沙溝礦削壁充填法采場管理研究

馮彥平,畢文嗣

(河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司, 河南洛寧縣 471700)

沙溝礦削壁充填法采場管理研究

馮彥平,畢文嗣

(河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司, 河南洛寧縣 471700)

針對急傾斜薄礦體采用削壁充填法開采時采場安全性差、管理復雜的現(xiàn)狀,以河南發(fā)恩德礦業(yè)公司沙溝礦區(qū)的采場管理工作為例,闡明了急傾斜薄礦脈削壁充填法采場管理的要點與難點,并總結(jié)了相應的處理辦法,為類似礦山進行復雜環(huán)境下的采場管理工作提供了借鑒與參考范例。

急傾斜薄礦體;削壁充填法;采場管理

削壁充填采礦法是干式充填采礦方法的一種回采方案。在回采過程中分別崩落礦石和圍巖,采下的礦石經(jīng)采場順路溜礦天井放出,削壁崩落的圍巖則用作采空區(qū)充填料及回采工作平臺,回采時根據(jù)礦巖的穩(wěn)固性決定先采礦石或是先采圍巖。削壁充填法[1]的優(yōu)點是能最大限度地降低礦石的廢石混入率,充填料能有效地支撐圍巖使之不發(fā)生錯動;缺點是勞動生產(chǎn)率低、回采工序復雜、材料消耗多、工效較低。該法適用于礦脈產(chǎn)狀穩(wěn)定的極薄礦脈,礦脈與圍巖接觸明顯、易分離且圍巖不含礦的礦體。該方法與留礦法相比較,由于降低了廢石混入率、提高了出礦品位,可明顯提高企業(yè)的經(jīng)濟效益,而且在礦石搬運時因使用電耙,大大降低了工人的勞動強度,提高了礦塊生產(chǎn)能力,因此在很多礦山均有應用。

1 沙溝礦采礦方法

1.1 礦山概述

沙溝礦區(qū)是河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司下屬的 3大礦山之一,坐落于河南省洛陽市西南部的熊耳山上,距離縣城 65 km左右,距離鎮(zhèn)政府所在地 10 km左右,有水運、公路 2條運輸線路。沙溝礦區(qū)主要生產(chǎn)坑口為 4條豎井和 4個平巷以及斜井,生產(chǎn)作業(yè)面平均達 120個,目前日供礦石能力已達 1000 t左右。

沙溝礦區(qū)礦體均賦存于蝕變構(gòu)造帶中,構(gòu)造帶內(nèi)為含礦石英脈型,完整性較好,礦化蝕變帶一般,寬度一般為 0.2～0.5 m。礦體礦化較為連續(xù),主要以方鉛礦、閃鋅礦、銀及少量黃鐵礦化、鉻云母化為主,金屬硫化物礦物結(jié)晶細密,呈浸染狀、塊狀構(gòu)造,礦化以充填為主,與圍巖存在交代作用,脈石礦物以石英、長石及蝕變礦物為主,分枝復合現(xiàn)象不太明顯。構(gòu)造不復雜,圍巖結(jié)構(gòu)致密堅固,頂?shù)装鍘r石致密堅硬且節(jié)理發(fā)育,與礦脈界線明顯,且易于分離,礦脈見有明顯的硅化、鉻云母化。礦體為蝕變帶內(nèi)構(gòu)造石英脈型,圍巖以斜長角閃片麻巖為主,致密堅硬,結(jié)構(gòu)較緊密,具較好的穩(wěn)固性,一般不易片幫、冒頂,但個別地段圍巖因頂?shù)装鍢?gòu)造解理發(fā)育易于脫落。礦區(qū)礦體平均厚度為 0.5 m,礦體平均產(chǎn)狀為295°∠71°,礦石平均品位為 Ag 441.07 g/t,Pb 8.78%,Zn 7.95%,屬于急傾斜薄礦脈[2,3]。

1.2 采礦方法

基于沙溝礦區(qū)礦體的基本條件,選用削壁充填采礦法開采,該采礦方法經(jīng)過多年應用,現(xiàn)已被沙溝礦區(qū)工程技術(shù)人員熟練掌握,相對于其它類似礦山所采用的采礦方法,可以大大降低礦石的損失與貧化。

(1)削壁充填法相關(guān)參數(shù):階段高度為 40 m,礦房長度為 90 m,礦房回采寬度和礦脈厚度相同,底柱高 3 m,天井保安礦柱為 3 m×4 m,充填時上下盤削壁厚度各為 1,1.25 m。

(2)采準切割工序:沿礦脈走向掘進脈外運輸平巷,按采場長度之半掘一探礦穿脈。探礦穿脈到達礦脈后,再沿脈向上掘進先進天井、礦石溜井等,在礦塊的另一側(cè)底柱中開掘順路天井作為人行材料井。先進天井掘成后,掘進回風橫巷連通上階段脈外運輸平巷,就此完成削壁充填法的采準和運輸、通風系統(tǒng) (見圖1)。

(3)回采工序:水平分層向上回采,分層高度一般為 1.8 m,回采工作包括鋪墊、鑿巖、爆破、通風、放礦、手選廢石、順路架設(shè)、溜井架設(shè)、削壁、挑揀礦石、平場等。采場空間保持在 3.5 m以下,采下礦石不存窿,立即從溜井放出,隨之崩落圍巖,然后進行分層充填。在經(jīng)過平場的廢石墊層上,又進行下一個分層回采,如此循環(huán)作業(yè)至全礦房礦石采完。

圖1 削壁充填法采礦方法

(4)采場通風:新鮮風流由階段運輸平巷進入,從順路天井進入采場,污風經(jīng)由先進天井,通過回風橫巷,從上階段的運輸平巷排出。

沙溝礦區(qū)應用削壁充填法所取得的主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表1。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標

2 采場管理

一直以來,削壁充填法的采場管理[4,5]都是影響該采礦方法貧化率、損失率等主要技術(shù)經(jīng)濟指標以及礦山安全水平的主要因素。河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司沙溝礦區(qū)在應用削壁充填法時,由于采場管理工作得力,礦山礦石貧化損失較低,而且安全事故發(fā)生率大大低于類似礦山,本文總結(jié)了其采場管理經(jīng)驗。

2.1 采場鑿巖前的管理

(1)削壁充填后,要把削下的圍巖在采場內(nèi)平整好,大塊突出的棱角要用大錘砸平,然后才能鋪膠帶及彩條布;

(2)采場鋪墊時,鋪墊膠帶的搭接不得小于0.2 m,邊角必須用彩條布鋪嚴,經(jīng)采礦技師驗收合格后方可進行落礦作業(yè);

(3)每分層出礦結(jié)束后,必須把邊角殘留的礦石、采場兩壁粘連的粉礦清理干凈,經(jīng)主管工程師驗收合格后,方可撤墊;

(4)采場每分層充填前,先進行鐵溜井、順路天井的架設(shè),鐵溜井之間必須搭接嚴密,周圍用廢石夯實;鐵溜井的架設(shè)高度要高于充填后采場底板 0.3 m,鐵皮桶高出的部分四周要用廢石圍好,以免放炮時將鐵皮桶砸壞。順路天井采用坑木壓合式咬口的支架方式,每分層架設(shè)高度要高于充填后采場底板0.3 m,木支護高出的部分四周要用廢石圍好,以免放炮時將木支護砸壞。

2.2 采場的削壁充填管理

采場削壁原則上削下盤,同時要嚴格控制充填料的塊度,特別是上部鋪墊的塊度,以便于整平。對于礦脈厚度偏大、且圍巖不很穩(wěn)固的采場,經(jīng)主管工程師同意后,可在下盤施工小穿脈巷道取料。

2.3 出礦管理

出礦時應在鐵溜井上口架設(shè) 300 mm×300 mm的格篩,塊度大于 300 mm的礦石不能直接進入溜井;適宜手選的廢石不能進入礦石中;兩壁未爆下而能撬下的薄層礦必須撬下;墊板上及兩壁的粉礦要清掃干凈以免二次損失;落入廢石中的塊狀礦石必須揀干凈。

2.4 采礦施工的技術(shù)管理

采礦技師要對采礦過程的各個環(huán)節(jié)進行檢查、監(jiān)督與技術(shù)指導。特別是鋪墊前對充填廢石是否混有礦石的檢查、平場后底板平整度的檢查,鋪墊后膠墊嚴密程度的檢查,鑿巖前炮孔位置的檢查與指導、鑿巖過程中炮孔角度的檢查、鑿巖后現(xiàn)狀的檢查,采場出礦完畢后的檢查、撤墊前粉礦清理情況的檢查,充填時削壁情況的檢查等。

2.5 鑿巖管理

鑿巖在采場充填后的廢石堆上進行,依礦石穩(wěn)固性的好壞,采用上向炮孔。工作面的炮孔排列形式應隨礦脈厚度和礦巖分離的難易程度決定。

(1)采礦技師須在鑿巖前用紅漆劃出打眼的范圍,將炮眼的眼位布置好,同時拍好照片作好照片的編輯工作。鑿巖完畢后,數(shù)好炮孔數(shù),再進行拍照并作好編輯工作。

(2)礦體厚度小于 0.3 m時,炮孔呈“一”字型或“之”字型布置,炮孔不得超過礦體邊界 0.1 m;礦體厚度大于 0.3 m時,炮孔必須布置在礦體上,呈“之”字型或“梅花”形布置。以上 2種布置孔間距為 0.6～0.8 m。

(3)一般采用一采一充為 1工作循環(huán),采礦技師可視現(xiàn)場情況做適當變動,每循環(huán)的采高不得高于 1.8 m,采場控頂高度不得大于 3.5 m。

(4)每分層削壁的高度要小于采礦高度 0.5 m,以減少削壁時造成的礦石損失。

(5)炮孔深度不得大于 1.8 m,炮孔間距按采場技術(shù)管理辦法執(zhí)行。

2.6 爆破與通風管理

單位炸藥消耗量可按實際資料選取,為防止炸藥在炮孔中分布不勻而崩成大塊,炮孔裝藥系數(shù)不宜低于 60%～70%。

鑿巖爆破等作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵量一般都比較大,工作面通風應滿足排塵和排煙所需風量,使掘進工作面中空氣的含氧量不低于 20%,風速不低于0.15 m/s。

2.7 采場安全管理

(1)采場必須有良好的照明,照明電壓必須為36 V安全電壓,且線路質(zhì)量良好,無老化和明線頭。

(2)順路行人井梯子架設(shè)要牢固,電線不得與梯子纏繞,順路井每分層架設(shè)高度要高于充填后采場底板 0.3 m,防止活石落下傷人,木支護高出的部分要用廢石圍好,以免放炮時將坑木砸壞;梯子架設(shè)也必須高出采場平面 0.3 m以上,且固定牢固,同時經(jīng)常檢查梯子連接和損壞程度,發(fā)現(xiàn)損壞和連接不牢固時應立即處理。

(3)保持采場 2個安全出口暢通,在處理順路井上口浮石時,下方必須有人警戒。

(4)進入作業(yè)面后,必須認真檢查頂幫,及時處理活石,對圍巖不好的局部地段要采取可靠的臨時支護。保證采場有良好的空氣,禁止在通風不良情況下進行作業(yè)。

(5)凡停止作業(yè) 10 d以上的采場,在恢復作業(yè)前必須由主管工程師和施工隊長組織人員進行檢查,對存在的問題進行處理后方可恢復。

(6)施工人員要管理好火工品,對所領(lǐng)火工品分箱存放。爆破時要及時通知附近作業(yè)人員撤離,同時做好警戒。

(7)溜礦井上口必須放置有 300 mm×300 mm的格篩。溜礦井上口在爆破后必須留有明顯的記號,一般用錨桿標記。

(8)采礦過程中必須遵循有關(guān)的安全規(guī)程與技術(shù)規(guī)范,未盡事項可參見公司采場管理規(guī)定。

3 結(jié)論與建議

河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司沙溝礦區(qū)在采取針對削壁充填法的采場管理措施后,礦區(qū)礦石損失貧化有顯著下降,安全事故的發(fā)生率也大為減少,起到了提高礦山經(jīng)濟效益、保障礦山生產(chǎn)安全的作用,因此,采用削壁充填法進行礦床開采的礦山可以借鑒沙溝礦區(qū)的采場管理辦法。但在管理中,也應根據(jù)礦體走向、厚度以及礦石品位、自身的技術(shù)經(jīng)濟條件等因素對采場管理的各個方面進行必要調(diào)整,使之能更好地適應自身實際,這樣才能取得良好的經(jīng)濟效益與綜合效益。

[1]羅懷長.茶山礦削壁充填法采礦法采場充填體回收技術(shù)研究[J].采礦技術(shù),2009,9(6):3-4.

[2]黃建功,平壽康.大傾角煤層采面頂板巖層運動研究[J].礦山壓力與頂板管理,2002,(2):19-22.

[3]趙洪亮,袁 永,張 琳,等.大傾角松軟煤層綜放面礦壓規(guī)律及控制田[J].采礦與安全工程學報,2007,24(3):345-348.

[4]呂兆海.大傾角煤層綜放工作面采場管理研究[J].中國礦山工程,2009,38(4):31-34.

[5]崔建軍,馬立成,蘇春乾.采場管理在開采低品位復雜礦體中的應用[J].有色金屬 (礦山部分),2008,60(2):47-49.

2010-10-04)

馮彥平 (1969-),男,河南洛陽人,助理工程師,從事礦山工程技術(shù)工作,Email:yanpingf@163.com。