上向式水平充填采礦法采切工程優(yōu)化

朱先艷，高 進(jìn)，陳 磊

（1.大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅山口銅礦，湖北 黃石 435122；2.大冶有色金屬有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司技術(shù)工程部，湖北 黃石 435101；3.匯祥永金礦業(yè)公司，新疆 烏恰 845450）

薩熱克銅礦2010年5月始建，2014年投產(chǎn)，2017年達(dá)產(chǎn)。設(shè)計、現(xiàn)采選規(guī)模為1155 kt/a，浮選法生產(chǎn)銅銀精礦，生產(chǎn)礦山銅9500t/a。主斜坡道開拓方式，硐口+2900m位于礦體西部側(cè)翼，主斜坡道是運輸?shù)V石、廢石、人員和生產(chǎn)材料，管纜線和新鮮風(fēng)流進(jìn)入井下的通道。主斜坡道進(jìn)風(fēng)、主回風(fēng)井回風(fēng)的機(jī)械對角式通風(fēng)，在礦體的東部側(cè)翼14線附近有一條直徑φ4.5m主回風(fēng)井，井筒內(nèi)安裝梯子間，作為井下的第二個安全出口，井深159m。地表建有充填攪拌站，日均需要充填采空區(qū)為1306m3，需要消耗干尾砂量為1859t/d，采用全尾砂高濃度充填共有3套尾砂濃縮及料漿制備、泵送系統(tǒng)。每套充填系統(tǒng)均由1個尾砂濃縮貯存裝置、1個水泥倉、1臺水泥給料設(shè)備、1個高濃度攪拌槽、1臺料漿輸送泵以及相應(yīng)的儀表控制系統(tǒng)組成。每套系統(tǒng)均實現(xiàn)尾砂充填和輸送高濃度尾礦堆存，單套能力約100m3/h。有3個容積約1000m3的直徑φ8.6m尾砂濃縮貯存裝置。有3個容積約180m3的水泥倉，有3條垂直充填鉆孔，鉆孔直徑φ250mm，深200m，鉆孔內(nèi)放耐磨性強(qiáng)的雙金屬復(fù)合鋼管套管，外直徑φ152mm，壁厚δ12mm。當(dāng)井下需要充填時，尾砂濃縮貯存裝置內(nèi)的尾砂經(jīng)濃縮沉降后由裝置底部管路放入高濃度攪拌槽內(nèi)，需要膠結(jié)充填時，啟動微粉秤把灰砂比的水泥輸送到攪拌槽內(nèi)，按70%～75%重量濃度配比要求，再添加配比的水?dāng)嚢杈鶆蛑瞥珊细竦某涮盍蠞{。在能夠自流輸送的區(qū)段采用自流方式將充填料漿送到充填采場；不具備自流輸送條件的，則采用柱塞泵方式輸送。充填料漿經(jīng)充填鉆孔及充填管路輸送至井下各中段采空區(qū)進(jìn)行充填；充填富裕或不充填時的全部尾砂經(jīng)尾砂濃縮貯存裝置濃縮后，由裝置底部管路放入高濃度攪拌槽內(nèi)，按67%重量濃度要求經(jīng)攪拌后進(jìn)入料漿輸送泵，經(jīng)尾砂管路泵送至尾礦庫堆存，充填倍線≤7。礦床成因是沉積-改造型砂礫巖銅礦，現(xiàn)開采對象是北礦帶和東礦帶，北礦帶有Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅲ-1礦體，東礦帶有Ⅱ-2、Ⅱ-3礦體；礦石f系數(shù)8～10,體重2.68t/m3、安息角36.5°、松散系數(shù)1.76,大部分頂板圍巖—白堊系上統(tǒng)鈣質(zhì)雜砂巖、粉砂巖及底板圍巖（含礫砂巖）、局部巖石破碎地段穩(wěn)固性差；自北東向南西流經(jīng)礦區(qū)的卓尤勒蘇河，流量約1.37×108m3/a，需保護(hù)，礦區(qū)地下水涌水量為222 m3/d。地下采礦方法有上向式水平充填采礦法、分段空場嗣后充填法、無底柱分段崩落法三種。后兩種采礦法生產(chǎn)效率高為480t/臺班，兩班供礦。在試生產(chǎn)期間，為早日投產(chǎn)達(dá)產(chǎn)，以這兩種采礦法為主，沒的配備適當(dāng)?shù)纳舷蚴剿匠涮畈傻V法。目前采空區(qū)18萬m3待充，充填欠帳太多了；當(dāng)前中深孔4028#采場每天爆破2～3排炮孔，淺采2775分段1～4盤區(qū)正在回采，淺采采場201#采場剛形成供礦能力，地下生產(chǎn)能力降到只有2300t/d，備采礦量不足238kt，顯然采充失調(diào)了。大部分中深入孔礦柱不能及時回采，中深入孔落礦逐漸減少，上向式水平充填采礦法增多，采切成本增大，薩熱克銅礦對上向式水平充填采礦法存在缺點進(jìn)行了優(yōu)化。

1 原上向式水平充填采礦法簡介

適用于厚度＜8m礦體。沿走向布置礦塊，礦塊長度60m，礦房長度55m，中段高60m，每分層回采高度3m，最大作業(yè)高度4.5m，5個分層為一個分段，分段高15m；每中段分為4個分段。采場之間留5m寬的間柱，間柱可根據(jù)礦石的品位高低情況可回采或不采，不留頂柱和底柱。

采準(zhǔn)切割工程主要有分段巷道、分段巷道聯(lián)絡(luò)道、充填通風(fēng)泄水井、分層聯(lián)絡(luò)道、分層巷道、溜井、溜井聯(lián)絡(luò)道等。采用脈外采準(zhǔn)方式，在礦體的下盤布置分段巷道和溜井。各分段之間通過斜坡道相聯(lián)通，人員、材料、設(shè)備通過斜坡道和分段聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入各分段巷道，再通過過分層聯(lián)絡(luò)道和分層巷道進(jìn)入采場作業(yè)。

采用YT-28淺眼落礦，使用2m3柴油鏟運機(jī)出礦，生產(chǎn)效率為260t/臺班，兩班供礦。

新鮮風(fēng)流由主斜坡道經(jīng)過分段巷道和分層聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入回采作業(yè)面，污風(fēng)經(jīng)充填回風(fēng)泄水天井排到上中段巷道，再經(jīng)回風(fēng)井排出地表。為加快爆破炮煙排出，采場采用局扇加強(qiáng)通風(fēng)。

回采結(jié)束后，對于第一分層3m高和二分層以后上部0.4m采用灰砂比1∶6的水泥膠結(jié)充填料進(jìn)行充填，以作為上分層回采的底板，其余采空區(qū)采用非膠結(jié)尾砂充填。在充填前需要架設(shè)磚砌擋墻，封閉采空區(qū)巷道、天井聯(lián)絡(luò)道，預(yù)留泄水孔排出溢流水。掘進(jìn)的廢石（分層聯(lián)絡(luò)道壓頂?shù)亩嘤鄰U石）作為充填料由鏟運機(jī)送進(jìn)相近需充的采場。如圖1。

圖1 原上向式水平充填采礦法

2 存在缺點

（1）采切比較大，采切工程量大，采切比達(dá)87m3/kt。

（2）回采采場數(shù)量受限。利用探礦巷擴(kuò)大成采場分層聯(lián)絡(luò)道，間柱只有5m，相鄰采場不能進(jìn)行同時回采，中段生產(chǎn)能力小。倘若相鄰采場同時回采，必增大間柱寬，這樣導(dǎo)致?lián)p失率上升。

3 優(yōu)化采切工程

薩熱克銅礦針對上向式水平充填采礦法存在缺點，根據(jù)礦山資源、礦體賦存狀況、采礦工藝、采掘運設(shè)備現(xiàn)狀在采切工程上作了部分優(yōu)化。

（1）優(yōu)化采切巷道斷面。根據(jù)礦巖性質(zhì)、生產(chǎn)設(shè)備、安全生產(chǎn)、采礦設(shè)計及安全規(guī)范要求，減少采切巷道斷面。分段巷道聯(lián)絡(luò)道、分層聯(lián)絡(luò)道、拉底巷道斷面由9.13m3改為7.286m3；充填通風(fēng)泄水井?dāng)嗝嬗?m3更改為2.88m3。

（2）優(yōu)化采準(zhǔn)工程。減少一條充填通風(fēng)泄水井，在間柱中布置充填通風(fēng)泄水井，相鄰采場回采時可利用,在探礦巷邊布置上下沒聯(lián)絡(luò)道路，減少6 m。在井內(nèi)安裝安全平臺、梯子、照明后，就是一個安全通道，與分層聯(lián)絡(luò)道構(gòu)成了采場兩個安全出口。每3 m～5 m高掘兩邊聯(lián)絡(luò)道，便于安裝安全平臺，作為充填回風(fēng)泄水行人通道。第一分層回采，利用探礦巷擴(kuò)大成采場分層聯(lián)絡(luò)道，第二分層回采聯(lián)絡(luò)道起點在分段探礦巷內(nèi)，終點大致在第二分層中央，重車上坡時，坡度緩，大約12%～15%；重車下坡時，坡度陡，大約15%～18%。下上分層聯(lián)絡(luò)道管二層。因礦塊間柱沒有被破壞，相鄰采場能同時回采，兩個中段增加了8個生產(chǎn)采場；回采時相鄰采場沒有相互干攏，減少礦石損失貧化。

（3）優(yōu)化切割工程：以前每分層沿礦體走向進(jìn)行分層巷道切割，切割工程量大，效率低。現(xiàn)采用在分層聯(lián)絡(luò)道盡頭垂直礦體走向開展切割，以1.5m高空間作為回采自由面，從采場中間向兩端前進(jìn)式回采。可減少切割巷552m。

（4）采場集中生產(chǎn)設(shè)備利用率提高，易于生產(chǎn)組織安全技術(shù)的管理，確保中段生產(chǎn)能力不下降。

（5）若間柱回收時，利用探礦巷和充填通風(fēng)泄水井進(jìn)行回采。

4 結(jié)語

上向式水平充填采礦法經(jīng)采切工程優(yōu)化后，薩熱克銅礦兩年生產(chǎn)應(yīng)用表明，采切比降至56.4m3/kt，降低了35.2%，降低了采切成本；回采采場集中生產(chǎn)設(shè)備利用率高，易于生產(chǎn)組織安全技術(shù)的管理；在中深孔采場大大減少情況下，增加了淺采回采采場數(shù)量，維持地下生產(chǎn)能力在3500t/d以上，保證了選礦供礦。