周佳琦,李景波,尹旭巖

(1.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院 福建福州 350108;2.山東黃金金創(chuàng)集團(tuán)大柳行金礦,山東蓬萊市 265600;3.重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 重慶 400030)

上向水平分層干式充填采礦法在大柳行金礦的應(yīng)用?

周佳琦1,李景波2,尹旭巖3

(1.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院 福建福州 350108;2.山東黃金金創(chuàng)集團(tuán)大柳行金礦,山東蓬萊市 265600;3.重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 重慶 400030)

山東黃金大柳行金礦屬于急傾斜極薄礦體,其開采一直受到礦體厚度的制約,針對(duì)其原留礦法資源回收困難,采礦效率差,采場經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不理想等問題,提出了上向水平分層干式充填采礦法,并確定了切割、回采工藝,采場試驗(yàn)表明,該采礦方法應(yīng)用效果良好,經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到顯著提升,貧化率下降到9%,損失率下降到8%,可為同類礦山開采提供參考。

充填采礦;急傾斜極薄礦體;上向水平分層采礦法

0 前 言

我國正在開采的黃金礦山中,急傾斜極薄礦脈占有很大一部分比重,開采此類礦山一直存在諸多亟待解決的問題。這些問題主要是由于礦體賦存條件的特殊性,不可改變性造成的,例如:

(1)資源回收率低。受礦體成礦因素以及其他地質(zhì)因素影響,該類礦體厚度常小于1m,礦脈分支復(fù)雜,礦巖界限不規(guī)則,回采時(shí),廢石混入率大,礦體邊界難以控制,資源貧損嚴(yán)重,回收率不理想。

(2)作業(yè)安全難以保障。由于礦體厚度薄,作業(yè)空間狹小,當(dāng)使用留礦采礦法回采此類礦體時(shí),依靠留礦堆控制地壓,工人仍需站在礦堆上進(jìn)行作業(yè),安全得不到保障。

(3)資金周轉(zhuǎn)困難。該礦采用的留礦法在大量放礦之前積壓大量礦石,以此常造成配礦困難,導(dǎo)致企業(yè)資金周轉(zhuǎn)困難。

山東黃金金礦集團(tuán)有限公司大柳行金礦奄口礦區(qū)黃金儲(chǔ)量豐富,礦體品位高,但受到急傾斜極薄礦體賦存條件的掣肘,一直以來生產(chǎn)能力得不到提升,資源回收情況不甚樂觀,為更好的回收利用該礦黃金資源,增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,延長礦山服務(wù)年限,該礦決定對(duì)原有采礦方法進(jìn)行變更。為此提出了上向水平分層干式充填采礦法,生產(chǎn)實(shí)踐表明,采用該采礦方法,損失貧化率得到了顯著改善,生產(chǎn)能力以及工作強(qiáng)度也得到了明顯好轉(zhuǎn)。

1 地質(zhì)工程概況

山東黃金金創(chuàng)集團(tuán)有限公司大柳行金礦奄口568井礦區(qū)礦體總體產(chǎn)狀213°,平均傾角67°,平均厚度0.6m,屬于急傾斜極薄礦體。礦區(qū)礦體受構(gòu)造蝕變帶控制,賦礦巖性為黃鐵絹英巖化碎裂巖及石英脈,礦床連續(xù)性好,無夾石。巖石堅(jiān)固性系數(shù)高,穩(wěn)定性較好,無不良地質(zhì)作用。圍巖穩(wěn)固性一般。礦床水文地質(zhì)條件簡單,主要為構(gòu)造裂隙水、斷層裂隙水等,對(duì)井下施工作業(yè)影響較小。

2 礦山開采現(xiàn)狀

礦山此前主要使用的采礦方法是留礦采礦法。

采場長度40～50m,寬為礦體厚度,中段高40 m,預(yù)留6m間柱和3m頂柱。采切工程主要包括脈外運(yùn)輸巷、出礦巷、回風(fēng)平巷、回風(fēng)井以及人行通風(fēng)天井的施工?；夭呻S切割拉底形成落礦自由面開始逐層向上回采,采場作業(yè)利用貫穿風(fēng)流通風(fēng)。每次回采局部放礦后,需保證平場、撬頂工作質(zhì)量。局部放礦量一般為崩落礦石的1/3,使回采工作面始終保持2.0～2.5m左右作業(yè)空間。整個(gè)采場回采結(jié)束時(shí),再進(jìn)行最終放礦。

評(píng)價(jià):該法隨礦山開采深度不斷下降,地壓管理愈發(fā)困難,且礦脈厚度變化嚴(yán)重,采場損失貧化難以控制,工人平場工作強(qiáng)度高。積壓礦石時(shí)間長,影響礦山正常資金周轉(zhuǎn)。

3 上向水平分層干式充填采法

試驗(yàn)采場位于奄口568盲井六中段－19線,采用上向水平分層干式充填采礦法(見圖1),沿礦脈走向布置,不留間柱,僅設(shè)一底柱,礦房中部布置一順路溜礦井、一充填井以及一順路人行天井。隨回采作業(yè)的進(jìn)行,依作業(yè)空間靈活崩落圍巖用以充填空區(qū),礦石經(jīng)溜井溜放至采場底部運(yùn)輸巷道裝車運(yùn)走。

圖1 上向水平分層干式充填采礦法

3.1 礦房結(jié)構(gòu)尺寸

試驗(yàn)采場沿走向布置,長為60m,底柱高度取4 m,相鄰采場不留間柱,僅充填時(shí)在采場兩側(cè)設(shè)混凝土板墻,以降低損失貧化。

3.2 采準(zhǔn)切割工程

現(xiàn)階段試驗(yàn)采場范圍內(nèi)的沿脈巷已經(jīng)形成,試驗(yàn)采場的采準(zhǔn)工程在現(xiàn)有已完工程基礎(chǔ)上進(jìn)行。沿脈巷斷面尺寸為2.0m×2.0m的1/3三心拱,布置于下盤－585m水平,用于出礦。從盲井六中段沿脈巷到出礦巷進(jìn)入礦體并向上掘進(jìn)順路人行天井和溜礦井至－585m水平頂板上方4m位置,留出底柱,順路人行天井和溜礦井用6mm厚的原型鋼板順路架設(shè),施工好后即可進(jìn)行切割拉底工作并形成自由面。切割拉底工程結(jié)束后,即可在切割水平搭設(shè)人工假底,在礦房底柱上膠結(jié)C20鋼筋砼假底,厚500mm。采用Φ12mm鋼筋,鋼筋網(wǎng)度為250 mm×250mm。人工假底搭設(shè)結(jié)束后,在切割水平上向掘進(jìn)斷面規(guī)格為1.8m×2m,角度約為62°的充填天井。全部采切工程的采切比約為14m/kt,各主要采切工程工程量如表1所示。

表1 采切工程量

3.3 回采工藝

3.3.1 回采順序

使用7655氣腿式鑿巖鉆機(jī)由拉底空間開始向上打孔,上向依次分層爆破回采,分層回采高度取2 m。每一分層回采結(jié)束后在落礦前于采場內(nèi)鋪設(shè)舊膠布,回收粉礦,防止混入廢石,降低損失貧化率。當(dāng)每一分層礦石回采結(jié)束后,在相鄰采場間砌筑混凝土隔墻,隔墻厚度取0.8～1.0m,再進(jìn)行廢石充填。待礦房礦石回采完畢后,結(jié)合礦區(qū)和中段規(guī)劃,再回收底板4m厚的礦石。

3.3.2 鑿巖爆破

鑿巖時(shí)主要使用7655型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆鑿與礦體傾向平行的上向扇形深孔,孔徑38mm,孔深2.2 m,排距0.8m,孔底距0.8m。爆破時(shí)采用孔內(nèi)延期微差逐孔爆破技術(shù),于孔內(nèi)中部放置藥包,并采用毫秒延遲塑料導(dǎo)爆管,將二號(hào)巖石乳化炸藥以不耦合裝藥的形式置入炮孔。出礦塊度按照規(guī)定要小于300mm,采場內(nèi)遇不穩(wěn)固情況時(shí)可采用短錨桿,錨網(wǎng)或圓木進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

3.3.3 通 風(fēng)

盲井六中段新鮮風(fēng)流從下盤的脈內(nèi)巷以及順路人行天井進(jìn)入－19線南北側(cè)的試驗(yàn)采場,在充分沖刷工作面之后,污風(fēng)經(jīng)由回風(fēng)井通過主扇風(fēng)機(jī)排出至地表。

3.3.4 出 礦

礦房內(nèi)爆落的礦石經(jīng)溜井下放至盲井六中段的出礦水平即－586m水平,并通過沿脈巷將礦石提升至地表。采場崩落的大塊礦石需進(jìn)行二次鉆孔爆破破碎。

3.3.5 地壓管理

礦房在通風(fēng)結(jié)束后,可進(jìn)入礦房對(duì)頂板進(jìn)行安全檢查并處理危石、浮石。局部圍巖不穩(wěn)固時(shí)可考慮選擇采用錨桿對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)處理,錨桿長度2.0 m,錨桿間距隨礦巖穩(wěn)固情況可進(jìn)行調(diào)整,正常情況下錨桿網(wǎng)度為:排距1.5m,孔距1m,圍巖破碎可加掛金屬網(wǎng)。由于大柳行金礦奄口568井礦巖較為穩(wěn)固并且是采用充填采礦法回收礦石,因而地壓管理工作較為簡單,但在進(jìn)行地壓管理時(shí)仍要做到:采空區(qū)充填時(shí),及時(shí)檢查充填作業(yè)情況,確保充填質(zhì)量并定期對(duì)沿脈巷、出礦巷以及采場作業(yè)區(qū)域頂板進(jìn)行全面檢查維護(hù),及時(shí)進(jìn)行撬毛。不符合要求的支護(hù)工程,責(zé)令現(xiàn)場工作人員及時(shí)處理或返工。

3.3.6 通訊及照明

(1)運(yùn)輸巷道上每隔5m至少要設(shè)1個(gè)照明燈泡。

(2)采場天井每個(gè)天井口平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)照明燈泡。

(3)每個(gè)采場都要有一套完整的通訊設(shè)備。3.3.7 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該礦在試驗(yàn)采場使用上向水平分層采礦法,采場生產(chǎn)能力上達(dá)到45t/d,采礦貧化率下降到9%,損失率下降到8%,采場千噸采切比14m/kt,采出礦石量13299t,其中金屬量43.89kg,經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提升明顯。

4 結(jié) 論

通過對(duì)上向水平分層干式充填采礦法的試驗(yàn)應(yīng)用,大柳行金礦唵口568盲井六中段－19線南北試驗(yàn)采場取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,主要體現(xiàn)在以下方面:

(1)采場技術(shù)指標(biāo)得到顯著提升,損失貧化率降到9%和8%,資源回收率提高。

(2)采切,回采作業(yè)施工簡單,管理方便,工人勞動(dòng)強(qiáng)度得到明顯改善。

(3)資金流轉(zhuǎn)通暢,礦石隨采隨出,采場內(nèi)不再積壓礦石,企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)資金鏈得到保障。

(4)地壓管理強(qiáng)度上升,隨該礦開采深度下降,改善了留礦法地壓管理難的問題。

[1]王 莉,明世祥,張永達(dá),等.機(jī)械化上向水平分層充填連續(xù)采礦法在某金礦的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2015,35(07): 5-8.

[2]李中彪.削壁充填采礦法在桂花銅礦緩傾斜極薄礦體中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2012,12(03):7-10.

[3]常榮鳳,景宏祥.削壁充填采礦法在金渠金礦的試驗(yàn)與應(yīng)用[J].黃金,2009(08):27-30.

[4]尹升華,吳愛祥.緩傾斜中厚礦體采礦方法現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].金屬礦山,2007(12):10-13.

[5]李興尚,吳法春,許家林.上向水平分層充填采礦法的優(yōu)化研究[J].金屬礦山,2006(04):1-3,6.

[6]宋 健,王福才,安長保.急傾斜極薄礦體采礦方法選擇中的多目標(biāo)灰色決策[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào),1998(06):90-92.

[7]周君才,宦秉煉.穩(wěn)固圍巖急傾斜極薄礦體中降低礦損貧化的途徑[J].云南冶金,1988(02):18-20,28.

[8]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 1986.

[9]采礦手冊編輯委員會(huì).采礦手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

[10]鄭友富,王洪武,曾 晟,等.基于FLAC3D上向水平分層充填采礦法數(shù)值模擬[J].云南冶金,2008,(04):10-13.

2017-04-14)

周佳琦(1995－),男,吉林四平人,主要從事金屬礦床地下開采研究,Email:741316356＠qq.com。

福建省教育廳青年科研項(xiàng)目(JA15073).