兩步驟分段空場嗣后充填采礦法充填體混入研究

王愛民

(河北崇禮紫金礦業有限責任公司， 河北 崇禮縣 076350)

兩步驟分段空場嗣后充填采礦法充填體混入研究

王愛民

(河北崇禮紫金礦業有限責任公司， 河北 崇禮縣 076350)

東坪金礦井下厚大礦體采用兩步驟分段空場嗣后充填采礦法，在礦房回采過程中，礦柱尾砂充填體不同程度混入采下的礦石中，增加了采礦貧化率，并導致選廠礦漿pH值變大，浮選跑槽，尾礦品位居高不下，選礦回收率降低等問題。通過原因分析，提出了“鉆”“探”結合、預留礦壁等多種措施使混入率由15%降低到2%以下，有效減少了充填體混入，降低了礦石損失率和貧化率，取得了顯著的經濟效益。

嗣后充填；爆破震動；充填體；礦壁

1 概 述

東坪金礦井下厚大礦體主要采用兩步驟分段空場嗣后充填采礦法，礦塊垂直礦體走向布置，長為礦體的水平厚度，寬30 m，礦柱寬10 m，礦房寬20 m；底柱10 m(含巷道)，分段高10 m，中段高度40 m；底部結構采用塹溝底部結構，鏟運機出礦。一步驟先回采10 m寬礦柱，尾砂膠結充填后，二步驟再回采20 m礦房采場。目前所用的采礦方法在東坪金礦工藝成熟，操作便捷。

東坪金礦在回采二步驟礦房時，礦柱尾砂充填體不同程度混入采下的礦石中，導致選廠礦漿pH值變大，浮選跑槽，選礦回收率降低，尾礦品位居高不下，最高達到0.8～0.9 g/t，造成了嚴重的經濟損失。選廠技術人員通過分析研究，最終確定是由于入選原礦中混入充填體，造成礦漿pH值變大，并呈不穩定變化，影響了整個浮選工藝。因此，為保持浮選工藝穩定，提高選礦回收率，必須減少原礦中充填體的混入。

2 充填體混入的原因分析

針對原礦中混入充填體的問題，通過對整個回采工藝、現場作業各環節進行仔細研究分析后，得出充填體混入的主要原因有以下幾點：

(1) 充填體強度不達標。根據對礦房回采過程中，片幫落入采場中的充填體強度的分析結果，發現充填體強度沒有達到設計強度，造成一步驟膠結充填的礦柱固結性不強，礦房回采時導致礦柱部分充填體塌落。

(2) 一步驟礦柱回采超挖。一步驟礦柱回采時，在裂隙及結構面發育的地方，由于礦體不穩固，實際爆下的礦體范圍超出了礦柱的設計范圍，即一步驟礦柱回采時超挖了二步驟礦房開采范圍。一步驟回采后，由于沒有對礦柱回采后的空區進行測量，造成二步驟回采時，設計炮孔進入到充填體里面，從而導致二步驟回采時爆下一步驟超挖部分的充填體，造成礦石的貧化。

(3) 爆破震動破壞礦柱充填體。礦房采場回采時，通過現場觀察，礦柱充填體有被爆破震動破壞的現象，在礦房回采周期內，礦柱充填體因爆破震動原因，完整性受到影響，部分充填體脫落混入崩落礦石中，導致回采的二次貧化。

(4) 充填跑漿及管理不到位導致回采貧化。由于裂隙發育，充填礦柱采場時容易出現跑漿現象，在礦房各分層鑿巖巷道中出現大量充填體，由于管理不到位，跑漿充填體未得到有效的處理，隨著放炮一起混入礦石中；另外，在充填一步驟礦柱采場時，部分二步驟采場中探礦穿脈也被充填，沒有對其進行有效的處理，出礦時，隨礦石被鏟運至溜井運至選廠。

3 解決充填體混入的方法研究

3.1 優化充填體配比，提高充填體強度

為盡量模擬井下的實際環境，在井下進行充填體配比及養護試驗。分別測試了1∶6，1∶8，1∶10等灰砂比在7，14，28 d以及更長養護時間內的充填體單軸抗壓強度。

試驗結果表明，1∶10的充填體單軸抗壓強度尚未達到室內實驗時的1.5 MPa，充填料漿濃度對充填體強度影響較大，高濃度料漿充填體強度大，因此，充填時，在保證自流的情況下，需盡量提高充填體的濃度；此外，充填體強度隨養護時間的延長而逐漸增大，特別是在28 d內強度提高較快。因此，在回采二步驟采場時，應提前做好一步驟采場的充填，確保礦柱充填體充足的養護時間，保證充填體強度。水泥強度越大充填體強度也越大，試驗中，采用標號42.5復合硅酸鹽水泥、1∶6灰砂比的充填體強度高于采用標號32.5復合硅酸鹽水泥、1∶4灰砂比的充填體強度(見圖1～圖2)，綜合成本測算，為保證礦柱充填體的整體穩定性及完整性，可適當降低灰砂比1∶10的充填體高度。

圖1 標號32.5水泥、1∶4灰砂比的充填體強度曲線

圖2 標號42.5水泥、1∶6灰砂比的充填體強度曲線

3.2 “鉆”“探”結合，確定礦房邊界

針對礦柱采場超挖問題，二步驟回采時，通過“鉆”“探”結合方式，確定礦房實際邊界，重現圈定礦房。每個分層每隔9.80 m設計中深孔探孔重新圈定礦房邊界，探孔在剖面上盡量保證在一條直線上，有利于進行后續圈定邊界工作，探孔在底部處理后，可作為爆破的中深孔鉆孔利用，做到“鉆”“探”結合，節約工程。同時施工過程中，設計人員到井下進行跟班作業，確保記錄每排探孔真實的施工距離，在到達設計終孔邊界，沒有見到充填體時，進行探孔加深，直至打到充填體；根據探孔情況，重新圈定礦房的邊界，再進行合理的中深孔炮孔設計，這樣可以精準的確定礦房爆破界限，盡量保證不爆下充填體。同時，還可以回收原來礦柱采場由于放炮不到位而損失的礦石。

3.3 預留礦壁，保護礦柱充填體

針對放炮過程中，爆破震動破壞礦柱采場充填穩定導致充填體混入的問題，提出預留礦壁，保護礦柱充填體的措施。為保護礦柱，避免預留礦壁造成礦體損失，試驗設計了0.5，0.7，0.8，1.0 m四組試驗，在1224中段15S-28采場分別進行了留0.5 m礦壁試驗以及留1.0 m礦壁試驗、在1264中段17S-8采場分別進行了留0.7 m礦壁試驗以及留0.8 m礦壁試驗。通過觀察并統計各組試驗條件下的充填體破壞及混入情況，以及礦體損失率，結果表明，在礦壁留0.7 m厚的情況下，既能有效地保護好礦柱充填體，又不影響礦房回采。

3.4 加強管理，預防跑漿

針對充填體出現跑漿，在礦房各分層鑿巖巷道中出現大量充填體的問題，采取對采礦班組加強管理。二步驟回采前，必須清理完各個分層的充填體，包括以前探礦穿脈的充填體，經技術人員驗收合格后，方可進行中深孔爆破作業；加強對出礦工人的培訓教育，制定獎懲制度，保證在充填體混入較多時，及時進行礦碴的分離，避免出礦時大量充填體混入礦石中。

4 結 論

通過技術攻關，采取上述措施，礦柱充填體穩定性得到了提高，充填體混入率大大降低，混入率由15%降低到2%以下。入選礦石質量大為提高，浮選礦漿pH值基本穩定，選礦回收率明顯提高，尾礦品位得到了有效控制，企業經濟效益提升顯著。

[1]周愛民.礦山廢料膠結充填(第二版)[M].北京：冶金工業出版社.

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[4]黃明發.分段空場嗣后充填采礦法在龍江亭銅礦的應用[J].采礦技術，2015,15(7).

[5]于潤倉.采礦工程師手冊[M].北京：冶金工業出版社，2009.

馬啟彪(1975-)，男，吉林榆樹人，碩士，工程師，研究方向為金屬礦床開采及優化，Email：herongxing@mail.neu.edu.cn。

2016￣12￣01)