等原因,-125 m中段未采。

由于成礦過程中閃長(zhǎng)玢巖的穿插,巖體內(nèi)部節(jié)理、裂隙發(fā)育,不同類型礦石及閃長(zhǎng)玢巖、大理巖相互間雜,礦體整體結(jié)構(gòu)差,特別是礦體中部有兩組走向 NW55°、傾向 NE、傾角 50°、長(zhǎng)約 35 m的斷層穿插礦體內(nèi)部。礦體及礦體東端部有一組走向?yàn)?NW55°、傾向 NE、傾角 40°～45°的斷層,斷層中間有滲水現(xiàn)象,導(dǎo)致整個(gè)礦柱安全狀況不太理想。

-95 m中段底板鋼筋混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為 150#,實(shí)際驗(yàn)收標(biāo)號(hào)不祥。東端部及、鋪底與否不詳。鋼筋混凝土底板以上至-68 m為尾砂充填的采空區(qū),采空區(qū)相對(duì)于該頂柱整體錯(cuò)位。

2 采礦方法選取及應(yīng)用

由于本礦頂柱回采時(shí)上下中段礦房均已回采,即使在尾砂充填體處理采空區(qū)的情況下,脈內(nèi)應(yīng)力集中現(xiàn)象也普遍存在。為確保安全,采礦方法選用上向分層間隔進(jìn)路半膠結(jié)充填回采方案,即整個(gè)頂柱分兩層進(jìn)路切割回采,膠結(jié)體與尾砂間隔充填。

2.1 回采方案選取原則

(1)安全。所選擇的方案必須保證工人在采礦過程中能夠安全生產(chǎn),有良好的作業(yè)條件;能使繁重的作業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化;同時(shí),要保證礦山能安全持續(xù)生產(chǎn)(如避免大規(guī)模地壓活動(dòng)可能造成的破壞)。

(2)經(jīng)濟(jì)上合理。礦石貧化損失小,采準(zhǔn)工程量少,盡量利用已有的工程,經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低等。

(3)技術(shù)上可行。用常規(guī)法(礦山現(xiàn)有條件)能方便施工;便于管理;勞動(dòng)生產(chǎn)率高;經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較好。

(4)遵守有關(guān)法律、法規(guī)。

上述各項(xiàng)要求既相互聯(lián)系又相互制約,經(jīng)過對(duì)各種方案的反復(fù)研究、論證,最后確定采用“脈內(nèi)采準(zhǔn)兩層”對(duì)該頂柱進(jìn)行回采,該方案具有工藝簡(jiǎn)單,回采強(qiáng)度較大,運(yùn)輸距離短,成本較低,回采周期較短等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 采礦方案

脈內(nèi)兩層采準(zhǔn)方案是在下部礦房采空區(qū)充填接頂情況下(其上部 1 m用膠結(jié)充填),分兩層回采,第一層采高 3 m,脈內(nèi)平巷運(yùn)輸,共劃分為 13個(gè)采區(qū)回采(見圖1)。采區(qū)面積一般為 150～350 m2,以斜坡道為界兩翼間隔后退式回采;每個(gè)采區(qū)回采過程結(jié)束,同時(shí)掘進(jìn)形成下一層運(yùn)輸平巷;第二層采高5 m至砼底板,跨度 6 m,也按兩翼間隔后退式回采,每個(gè)采區(qū)出礦完畢及時(shí)充填(膠結(jié)與尾砂間隔充填)。

圖1 -125 m中段 6號(hào)礦體頂柱回采工程布置(5線剖面)

2.3 采切工程布置

采準(zhǔn)工程包括-95 m中段充填平巷、分層運(yùn)輸平巷、斜坡道、充填井、人行通風(fēng)井及放礦漏斗的掘進(jìn)和構(gòu)筑。采準(zhǔn)工程布置原則和特點(diǎn):

(1)采準(zhǔn)工程布置盡量利用原有工程,且方便施工;

(2)考慮到減少貧化,采準(zhǔn)分層運(yùn)輸平巷采用脈內(nèi)沿脈布置;

(3)整個(gè)頂柱考慮到均衡生產(chǎn)及安全因數(shù),斜坡道布置在礦體中部 7線附近;

(4)出礦設(shè)備為 WJD-1型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī),分層運(yùn)輸平巷及切采進(jìn)路規(guī)格為 2.5 m×3.0 m;

(5) 除 4#斗為新掘外,其余 1#、2#、3#、5#斗均利用原有漏斗澆注升高后重復(fù)利用;

(6)每條切采進(jìn)路兩端可同時(shí)施工,亦可單獨(dú)掘進(jìn);

(7)充填井及充填平巷先期施工完畢,以利于空區(qū)充填接頂。

2.4 施工順序

(2)第一期采準(zhǔn)工程。前期準(zhǔn)備工作結(jié)束后,依次施工斜坡道、4#斗;第一層運(yùn)輸平巷;行人通風(fēng)小井;兩翼間隔分區(qū)切采進(jìn)路及部分第二分層運(yùn)輸平巷。

(3)第二期采準(zhǔn)工程。第一層回采結(jié)束后,施工順序?yàn)?漏斗升高;運(yùn)輸平巷(部分);切采進(jìn)路。

兩層回采均以斜坡道為中線,兩翼間隔后退式回采。第一層采高 3 m,主要以刷幫為主;第二層切采與降頂一次完成,切采結(jié)束后即投入充填工作。

2.5 主要回采工藝

(1)采礦。鑿巖采用淺眼落礦設(shè)備。切采進(jìn)路及平巷炮眼深度為 2 m,鑿巖機(jī)臺(tái)班效率為 15～20 m,配置 2臺(tái)鑿巖機(jī),鑿巖機(jī)備用量按 100%確定;每臺(tái)配置鑿巖工 1～2人。采用三班制作業(yè),炮眼利用率不小于 80%,每循環(huán)進(jìn)尺 1.8 m。第一層回采由于以刷幫為主,鑿巖機(jī)臺(tái)班效率為 35～40 m,每米炮孔崩礦量為 1～2.5 t。配置 3～4臺(tái)鑿巖機(jī),備用量按100%確定,每臺(tái)配置鑿巖工1～2人,采用三班制作業(yè),炮眼利用率不小于 80%。

(2)出礦。每個(gè)礦塊設(shè)計(jì)回采出礦能力為 200 t/d。采場(chǎng)內(nèi)出礦以WJD-1型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)為主,鏟運(yùn)機(jī)平均運(yùn)輸距離為 20～25 m,鏟運(yùn)機(jī)每班作業(yè)時(shí)間約 4 h。采場(chǎng)下部采用振動(dòng)漏斗放礦,電機(jī)車運(yùn)輸?shù)?125 m中段溜井。

(3)充填。-100 m以下采區(qū)(礦房)充填底部用尾砂,上部 1 m用膠結(jié)充填(設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為 5 MPa),并要求充分接頂。每個(gè)采區(qū)(礦柱)回采結(jié)束及時(shí)交充填,充填時(shí)為了充分接頂,在每個(gè)采區(qū)充填完 24 h后補(bǔ)充一次,充填作業(yè)可與其它工序平行作業(yè),但以互不影響為前提條件。另外,可視充填難易程度,適當(dāng)時(shí)在-95 m中段下盤運(yùn)輸平巷打一些下向鉆孔輔助充填。

(4)通風(fēng)。第二層運(yùn)輸平巷大部分在第一分層回采過程中形成,第一分層回采時(shí),第二分層運(yùn)輸平 巷可作為回風(fēng)道,所以第一分層通風(fēng)條件要好于第 二分層。為創(chuàng)造良好的通風(fēng)條件,中部靠近運(yùn)輸 平巷的原一充填井與充填平巷貫通。第二層每個(gè)采 區(qū)充填時(shí),在原運(yùn)輸平巷位置預(yù)埋直徑為 60 cm鋼 管,第二層回采時(shí),每條進(jìn)路平均有 10～15 m為獨(dú)頭掘進(jìn),必要時(shí)輔以強(qiáng)制通風(fēng)(局扇),使之滿足礦柱回采界面內(nèi)必要的風(fēng)量要求。

2.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 結(jié) 論

本礦柱回采歷時(shí)兩年,至截稿止,已安全無事故地結(jié)束全部回采工作,共回采礦量 8萬余噸,銅量1400 t,及金、銀、鐵等副產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值 6000萬元以上,消耗膠結(jié)體 15000 m3,尾砂充填體 12000 m3,實(shí)現(xiàn)利稅 2500萬元,效益可觀。

礦柱回采是在巖體原應(yīng)力遭受破壞的情況下進(jìn)行的,且中段礦柱處于高度受力狀態(tài),回采難度大,安全系數(shù)低。由于本礦工程技術(shù)人員的潛心鉆研,科學(xué)合理地規(guī)劃設(shè)計(jì),再加上施工管理工作具體而詳細(xì),作業(yè)人員精心操作,使得礦柱資源得到充分的回收利用,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。實(shí)踐證明,采用“上向分層間隔進(jìn)路半膠結(jié)充填”方法回采礦體頂柱,適合瑯琊山礦礦柱回采,在礦石和圍巖穩(wěn)固性較差的礦房回采時(shí),也可以借鑒采用。

[1] 張富民,等.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)(礦床開采卷)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987.

[2] 張富民,等.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)(礦產(chǎn)地質(zhì)卷)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987.

[3] 解世俊.金屬礦床地下開采 [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008.

[4] GB16424-2006.金屬非金屬礦山安全規(guī)程[S].

[5] 蒯興宏.北礦區(qū)回收坑內(nèi)殘留礦的實(shí)踐[J].金屬礦山,2007,(S):460～465

[6] 朱志彬,等.厚大礦體回采順序和采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J].金屬礦山,2007,(S):171～175.

2009-06-22)

李永明(1963-),男,安徽滁州人,工程師,從事礦山采礦技術(shù)設(shè)計(jì)管理工作,Email:QQ666328@163.com。