淺談凡口鉛鋅礦頂?shù)字夭?/h1>
2010-11-17 03:06李小元陳坤銳
采礦技術 2010年3期
李小元,陳坤銳
(凡口鉛鋅礦, 廣東韶關市 512325)
淺談凡口鉛鋅礦頂?shù)字夭?/p>
李小元,陳坤銳
(凡口鉛鋅礦, 廣東韶關市 512325)
通過分析凡口鉛鋅礦頂?shù)字夭砂踩y度大的原因,相應提出一些改進措施,有針對性地在回采底柱上部拉底采場時加強改進,同時在回采頂?shù)字鶗r采取跟進措施,從而確保安全回采頂?shù)字?/p>
礦柱回采;人工假底;充填接頂;無底柱后退式分段深孔爆破采礦法
凡口鉛鋅礦經過50年的開采,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,對補充礦山日益枯竭的資源、增加礦山的經濟效益,提高礦山資源的利用率、延續(xù)礦山開采年限有不可替代的作用。頂?shù)字V石作為滯后開采資源,地質條件復雜,特別是受周圍環(huán)境的影響,部分地質條件已經發(fā)生了較大變化,同時其周邊工程復雜,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。
1 回采難度原因分析
1.1 地質條件原因
頂?shù)字a生及存在原因就是為了能多中段同時開采,提高礦山回采效率。上部采場拉底回采完后,即破壞了礦石的受力結構及整體穩(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。
1.2 技術方面原因
(1)東區(qū)部分底柱采場,底柱劃分時兩幫控制線與拉底層采場兩幫控制線一致,而不像獅嶺底柱采場頂板對應兩拉底采場,前者頂板拉底充填體僅受充填體膨脹張力產生的摩擦力作用,同時,上部兩拉底采場本身除這種摩擦力外,兩者無任何骨架相連,這種結構易導致充填體整體冒落;而后者除兩者間有摩擦力外,每個拉底采場均有一部分為礦石或膠結充填體支撐,只要其充填體的強度大于其抗剪強度,則充填體不會整體下沉導致冒落。
(2)兩拉底層交界處,因為間柱在拉底時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沒有到位,容易形成一隨采場走向的、厚度及高度均約0.3～0.4m的殘礦,這種殘礦沒有足夠破碎,難以與拉底層充填體形成類似混凝土的結構,同時其所受的約束力也僅有兩旁充填體的張力,強度較差,在揭露時,這種三角狀殘礦在受到爆破震動后極易冒落,同時破壞了整個充填體的受力平衡,由此導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漏,同時因為礦石安息角或人為原因,導致漏斗內遺留了大量殘礦,特別是留礦法更加明顯,這類殘礦因出礦后無人進入觀測,其厚度無從可知。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;同時FDQ采場及留礦法采場出礦后,因為安全因素影響,一者無法鋪設地網(wǎng)等底部結構,充填質量較差,二者無法準確測圖,資料不是很詳細,更是增大了回收殘礦的難度。
(4)回采完礦房底柱后,必須對其接頂充填,但是因為沒有充填天井,同時充填體脫水時充填料下沉等影響,無法對礦房底柱接頂充填,在回采礦柱底柱時,上部拉底層充填體全部懸空,沒有支撐點,對回采造成極大的安全隱患。Jb-80m9-9#副底柱回采時,西幫9#底柱沒有接頂,造成頂板大面積懸空發(fā)生充填體冒落。
(5)凡口礦底柱實體厚度約8.0m,采場破頂后底柱一般分為兩層回采,第一層壓頂后至少預留3.0m待第二層破頂回采。在回采底柱第二層時,特別是分段后退式回采時,若底柱周邊沒有穿脈,在回采第二段以后的礦石時,通風條件受到極大的限制,例如Sh-240mN6#底柱,西頭靠近主巷,東頭連接回風巷,因為安全原因后退式回采,第一段出礦后,若不留通道通回風巷則炮煙返出主巷,影響范圍較廣,但同時考慮到充填隊無法在結構很破碎的充填體下立通風巷,空場驗收時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,充填體發(fā)生冒落。
1.3 人為與管理方面原因
(1)拉底層在拉底過程中,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,這種情況更加嚴重,測量人員若沒有按實測量則嚴重影響資料的準確度,對底柱破頂回采造成嚴重的后果,或找邊高度不夠造成補償空間太小,無法正常壓頂,或者預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,實際采后空高平均達7.5m,給壓頂過程產生較大不便;Sh-240mN9-10#底柱資料與實際相差約0.6m,預留破頂厚度較小,造成采場冒落。
(2)拉底層清場不干凈,局部留有礦石,容易造成殘礦。這種情況在底柱開口壓頂過程中容易造成一種假象,打鉆裝藥時將炸藥裝到殘礦中,導致殘礦雖然被爆下,但卻容易破壞充填體,人為造成一個應力集中點,致使該處充填體極易冒落。Sh-240mS2#底柱在西頭開口壓頂時,因為這種殘礦影響破壞了充填體,致使充填體冒落,既造成了貧化,也對安全回采造成影響。
(3)拉底采場在墊坡過程中,個別工區(qū)、隊為圖方便,沒有將墊坡的渣或者礦石清理干凈即進行充填,底柱回采時,揭露該墊坡后,人為造成一個破碎帶,這不僅是一個安全隱患,同時為此進行的安全處理工作,諸如鐵絲網(wǎng)錨護等,無疑也增加了采礦成本。Sh-240m四分段回采S2#副底柱時,揭露-200mS1-2#試驗采場上坡墊渣,該墊渣被揭露后冒落混在礦石中,造成貧化。
2 改進措施及建議
除嚴格執(zhí)行凡口鉛鋅礦采礦技術規(guī)程外,根據(jù)自身回采頂?shù)字涷炋岢鲆恍└倪M措施及建議。
(1)回采FDQ采場時,將在礦石中擴漏改為臺車先回采一分層后,構筑人工假底(見圖1),同時對間柱采場推廣無底柱采礦法。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,造成無法正常出礦的情況,同時可大大降低損失率,應用該底部結構在回采-600mN4-5#采場時損失率不到1%。
圖1 人工假底示意
無底柱后退式分段深孔爆破采礦法在凡口礦間柱采場得到大力推廣,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機出礦。這種采礦方法從根本上解決了底柱問題。
(2)充填接頂問題。凡口礦一般拉底層鋪設地網(wǎng),第二層立脫水井,為方便充填接頂,在礦房拉底層充填時,預留一較小的充填井,規(guī)格尺寸為0.5m×0.5m(長×寬),但為保證底部結構的穩(wěn)定,需要在充填小井旁加密底部結構的鋼筋網(wǎng)度,第二層立脫水井時,按脫水井通道規(guī)格將充填小井延伸至進路,在充填接頂時,可以沿此通道接管通過充填小井接頂充填(見圖2)。
圖2 充填小井示意
(3)拉底層在鋪設地網(wǎng)時,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固定竹架,在回采過程中,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筋,同時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為脫層而冒落造成貧化?？招腻^桿1條價格約50元,相同長度的螺紋鋼不到10元,根據(jù)凡口技術規(guī)程規(guī)定1.5條錨桿/m2的要求,50m長的拉底采場(約400m2),采用螺紋鋼作為內筋時,比采用空心錨桿同比可節(jié)約24000元,同時其力學性能與空心錨桿無異。
(4)頂?shù)字夭森h(huán)境均在充填體下,所以充填體質量的好壞直接影響到頂?shù)字幕夭?凡口礦在鋪設地網(wǎng)時,主體是竹架,同時每捆竹架中多加1條空心錨桿,主要是為了加強充填體的整體強度,同時作為類似混凝土的主筋,主要承受拉力,所以不論從經濟方面還是從充填體的結構方面,廢舊鋼管的優(yōu)越性都大于空心錨桿,為加強充填體的整體抗拉強度,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問題,避免充填隊作業(yè)人員為留通風聯(lián)道在充填體下長時間作業(yè),可購進鐵風筒或類似鐵風筒,有一定強度不致被充填料漿的壓力壓壞的預制構件,在首段第二層充填至一定高度時,預埋充填體中作為通風聯(lián)道,以解決后段回采的通風問題。
3 結 語
隨著礦山開采往深部延伸,會產生更多的頂?shù)字?為減少頂?shù)字_采的安全難度,避免重復上部中段頂?shù)字牟蛔?希望本文建議對回采頂?shù)字鸬浇梃b作用。
[1]李紀玉,劉雙建,陸愛珍.采場頂、底柱回采方法的探討[J].黃金科學技術,2002,(4).
[2]馬運亮,常青法.頂?shù)字謪^(qū)進路式采礦法試驗研究[J].黃金科學技術,2005,26(10).
[3]陶 勇,李明才.分層尾砂充填法采場頂?shù)字夭稍囼炑芯縖J].江西有色金屬,1998,(4).
[4]朱志彬,王新忠.雞冠嘴礦區(qū)頂?shù)字夭稍囼炑芯颗c應用[J].采礦技術,2007,7(2):16～18.
2009-07-15)
李小元(1983-),男,湖南衡山人,助理工程師,主要從事采礦技術管理及現(xiàn)場管理工作,Email:lixiaoyuan11@163.com。
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通過分析凡口鉛鋅礦頂?shù)字夭砂踩y度大的原因,相應提出一些改進措施,有針對性地在回采底柱上部拉底采場時加強改進,同時在回采頂?shù)字鶗r采取跟進措施,從而確保安全回采頂?shù)字?/p>
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凡口鉛鋅礦經過50年的開采,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,對補充礦山日益枯竭的資源、增加礦山的經濟效益,提高礦山資源的利用率、延續(xù)礦山開采年限有不可替代的作用。頂?shù)字V石作為滯后開采資源,地質條件復雜,特別是受周圍環(huán)境的影響,部分地質條件已經發(fā)生了較大變化,同時其周邊工程復雜,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。
1 回采難度原因分析
1.1 地質條件原因
頂?shù)字a生及存在原因就是為了能多中段同時開采,提高礦山回采效率。上部采場拉底回采完后,即破壞了礦石的受力結構及整體穩(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。
1.2 技術方面原因
(1)東區(qū)部分底柱采場,底柱劃分時兩幫控制線與拉底層采場兩幫控制線一致,而不像獅嶺底柱采場頂板對應兩拉底采場,前者頂板拉底充填體僅受充填體膨脹張力產生的摩擦力作用,同時,上部兩拉底采場本身除這種摩擦力外,兩者無任何骨架相連,這種結構易導致充填體整體冒落;而后者除兩者間有摩擦力外,每個拉底采場均有一部分為礦石或膠結充填體支撐,只要其充填體的強度大于其抗剪強度,則充填體不會整體下沉導致冒落。
(2)兩拉底層交界處,因為間柱在拉底時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沒有到位,容易形成一隨采場走向的、厚度及高度均約0.3～0.4m的殘礦,這種殘礦沒有足夠破碎,難以與拉底層充填體形成類似混凝土的結構,同時其所受的約束力也僅有兩旁充填體的張力,強度較差,在揭露時,這種三角狀殘礦在受到爆破震動后極易冒落,同時破壞了整個充填體的受力平衡,由此導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漏,同時因為礦石安息角或人為原因,導致漏斗內遺留了大量殘礦,特別是留礦法更加明顯,這類殘礦因出礦后無人進入觀測,其厚度無從可知。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;同時FDQ采場及留礦法采場出礦后,因為安全因素影響,一者無法鋪設地網(wǎng)等底部結構,充填質量較差,二者無法準確測圖,資料不是很詳細,更是增大了回收殘礦的難度。
(4)回采完礦房底柱后,必須對其接頂充填,但是因為沒有充填天井,同時充填體脫水時充填料下沉等影響,無法對礦房底柱接頂充填,在回采礦柱底柱時,上部拉底層充填體全部懸空,沒有支撐點,對回采造成極大的安全隱患。Jb-80m9-9#副底柱回采時,西幫9#底柱沒有接頂,造成頂板大面積懸空發(fā)生充填體冒落。
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1.3 人為與管理方面原因
(1)拉底層在拉底過程中,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,這種情況更加嚴重,測量人員若沒有按實測量則嚴重影響資料的準確度,對底柱破頂回采造成嚴重的后果,或找邊高度不夠造成補償空間太小,無法正常壓頂,或者預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,實際采后空高平均達7.5m,給壓頂過程產生較大不便;Sh-240mN9-10#底柱資料與實際相差約0.6m,預留破頂厚度較小,造成采場冒落。
(2)拉底層清場不干凈,局部留有礦石,容易造成殘礦。這種情況在底柱開口壓頂過程中容易造成一種假象,打鉆裝藥時將炸藥裝到殘礦中,導致殘礦雖然被爆下,但卻容易破壞充填體,人為造成一個應力集中點,致使該處充填體極易冒落。Sh-240mS2#底柱在西頭開口壓頂時,因為這種殘礦影響破壞了充填體,致使充填體冒落,既造成了貧化,也對安全回采造成影響。
(3)拉底采場在墊坡過程中,個別工區(qū)、隊為圖方便,沒有將墊坡的渣或者礦石清理干凈即進行充填,底柱回采時,揭露該墊坡后,人為造成一個破碎帶,這不僅是一個安全隱患,同時為此進行的安全處理工作,諸如鐵絲網(wǎng)錨護等,無疑也增加了采礦成本。Sh-240m四分段回采S2#副底柱時,揭露-200mS1-2#試驗采場上坡墊渣,該墊渣被揭露后冒落混在礦石中,造成貧化。
2 改進措施及建議
除嚴格執(zhí)行凡口鉛鋅礦采礦技術規(guī)程外,根據(jù)自身回采頂?shù)字涷炋岢鲆恍└倪M措施及建議。
(1)回采FDQ采場時,將在礦石中擴漏改為臺車先回采一分層后,構筑人工假底(見圖1),同時對間柱采場推廣無底柱采礦法。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,造成無法正常出礦的情況,同時可大大降低損失率,應用該底部結構在回采-600mN4-5#采場時損失率不到1%。
圖1 人工假底示意
無底柱后退式分段深孔爆破采礦法在凡口礦間柱采場得到大力推廣,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機出礦。這種采礦方法從根本上解決了底柱問題。
(2)充填接頂問題。凡口礦一般拉底層鋪設地網(wǎng),第二層立脫水井,為方便充填接頂,在礦房拉底層充填時,預留一較小的充填井,規(guī)格尺寸為0.5m×0.5m(長×寬),但為保證底部結構的穩(wěn)定,需要在充填小井旁加密底部結構的鋼筋網(wǎng)度,第二層立脫水井時,按脫水井通道規(guī)格將充填小井延伸至進路,在充填接頂時,可以沿此通道接管通過充填小井接頂充填(見圖2)。
圖2 充填小井示意
(3)拉底層在鋪設地網(wǎng)時,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固定竹架,在回采過程中,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筋,同時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為脫層而冒落造成貧化?？招腻^桿1條價格約50元,相同長度的螺紋鋼不到10元,根據(jù)凡口技術規(guī)程規(guī)定1.5條錨桿/m2的要求,50m長的拉底采場(約400m2),采用螺紋鋼作為內筋時,比采用空心錨桿同比可節(jié)約24000元,同時其力學性能與空心錨桿無異。
(4)頂?shù)字夭森h(huán)境均在充填體下,所以充填體質量的好壞直接影響到頂?shù)字幕夭?凡口礦在鋪設地網(wǎng)時,主體是竹架,同時每捆竹架中多加1條空心錨桿,主要是為了加強充填體的整體強度,同時作為類似混凝土的主筋,主要承受拉力,所以不論從經濟方面還是從充填體的結構方面,廢舊鋼管的優(yōu)越性都大于空心錨桿,為加強充填體的整體抗拉強度,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問題,避免充填隊作業(yè)人員為留通風聯(lián)道在充填體下長時間作業(yè),可購進鐵風筒或類似鐵風筒,有一定強度不致被充填料漿的壓力壓壞的預制構件,在首段第二層充填至一定高度時,預埋充填體中作為通風聯(lián)道,以解決后段回采的通風問題。
3 結 語
隨著礦山開采往深部延伸,會產生更多的頂?shù)字?為減少頂?shù)字_采的安全難度,避免重復上部中段頂?shù)字牟蛔?希望本文建議對回采頂?shù)字鸬浇梃b作用。
[1]李紀玉,劉雙建,陸愛珍.采場頂、底柱回采方法的探討[J].黃金科學技術,2002,(4).
[2]馬運亮,常青法.頂?shù)字謪^(qū)進路式采礦法試驗研究[J].黃金科學技術,2005,26(10).
[3]陶 勇,李明才.分層尾砂充填法采場頂?shù)字夭稍囼炑芯縖J].江西有色金屬,1998,(4).
[4]朱志彬,王新忠.雞冠嘴礦區(qū)頂?shù)字夭稍囼炑芯颗c應用[J].采礦技術,2007,7(2):16～18.
2009-07-15)
李小元(1983-),男,湖南衡山人,助理工程師,主要從事采礦技術管理及現(xiàn)場管理工作,Email:lixiaoyuan11@163.com。
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