李小元,陳坤銳
(凡口鉛鋅礦, 廣東韶關(guān)市 512325)
淺談凡口鉛鋅礦頂?shù)字夭?/p>
李小元,陳坤銳
(凡口鉛鋅礦, 廣東韶關(guān)市 512325)
通過(guò)分析凡口鉛鋅礦頂?shù)字夭砂踩y度大的原因,相應(yīng)提出一些改進(jìn)措施,有針對(duì)性地在回采底柱上部拉底采場(chǎng)時(shí)加強(qiáng)改進(jìn),同時(shí)在回采頂?shù)字鶗r(shí)采取跟進(jìn)措施,從而確保安全回采頂?shù)字?/p>
礦柱回采;人工假底;充填接頂;無(wú)底柱后退式分段深孔爆破采礦法
凡口鉛鋅礦經(jīng)過(guò)50年的開(kāi)采,在-240m以上中段留下了一大批頂?shù)字?這些頂?shù)字V石品位高、總量較大,對(duì)補(bǔ)充礦山日益枯竭的資源、增加礦山的經(jīng)濟(jì)效益,提高礦山資源的利用率、延續(xù)礦山開(kāi)采年限有不可替代的作用。頂?shù)字V石作為滯后開(kāi)采資源,地質(zhì)條件復(fù)雜,特別是受周圍環(huán)境的影響,部分地質(zhì)條件已經(jīng)發(fā)生了較大變化,同時(shí)其周邊工程復(fù)雜,回采條件受到較大限制,不可確定因素較多,增大了頂?shù)字夭呻y度。
頂?shù)字a(chǎn)生及存在原因就是為了能多中段同時(shí)開(kāi)采,提高礦山回采效率。上部采場(chǎng)拉底回采完后,即破壞了礦石的受力結(jié)構(gòu)及整體穩(wěn)定性,受爆破影響,礦巖穩(wěn)固性及礦石本身的整體粘性降低,同時(shí)頂?shù)字夭稍诶壮涮铙w下作業(yè),這些條件都加大了頂?shù)字夭傻陌踩y度。
(1)東區(qū)部分底柱采場(chǎng),底柱劃分時(shí)兩幫控制線與拉底層采場(chǎng)兩幫控制線一致,而不像獅嶺底柱采場(chǎng)頂板對(duì)應(yīng)兩拉底采場(chǎng),前者頂板拉底充填體僅受充填體膨脹張力產(chǎn)生的摩擦力作用,同時(shí),上部?jī)衫撞蓤?chǎng)本身除這種摩擦力外,兩者無(wú)任何骨架相連,這種結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致充填體整體冒落;而后者除兩者間有摩擦力外,每個(gè)拉底采場(chǎng)均有一部分為礦石或膠結(jié)充填體支撐,只要其充填體的強(qiáng)度大于其抗剪強(qiáng)度,則充填體不會(huì)整體下沉導(dǎo)致冒落。
(2)兩拉底層交界處,因?yàn)殚g柱在拉底時(shí)為避免破壞礦房拉底層充填體,靠充填體的底板礦石打眼時(shí)沒(méi)有到位,容易形成一隨采場(chǎng)走向的、厚度及高度均約0.3~0.4m的殘礦,這種殘礦沒(méi)有足夠破碎,難以與拉底層充填體形成類似混凝土的結(jié)構(gòu),同時(shí)其所受的約束力也僅有兩旁充填體的張力,強(qiáng)度較差,在揭露時(shí),這種三角狀殘礦在受到爆破震動(dòng)后極易冒落,同時(shí)破壞了整個(gè)充填體的受力平衡,由此導(dǎo)致充填體的一部分被破壞。
(3)-240m以上中段底柱很大部分為FDQ底柱或者是留礦法底柱,這兩類底柱的相同之處是均在礦石里擴(kuò)漏,同時(shí)因?yàn)榈V石安息角或人為原因,導(dǎo)致漏斗內(nèi)遺留了大量殘礦,特別是留礦法更加明顯,這類殘礦因出礦后無(wú)人進(jìn)入觀測(cè),其厚度無(wú)從可知。Sh-160mS1#留礦法底柱在回采完一分段底柱后,頂板還留有大量殘礦,主要集中在漏斗范圍,充填接頂后,從二分段重新拉底也只能邊打邊探,回采非常被動(dòng);同時(shí)FDQ采場(chǎng)及留礦法采場(chǎng)出礦后,因?yàn)榘踩蛩赜绊?一者無(wú)法鋪設(shè)地網(wǎng)等底部結(jié)構(gòu),充填質(zhì)量較差,二者無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)圖,資料不是很詳細(xì),更是增大了回收殘礦的難度。
(4)回采完礦房底柱后,必須對(duì)其接頂充填,但是因?yàn)闆](méi)有充填天井,同時(shí)充填體脫水時(shí)充填料下沉等影響,無(wú)法對(duì)礦房底柱接頂充填,在回采礦柱底柱時(shí),上部拉底層充填體全部懸空,沒(méi)有支撐點(diǎn),對(duì)回采造成極大的安全隱患。Jb-80m9-9#副底柱回采時(shí),西幫9#底柱沒(méi)有接頂,造成頂板大面積懸空發(fā)生充填體冒落。
(5)凡口礦底柱實(shí)體厚度約8.0m,采場(chǎng)破頂后底柱一般分為兩層回采,第一層壓頂后至少預(yù)留3.0m待第二層破頂回采。在回采底柱第二層時(shí),特別是分段后退式回采時(shí),若底柱周邊沒(méi)有穿脈,在回采第二段以后的礦石時(shí),通風(fēng)條件受到極大的限制,例如Sh-240mN6#底柱,西頭靠近主巷,東頭連接回風(fēng)巷,因?yàn)榘踩蚝笸耸交夭?第一段出礦后,若不留通道通回風(fēng)巷則炮煙返出主巷,影響范圍較廣,但同時(shí)考慮到充填隊(duì)無(wú)法在結(jié)構(gòu)很破碎的充填體下立通風(fēng)巷,空?qǐng)鲵?yàn)收時(shí)決定回填好后即回采西頭,等西頭出礦后一次充填,但在西頭壓頂完后,在處理交界處的頂板時(shí),充填體發(fā)生冒落。
(1)拉底層在拉底過(guò)程中,受作業(yè)班組技能的影響,拉底層凹凸不平,特別是有較大上坡或降坡時(shí),這種情況更加嚴(yán)重,測(cè)量人員若沒(méi)有按實(shí)測(cè)量則嚴(yán)重影響資料的準(zhǔn)確度,對(duì)底柱破頂回采造成嚴(yán)重的后果,或找邊高度不夠造成補(bǔ)償空間太小,無(wú)法正常壓頂,或者預(yù)留安全破頂厚度不夠,容易發(fā)生冒落。Sh-240mS2#底柱資料提供的采后空高為5.7 m,但是東頭回采時(shí),實(shí)際采后空高平均達(dá)7.5m,給壓頂過(guò)程產(chǎn)生較大不便;Sh-240mN9-10#底柱資料與實(shí)際相差約0.6m,預(yù)留破頂厚度較小,造成采場(chǎng)冒落。
(2)拉底層清場(chǎng)不干凈,局部留有礦石,容易造成殘礦。這種情況在底柱開(kāi)口壓頂過(guò)程中容易造成一種假象,打鉆裝藥時(shí)將炸藥裝到殘礦中,導(dǎo)致殘礦雖然被爆下,但卻容易破壞充填體,人為造成一個(gè)應(yīng)力集中點(diǎn),致使該處充填體極易冒落。Sh-240mS2#底柱在西頭開(kāi)口壓頂時(shí),因?yàn)檫@種殘礦影響破壞了充填體,致使充填體冒落,既造成了貧化,也對(duì)安全回采造成影響。
(3)拉底采場(chǎng)在墊坡過(guò)程中,個(gè)別工區(qū)、隊(duì)為圖方便,沒(méi)有將墊坡的渣或者礦石清理干凈即進(jìn)行充填,底柱回采時(shí),揭露該墊坡后,人為造成一個(gè)破碎帶,這不僅是一個(gè)安全隱患,同時(shí)為此進(jìn)行的安全處理工作,諸如鐵絲網(wǎng)錨護(hù)等,無(wú)疑也增加了采礦成本。Sh-240m四分段回采S2#副底柱時(shí),揭露-200mS1-2#試驗(yàn)采場(chǎng)上坡墊渣,該墊渣被揭露后冒落混在礦石中,造成貧化。
除嚴(yán)格執(zhí)行凡口鉛鋅礦采礦技術(shù)規(guī)程外,根據(jù)自身回采頂?shù)字?jīng)驗(yàn)提出一些改進(jìn)措施及建議。
(1)回采FDQ采場(chǎng)時(shí),將在礦石中擴(kuò)漏改為臺(tái)車先回采一分層后,構(gòu)筑人工假底(見(jiàn)圖1),同時(shí)對(duì)間柱采場(chǎng)推廣無(wú)底柱采礦法。圖1中充填體斜角根據(jù)礦石的安息角決定,這種人工假底一方面避免了回采底柱的安全隱患,避免了大塊堵塞漏斗口,造成無(wú)法正常出礦的情況,同時(shí)可大大降低損失率,應(yīng)用該底部結(jié)構(gòu)在回采-600mN4-5#采場(chǎng)時(shí)損失率不到1%。
圖1 人工假底示意
無(wú)底柱后退式分段深孔爆破采礦法在凡口礦間柱采場(chǎng)得到大力推廣,該方法采用在上部分段掘硐室作為鑿巖硐室,往下打下向中深孔,下部硐室采用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦。這種采礦方法從根本上解決了底柱問(wèn)題。
(2)充填接頂問(wèn)題。凡口礦一般拉底層鋪設(shè)地網(wǎng),第二層立脫水井,為方便充填接頂,在礦房拉底層充填時(shí),預(yù)留一較小的充填井,規(guī)格尺寸為0.5m×0.5m(長(zhǎng)×寬),但為保證底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,需要在充填小井旁加密底部結(jié)構(gòu)的鋼筋網(wǎng)度,第二層立脫水井時(shí),按脫水井通道規(guī)格將充填小井延伸至進(jìn)路,在充填接頂時(shí),可以沿此通道接管通過(guò)充填小井接頂充填(見(jiàn)圖2)。
圖2 充填小井示意
(3)拉底層在鋪設(shè)地網(wǎng)時(shí),離底板約30mm高度拉鋼絲繩,這種鋼絲繩的主要作用是在充填時(shí)固定竹架,在回采過(guò)程中,鋼絲繩下方的充填體容易脫層而冒落,而在鋼絲繩交接處多加1條水泥錨桿,既可以作為充填體內(nèi)筋,同時(shí)只要這種水泥錨桿的網(wǎng)度足夠的話,又可以保證鋼絲繩下方的充填體不致因?yàn)槊搶佣奥湓斐韶毣???招腻^桿1條價(jià)格約50元,相同長(zhǎng)度的螺紋鋼不到10元,根據(jù)凡口技術(shù)規(guī)程規(guī)定1.5條錨桿/m2的要求,50m長(zhǎng)的拉底采場(chǎng)(約400m2),采用螺紋鋼作為內(nèi)筋時(shí),比采用空心錨桿同比可節(jié)約24000元,同時(shí)其力學(xué)性能與空心錨桿無(wú)異。
(4)頂?shù)字夭森h(huán)境均在充填體下,所以充填體質(zhì)量的好壞直接影響到頂?shù)字幕夭?凡口礦在鋪設(shè)地網(wǎng)時(shí),主體是竹架,同時(shí)每捆竹架中多加1條空心錨桿,主要是為了加強(qiáng)充填體的整體強(qiáng)度,同時(shí)作為類似混凝土的主筋,主要承受拉力,所以不論從經(jīng)濟(jì)方面還是從充填體的結(jié)構(gòu)方面,廢舊鋼管的優(yōu)越性都大于空心錨桿,為加強(qiáng)充填體的整體抗拉強(qiáng)度,可以選用廢舊鐵管代替空心錨桿。
(5)為解決底柱分段回采通風(fēng)問(wèn)題,避免充填隊(duì)作業(yè)人員為留通風(fēng)聯(lián)道在充填體下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè),可購(gòu)進(jìn)鐵風(fēng)筒或類似鐵風(fēng)筒,有一定強(qiáng)度不致被充填料漿的壓力壓壞的預(yù)制構(gòu)件,在首段第二層充填至一定高度時(shí),預(yù)埋充填體中作為通風(fēng)聯(lián)道,以解決后段回采的通風(fēng)問(wèn)題。
隨著礦山開(kāi)采往深部延伸,會(huì)產(chǎn)生更多的頂?shù)字?為減少頂?shù)字_(kāi)采的安全難度,避免重復(fù)上部中段頂?shù)字牟蛔?希望本文建議對(duì)回采頂?shù)字鸬浇梃b作用。
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2009-07-15)
李小元(1983-),男,湖南衡山人,助理工程師,主要從事采礦技術(shù)管理及現(xiàn)場(chǎng)管理工作,Email:lixiaoyuan11@163.com。