并中段分段鑿巖階段空場嗣后干式充填采礦法

胡訓華,陳林兵

(湖南有色新田嶺鎢業有限公司,湖南郴州 424421)

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并中段分段鑿巖階段空場嗣后干式充填采礦法

胡訓華,陳林兵

(湖南有色新田嶺鎢業有限公司,湖南郴州 424421)

文章分析了黃沙坪礦業分公司傳統上向水平分層充填采礦法存在的不足,詳細介紹了并中段分段鑿巖階段空場嗣后干式充填采礦的特點、結構尺寸、采準切割工程施工、礦房回采及間、底柱的處理方案。通過工業實踐表明,該方法達到了安全、高效回采該區域內多金屬礦體的目的,可以在類似礦山中推廣使用。

并中段;分段鑿巖;階段空場;嗣后充填

空場法是有色金屬礦山中應用最早、最廣泛、技術上最成熟的采礦方法,該采礦方法采用比率達55.7%,隨著鑿巖、出礦設備的發展,空場法采用比率有增大趨勢,但該法要預留間柱,間柱回采難度大,礦石損失大。綜合充填采礦法的優點,采取嗣后干式充填方案,并中段對礦體進行回采,減少了一個底部結構,從而有效地解決了間柱回采和降低損失率的問題。

1 傳統上向式干式充填采礦法存在的問題

上向分層干式充填采礦法從使用以來,由于其勞動強度大,生產能力低,人員暴露在采空區下作業,不安全、成本高等因素,逐漸被其它采礦法所替代。自20世紀70年代后,從國外引進尾砂膠結充填技術及無軌自行設備,使充填采礦法發展到機械化充填水平,使用范圍在高價值礦山中逐漸擴大。黃沙坪礦業分公司鎢鉬錫鉍多金屬礦體品位低,屬低價值厚大礦體,傳統上向分層干式充填采礦法難以滿足高效安全回采的要求。

上向分層充填法是在中段中自下而上水平分層對礦體進行回采,隨工作面向上推進,逐層充填采空區,并留出繼續上采的工作空間。充填體維護兩幫圍巖,并作為上采的工作平臺。崩落的礦石落在充填體表面上,用機械方式將礦石運至溜井。

2 方法特點及結構尺寸

當礦體為直立厚大礦體時,為了提高回收率、降低采準切割工程量、加大礦塊的生產能力,通常中段高度一般設定為60～70 m。根據黃沙坪礦中段開拓的實際情況,考慮采用將兩個中段并為一個中段進行回采的設計方案。

方案沿走向布置時結構及尺寸如圖1所示。

3 采準切割

根據黃沙坪礦目前的施工設備和技術條件,底部結構采用普通法施工,采準的鑿巖用YT-24和01 -45型鑿巖機,出碴用30 kW和5.5 kW電耙。采準的順序:階段運輸平巷→裝礦穿脈→溜礦井,底柱內人行通風天井→電耙道→斗川,電耙硐室與底柱內人行通風天井的聯絡平巷,電耙道尾部聯絡平巷→塹溝平巷→礦房中央切割通風天井、房間柱的人行通風天井→充填穿脈→分段鑿巖平巷→切割平巷。

圖1 回采方案

各采準工程規格為:在底柱內,沿走向布置2條電耙道,當礦體厚度小于8 m時,則應采用1條電耙道,電耙道規格為2×2 m2,單側配斗穿,斗穿交錯布置,電耙道間距為10 m,電耙硐室布置在房間柱內,電耙道與中段運輸平巷的連通方式有兩種,其一為通過裝礦穿脈、溜礦井連通,以保證礦石運輸通暢,其二為通過裝礦穿脈、人行通風天井以及聯絡平巷連通,以人員材料安全通行,兩條電耙道之間在尾部也通過聯絡平巷連通,裝礦穿脈規格為2×2 m2,溜礦井規格為2×2 m2,人行通風天井規格為2×2 m2,聯絡平巷規格為2×2 m2;沿走向布置一條塹溝平巷,其規格為2.7×2.7 m2;塹溝平巷與電耙道通過斗川連通,斗川間距為7 m,斗川規格為2×2 m2;沿礦房中央和房間柱中央分別掘進切割天井和人行天井,切割天井規格為3×3 m2,人行天井規格為2×2 m2,切割天井和人行天井通過充填穿脈與上中段階段運輸平巷連通,充填穿脈規格為2×2 m2,充填穿脈相距15 m布置一條;塹溝平巷以上每隔12～15 m則沿走向掘進分段鑿巖平巷,其規格為2.7×2.7 m2;塹溝平巷和分段鑿巖平巷通過切割天井和人行天井連通;從塹溝平巷和分段鑿巖平巷掘切割穿脈,切割穿脈規格為2.7×2.7 m2。

該采礦法的采準切割工程量列于表1。

表1 采準切割工程量表

4 礦房回采

礦房回采包括鑿巖、裝藥爆破、出礦、支護、充填、通風等工序。

4.1 鑿 巖

采準切割工程完成后即可開始鑿巖。

采用YGZ-90鑿巖機在塹溝平巷和分段鑿巖平巷中鉆鑿上向扇形中深孔,中深孔的孔徑60～65 mm。打上向炮眼是目前國內采用分段鑿巖階段礦房法的礦山中使用最普遍的一種打眼方式,它崩落的礦石大塊較多,一般為了減少這種情況的發生,要控制炮孔的裝藥量、打眼方式、炮孔的一些參數等。

為使鑿巖過程中排粉順暢,水平孔應略微向上傾斜,傾角可取3°～5°,一般取3°。

鑿巖工在進行作業時,必須檢查工作面是否有無松石、盲炮、殘藥,發現后必須及時處理,嚴禁在松石下打眼。

為了避免二次破碎污濁風流影響鑿巖工作,一般情況下,一個礦房中的炮孔全部鉆鑿完后,再分次進行爆破。

首先在塹溝平巷和分段鑿巖平巷鉆鑿以切割天井為自由面的拉槽平行中深孔,拉槽中深孔的參數為:排距1.0 m,孔底距1.0 m。

其次在切割穿脈鉆鑿以切割槽為自由面的扇形中深孔,扇形中深孔的參數為:排距1.2 m,孔底距2.0～2.4 m。

最后在塹溝平巷和分段鑿巖平巷鉆鑿以切割穿脈爆破所形成的補償空間為自由面的扇形中深孔,扇形中深孔的參數為:排距1.2 m,孔底距2.0～2.4 m。

4.2 裝藥爆破

用2#巖石抗水銨銻炸藥為回采爆破炸藥,采用BQF-100型風動裝藥器裝藥,為了更好地利用炸藥能量,實現裝藥機械化,減少裝藥回彈,利用2#巖石抗水銨銻炸藥防水的特點,將炸藥中加入2%的清水,以增加炸藥的粘性和密度,加水后,炸藥密度為1.089 g/cm3,殉爆距離在30 mm左右。

裝藥前先用壓風清洗炮孔,然后測量孔深、傾角及偏差情況。按照現場實測,調整設計裝藥量和起爆順序,按調整后的設計要求進行裝藥。

裝藥器由4人操作,1人上藥,1人操作排料閥及攪拌,2人配合持輸藥管及安放導爆索與非電導爆管。裝藥器內每次裝藥不多于100 kg。

每孔導爆索隨2#巖石抗水銨銻散裝炸藥裝到孔底,裝藥管應捅到孔底后再拉回20 cm后方可裝藥,孔口留2.0 m不裝藥,由導爆管和硝銨筒狀藥卷做成的起爆藥包裝在孔口,并用木楔塞緊固定,最后用炮泥堵塞20 cm。

采用非電毫秒導爆管及導爆索連接,以形成復式爆破網絡,每排孔用導爆索連接,組成導爆索副起爆網絡;起爆藥包內的微差導爆管與主導爆索連接,組成主起爆網絡,每排孔導爆索連接采用三角搭接,盡量靠近巷道幫頂,起爆導爆管與主起爆導爆索搭接,搭接長度不小于20 cm,方向與傳爆方向相反。

裝藥時值得注意的是:務必要清除炮眼中的巖石碎塊和積水,在用炮棍壓實藥包和炮泥時,應注意防止破壞導爆管和雷管的根線,在潮濕或積水的炮眼中,起爆藥包外面應涂上一層黃油或絕緣套藥包。爆破時以通風切割上山為自由面,沿采場全斷面拉開。采場全斷面拉開后即可進行分次爆破。

在同一垂直方向上的各分段一起爆破,每次每分段爆破3～5排,但上分段應超前下分段1～2排。

4.3 出 礦

崩下的礦石落入由塹溝平巷形成的塹溝內,再經斗川進入電耙道,用2DPJ-55型的電耙(耙斗容積為0.55 m3)將電耙道內的礦石耙入溜井,控制溜井底部的振動放礦機,將礦石放到裝礦穿脈的礦車中。

電耙絞車安置在電耙硐室內,用短錨桿和坑木固定。

電耙道沿礦體走向布置,如果電耙道遠遠超過30 m的最佳耙礦距離時,建議把一條耙道只有一條溜井礦、一個耙礦方向的方案改為一條耙道具有兩條溜井、兩個耙礦方向的優化方案,這樣有效地縮短了耙礦距離,大大提高了電耙耙礦效率,具體操作是在耙道兩頭各設計一條裝礦穿脈以構成電耙向兩邊耙礦形式。

4.4 支 護

根據黃沙坪礦礦巖條件,必須對巷道頂板節理裂隙比較發育的采場進行護頂。護頂方法由客觀實際情況確定。

4.5 充 填

出礦完畢后,用混凝土封住斗川底部,嗣后利用廢石一次充填采空區。

在上中段充填穿脈內利用礦車翻充廢石處理采空區,為解決廢石充填在采空區只能形成半個圓錐體,空區廢石充填量受到很大的限制這一大難題,應采取如下措施:

1.將充填穿脈掘進穿過礦體且相距15 m布置一條,這樣位于階段充填穿脈下面、且與充填穿脈貫通的空區可以采用礦車直接翻充。

2.翻充充滿后,將鐵路接入空區繼續翻充,直至充滿。此法充填平巷頂板距巖碴2.5 m左右,不能接頂。為保證充填安全,鐵路每隔10 m用木垛支撐,鐵路下部每間隔2 m用鋼梁固定,鋼梁用鋼絲繩吊在空區頂板上,鋼梁鋪上厚5 cm的木板,形成翻車平臺,人員站在翻車平臺上翻車。為了破壞廢石充填在采空區所形成的圓錐體和使廢石充填盡可能地接頂,從而保證底柱回采的安全,可在充填穿脈的廢石堆上采用Y Q-100潛孔鉆機鉆下向孔,裝藥爆破。

4.6 通 風

新鮮風流由下階段運輸平巷,經裝礦穿脈、聯絡天井、聯絡道、電耙硐室、電耙道、斗川、塹溝平巷進入工作面。為了避免上下風流混淆,采用分段集中鑿巖(全部炮孔打完),分次爆破,使出礦污風不影響鑿巖工作。采場污風經工作面,由通風切割上山和充填穿脈排入上階段運輸平巷。

4.7 主要技術經濟指標

礦房回采主要技術經濟指標列于表2。

5 底柱回采

5.1 回采方案

底柱回采采用無底柱分層崩落法。

電耙道以上底柱回采時以電耙道作為回采進路進行退采、淺孔或中深孔爆破落礦,采下礦石由電耙道、裝礦穿脈裝入礦車運走。

電耙道以下底柱以充填穿脈作為回采進路進行退采、淺孔或中深孔爆破落礦,采下礦石由充填穿脈裝入礦車運走。

5.2 鑿巖爆破

分層高度為6～7 m,進路間距為6～7 m,采用YGZ-90型鑿巖機鑿扇形孔,局部淺孔及緩傾斜孔用YSP-45型鑿巖機輔助配合,裝藥方式以裝藥器為主,輔以人工裝藥;使用普通巖石炸藥,采用導爆索及非電導爆雷管復式起爆,進行同排同段爆破。

表2 礦房回采主要技術經濟指標

6 房間柱處理

由于黃沙坪礦地表不允許陷落,礦巖穩固,采空區采用廢石干式充填,為了防止大面積充填不接頂而引起頂板塌落,同時也為防止礦房回采時充填廢石混入而引起的貧化,房間柱保留。

[1] 于潤滄.采礦工程師手冊[M].北京:冶金工業出版社,2009.

[2] 解世俊.采礦手冊(第四卷)[M].北京:冶金工業出版社,2006.

Abstract:The paper analyzed the insufficiency of traditionally horizontal separation filling method which was used in Huangshaping mining industry.It detailedly introduced the subsequently dry-filling mining method’s points,structure sizes, the mining cut construction,and the treatment schemes for the re-mining,and the rooms,columns at the end of the stope.The industrial practice indicates that the subsequently dry-filling mining method is the better way to re-mine multmetal safely,effectively.The filling mining can be popularized in the similar mining industry.

Key words:incorporative middle mine laneway;section excavation;emptying subsection stope;subsequent backfilling

The Subsequently Dry-filling Mining Method of Emptying Stope Using in the Incorporative Middle Subsection Laneway

HU Xun-hua,CHEN Lin-bing
(Hunan Nonferrous Metals Xintianling Wolfram Mine Co.,Ltd,Chenzhou424421,China)

TD231.6

A

1003-5540(2011)04-0001-04

2011-06-05

胡訓華(1975-),男,工程師,主要從事采礦技術管理工作。