瑯琊山銅礦頂柱回采實踐

李永明,周發明

(安徽省瑯琊山礦業總公司, 安徽滁州市 239000)

瑯琊山銅礦頂柱回采實踐

李永明,周發明

(安徽省瑯琊山礦業總公司, 安徽滁州市 239000)

礦體頂柱回采是在巖石應力相對集中的情況下進行,開采難度大,安全系數低。采用“上向分層間隔進路半膠結充填方法”回采頂柱,確保了施工安全,取得回收率 ＞85%、貧化率 ＜3%、采場生產能力 60～80 t/d,實現利稅 2500萬元的良好效果。

頂柱回采;間隔進路;膠結充填

瑯琊山銅礦是一個具有 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-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經濟效果。

1 礦體地質概況

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,礦體由于規模較小,地質變化較大等原因,-125 m中段未采。

由于成礦過程中閃長玢巖的穿插,巖體內部節理、裂隙發育,不同類型礦石及閃長玢巖、大理巖相互間雜,礦體整體結構差,特別是礦體中部有兩組走向 NW55°、傾向 NE、傾角 50°、長約 35 m的斷層穿插礦體內部。礦體及礦體東端部有一組走向為 NW55°、傾向 NE、傾角 40°～45°的斷層,斷層中間有滲水現象,導致整個礦柱安全狀況不太理想。

-95 m中段底板鋼筋混凝土設計標號為 150#,實際驗收標號不祥。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,采空區相對于該頂柱整體錯位。

2 采礦方法選取及應用

由于本礦頂柱回采時上下中段礦房均已回采,即使在尾砂充填體處理采空區的情況下,脈內應力集中現象也普遍存在。為確保安全,采礦方法選用上向分層間隔進路半膠結充填回采方案,即整個頂柱分兩層進路切割回采,膠結體與尾砂間隔充填。

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,有良好的作業條件;能使繁重的作業實現機械化;同時,要保證礦山能安全持續生產(如避免大規模地壓活動可能造成的破壞)。

(2)經濟上合理。礦石貧化損失小,采準工程量少,盡量利用已有的工程,經營費用低等。

(3)技術上可行。用常規法(礦山現有條件)能方便施工;便于管理;勞動生產率高;經濟技術指標較好。

(4)遵守有關法律、法規。

上述各項要求既相互聯系又相互制約,經過對各種方案的反復研究、論證,最后確定采用“脈內采準兩層”對該頂柱進行回采,該方案具有工藝簡單,回采強度較大,運輸距離短,成本較低,回采周期較短等優點。

2.2 采礦方案

脈內兩層采準方案是在下部礦房采空區充填接頂情況下(其上部 1 m用膠結充填),分兩層回采,第一層采高 3 m,脈內平巷運輸,共劃分為 13個采區回采(見圖1)。采區面積一般為 150～350 m2,以斜坡道為界兩翼間隔后退式回采;每個采區回采過程結束,同時掘進形成下一層運輸平巷;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,每個采區出礦完畢及時充填(膠結與尾砂間隔充填)。

圖1 -125 m中段 6號礦體頂柱回采工程布置(5線剖面)

2.3 采切工程布置

采準工程包括-95 m中段充填平巷、分層運輸平巷、斜坡道、充填井、人行通風井及放礦漏斗的掘進和構筑。采準工程布置原則和特點:

(1)采準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,采準分層運輸平巷采用脈內沿脈布置;

(3)整個頂柱考慮到均衡生產及安全因數,斜坡道布置在礦體中部 7線附近;

(4)出礦設備為 WJD-1型電動鏟運機,分層運輸平巷及切采進路規格為 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利用;

(6)每條切采進路兩端可同時施工,亦可單獨掘進;

(7)充填井及充填平巷先期施工完畢,以利于空區充填接頂。

2.4 施工順序

(2)第一期采準工程。前期準備工作結束后,依次施工斜坡道、4#斗;第一層運輸平巷;行人通風小井;兩翼間隔分區切采進路及部分第二分層運輸平巷。

(3)第二期采準工程。第一層回采結束后,施工順序為:漏斗升高;運輸平巷(部分);切采進路。

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備。切采進路及平巷炮眼深度為 2 m,鑿巖機臺班效率為 15～20 m,配置 2臺鑿巖機,鑿巖機備用量按 100%確定;每臺配置鑿巖工 1～2人。采用三班制作業,炮眼利用率不小于 80%,每循環進尺 1.8 m。第一層回采由于以刷幫為主,鑿巖機臺班效率為 35～40 m,每米炮孔崩礦量為 1～2.5 t。配置 3～4臺鑿巖機,備用量按100%確定,每臺配置鑿巖工1～2人,采用三班制作業,炮眼利用率不小于 80%。

(2)出礦。每個礦塊設計回采出礦能力為 200 t/d。采場內出礦以WJD-1型電動鏟運機為主,鏟運機平均運輸距離為 20～25 m,鏟運機每班作業時間約 4 h。采場下部采用振動漏斗放礦,電機車運輸到-125 m中段溜井。

(3)充填。-100 m以下采區(礦房)充填底部用尾砂,上部 1 m用膠結充填(設計抗壓強度為 5 MPa),并要求充分接頂。每個采區(礦柱)回采結束及時交充填,充填時為了充分接頂,在每個采區充填完 24 h后補充一次,充填作業可與其它工序平行作業,但以互不影響為前提條件。另外,可視充填難易程度,適當時在-95 m中段下盤運輸平巷打一些下向鉆孔輔助充填。

(4)通風。第二層運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,第二分層運輸平 巷可作為回風道,所以第一分層通風條件要好于第 二分層。為創造良好的通風條件,中部靠近運輸 平巷的原一充填井與充填平巷貫通。第二層每個采 區充填時,在原運輸平巷位置預埋直徑為 60 cm鋼 管,第二層回采時,每條進路平均有 10～15 m為獨頭掘進,必要時輔以強制通風(局扇),使之滿足礦柱回采界面內必要的風量要求。

2.6 主要技術經濟指標

主要技術經濟指標見表1。

表1 主要技術經濟指標

3 結 論

本礦柱回采歷時兩年,至截稿止,已安全無事故地結束全部回采工作,共回采礦量 8萬余噸,銅量1400 t,及金、銀、鐵等副產品,實現產值 6000萬元以上,消耗膠結體 15000 m3,尾砂充填體 12000 m3,實現利稅 2500萬元,效益可觀。

礦柱回采是在巖體原應力遭受破壞的情況下進行的,且中段礦柱處于高度受力狀態,回采難度大,安全系數低。由于本礦工程技術人員的潛心鉆研,科學合理地規劃設計,再加上施工管理工作具體而詳細,作業人員精心操作,使得礦柱資源得到充分的回收利用,產生了巨大的經濟效益和社會效益。實踐證明,采用“上向分層間隔進路半膠結充填”方法回采礦體頂柱,適合瑯琊山礦礦柱回采,在礦石和圍巖穩固性較差的礦房回采時,也可以借鑒采用。

[1] 張富民,等.采礦設計手冊(礦床開采卷)[M].北京:中國建筑工業出版社,1987.

[2] 張富民,等.采礦設計手冊(礦產地質卷)[M].北京:中國建筑工業出版社,1987.

[3] 解世俊.金屬礦床地下開采 [M].北京:冶金工業出版社,2008.

[4] GB16424-2006.金屬非金屬礦山安全規程[S].

[5] 蒯興宏.北礦區回收坑內殘留礦的實踐[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結構參數優化[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,從事礦山采礦技術設計管理工作,Email:QQ666328@163.com。