塊石膠結充填采礦法的研究與應用

曾永志，潘 謹，祝祿發

（錫礦山閃星銻業有限責任公司， 湖南 冷水江市 417502）

塊石膠結充填采礦法的研究與應用

曾永志，潘 謹，祝祿發

（錫礦山閃星銻業有限責任公司， 湖南 冷水江市 417502）

錫礦山銻礦采選廠采用兩步回采的人工壁柱膠結充填采礦法開采緩傾斜中厚以上礦體，為提高采場充填生產能力，將普通混凝土充填工藝改為塊石膠結充填工藝，即在先行填入空區的塊石中灌充水泥砂漿，采場充填生產能力與充填質量顯著提高，該充填工藝簡單可行，安全可靠，成本低，已全面推廣應用。

塊石膠結充填；充填料配比；充填工藝；緩傾斜中厚礦體

1 概 述

錫礦山銻礦是我國較早應用充填采礦法開采的有色金屬礦山，但1950～1960年代中期，僅限于利用矸石和尾礦充填處理房柱法開采遺留下來的空區，以及采用干式水平分層充填法回采地表有建筑物的礦體。1960年代末期，該礦南礦為了安全回采河床保安礦柱，開展了膠結充填采礦法開采試驗，并迅速在南礦、采選廠兩個礦山的中厚以上礦體開采中推廣應用。該膠結充填采礦法的采場垂直礦體走向布置，沿走向劃分為礦房和間柱，均采用空場法回采，先采間柱，嗣后用混凝土一次性充填空區，后采礦房，其空區用尾砂充填。它的顯著優點是膠結充填體具有較高的強度，可用以支撐礦體頂板，改善礦房的回采條件，與礦房充填的尾砂共同防止地表下沉。其缺點是膠結充填料輸送困難，充填能力低。

為了解決上述問題，處理選礦場堆積的手選廢石，對充填系統進行技術改造，將普通混凝土充填工藝改為塊石膠結充填工藝，即在先行填入空區的塊石中充入水泥砂漿。由于砂漿和塊石分離輸送，在工作面自流混合，而不同于膠結充填法把碎石和砂漿混合后再送入工作面，對骨料粒度要求不嚴，廢石不用再加工就可直接充填，因此，具有充填能力大、水泥用量低、滿足充填體的強度要求的優點，而且有條件的采場可利用井下廢石充填。該采礦方法經過多年的不斷完善，工藝簡單可行，安全可靠，成本低，綜合經濟效益較高。

2 地質與開采技術條件

錫礦山銻礦產于入字型斷裂下盤幾個次一級兩端傾沒的短軸背斜中，主要礦體均賦存在厚110m鈣質頁巖之下的佘田橋組中段石灰巖的硅化灰巖中。由于該段灰巖夾有多層黑色頁巖起到次屏蓋層的作用，礦體具有多層性，其形態、產狀和規模均有差異。

采選廠自1960年代以來，主要開采童家院礦床。該礦床礦體沿走向長約1200m，沿傾向斜長300～400m，呈似層狀產出。從上至下有兩個主要含礦層，即一、二號礦體。一號礦體平均厚度2～3 m，平均品位4%～7%；二號礦體平均厚度8～10 m，厚者達20～30m，平均品位3%～5%。礦體傾角一般均為10°～20°，礦體埋藏深度80～160m。礦石為含銻硅化灰巖，f＝12～16，堅硬而穩固。礦體頂板為厚層泥質頁巖或灰頁巖互層，f＝4～6，易脫層，不穩固。礦體底板為硅化灰巖，穩固性好。

3 采礦方法特征及礦塊結構參數

3.1 采礦方法特征

塊石膠結充填采礦法主要用于回采中厚以上礦體，采場垂直礦體走向布置，沿礦體走向劃分為礦壁和礦房，用空場法先回采礦壁，嗣后用塊石加砂漿充填采空區，待膠結體達到一定的強度后，再用空場法回采礦房，其采空區用塊石充填處理。

3.2 塊礦結構參數

中段高度30m，礦壁（房）斜長40～60m，礦壁寬度8m，礦房寬度10～12m。當礦體厚度小于10 m時，進行一次性回采和充填；大于10m時，采用分層回采與充填，分層高度為8～10m。

3.3 采準切割工程布置

中段運輸巷道布置為下盤環形式，即沿走向布置兩條平巷，一條為沿脈，另一條為運道，每隔一定距離利用穿脈聯結。每個采場布置一個出礦漏斗與運道相聯，規格為1.8m×2m，采準上山沿礦體底板掘進，并與上中段回風巷道貫通，規格為2m×2 m，再沿礦體走向掘進切割巷道，并在采準上山對面掘鑿電耙硐室。

為了使塊石與砂漿能進入采區，在礦體的上部中段沿礦體走向布置專用充填道，規格為2.4m×2.4m，充填道與荷華老窿骨料井或四工區骨料井聯通，從每個采場的頂端掘充填上山與充填道聯通。

4 回 采

4.1 回采順序

中段間的回采順序由上而下進行。在同一中段中先采一號礦體，待礦體圍巖應力平衡后再回采二號礦體。就盤區而言，從一側向另一側推進。對于礦塊，首先回采礦壁，之后進行膠結充填。待兩側礦壁采后充填且充填體達到一定強度后，再回采礦房。

4.2 鑿巖爆破

回采工作以切巷和采準上山為自由面，用淺孔落礦方法進行回采。一次回采高度為2.5～3m。鑿巖采用YG－40型鉆機，沿工作面全寬布置平行炮孔。爆破采用二號巖石乳化炸藥，用非電導爆管半秒差延期雷管并聯一次起爆。

4.3 礦石搬運

采用2PDT－28型或2PDT－30型電耙絞車把礦石扒入漏斗，再用礦車把礦石從漏斗裝運至礦倉。

5 充 填

5.1 塊石膠結充填材料及配比

塊石采用選礦場手選廢石，為灰巖和硅化灰巖，其塊度≤150mm，空隙率45.5%，含水率1.4%，含泥率3.9%。用于制備砂漿的細集料采用以浮選全尾砂經一道分級后的沉砂，粒級＋0.3mm的沉砂占23.35%，粒級 ＋0.3～0.15mm 的沉砂占22.25%，粒0.15～－0.02mm 的沉砂占54.4%。膠凝劑采用本公司水泥廠生產的礦渣硅酸鹽水泥，標號為22.5級，水泥消耗量為每立方米充填體180 kg。水泥、尾砂、塊石設計配比為1∶4∶5或1∶3∶6，水灰比為1.5，膠結體強度為1.96～3.92 MPa。

5.2 塊石膠結充填工藝及系統

用自卸汽車將選礦場手選廢石裝運至骨料井，再用礦車從充填道運送至各個需要充填作業的采場。

為了保證輸砂濃度，便于集中充填作業，建立貯砂倉貯藏尾砂，貯砂倉有效容積為600m3。貯砂倉上建設尾砂分級站（Φ300旋流器分級），沉砂進入貯砂倉，分級溢流用管道自流輸送至南區龍王池尾礦庫。充填作業時，沉砂由倉底放出，加水稀釋至40%～50%的濃度后用管道自流輸送至井下攪拌桶。水泥由散裝水泥倉經螺旋給料機輸送至攪拌桶，水泥砂漿經攪拌后，采用65ZBG－530型渣漿泵經D125管道輸送至充填采場。

充填作業前，首先用混凝土做采場下部密閉，并用混凝土砌筑上分層預留漏斗和通道，在形成上分層回采通路和出礦系統后，安裝脫水設備，脫水設備就是沿采場縱向放置一根管子置于采場最高處，從采場下端聯接到下盤平巷水溝，管子在采場的部分鉆有小孔，周圍包上紗布以滲水。

充填準備工作完成后即可充填，首先輸送塊石，用電耙絞車扒平，塊石充填厚度達到2m后，停止倒塊石，開始澆灌砂漿，在采場用電扒再次攪拌塊石與砂漿，直至充滿采場為止。

6 結 語

錫礦山采選廠采用塊石膠結充填采礦法回采緩傾斜中厚以上礦體，可以充分利用手選廢石，減少選礦場廢石堆積場地；回采率達到90%以上，礦石貧化率低于10%；有效地控制了地表沉降變形，保證了回采作業面的安全，勞動生產率大大提高。

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2012－08－13）

曾永志（1972－），男，湖南邵東人，采礦工程師，總工程師，主要從事采礦技術與管理工作，Email：xlmxxysd＠163.com。