特殊类型矿柱回收技术实践.pdf

I 牡 饭拳 司 ， ／ 6 特殊类型矿柱回收技术实践 红 透 山 铜 矿王 忘 方 - - ／ A 一 i r 摘要】 介翊了红遗山铜矿甩上向分屡充填} 圭 回收特殊类型间 柱， 窄矿壁、进一步回收顶底拄 和采甩幔孔方式回收桃形矿柱的技术实践，提 出了回收矿柱过程中揭露腔结充填庠侧面和下表 面后， 其 自稳性的相*认识与安全技术对策． 关曩调特殊类型问柱桃形矿柱窄矿壁顶底柱充填体 自稳性 随着矿产 资源 的逐渐萎缩，矿柱 回收工 作显得越发重要。红透山铜矿经4 0 多年的开 采，深度下降到千米以下，遗 留了大量未采 矿柱，其中正规矿柱回采 已较普遍，唯有特 殊类型矿柱鉴于地压，安全、充填体 自稳性 等诸多历史原因未予开采。 近年来，该矿投入很大力量对原来列为 禁区的特殊类型矿柱回收进行技术攻关，已 取得了一定效果。 1 特殊类型 间柱 回收成功 7 3 m中段6 号矿 壁，探3 7 7 m，平 面位 置在1 号和3 0 号脉分台的矿轴部 位，系 岩体 应力 集中带。该矿壁平面 呈扁状不 规则 六边 形，三个边与采空场胶结充填体接触，接触 总长4 5 m， 其余三边与 围岩 接触 ，接触 总长 5 5m o 该矿 壁含地质矿量 1 0 万 多吨，矿石 为黄 铁矿 型黄铜矿，致密 、稳 固，局部 多溶 洞， f l 2 ’ 围岩为 片麻岩，稳 固，f 1 4 。矿 壁 回采前有关相邻空区充填体强 度 的 资 料不 多， 印象强度 在2 3 MP a 之 间。 回采 方法的确定； 以在本矿 采用过 的几 种采矿方法中选择为原则，考虑相邻空区已 充填，并且地压现象加剧，故采用中深孔或 探孔 向相 邻空区崩矿的方法 已不 可能 ，又 因 充填休资料不太充分，浅孔留矿法虽然为矿 山所惯用，但考虑到大量放矿过程 中充填体 揭露坍塌的可能性大，故 不 适 用，经 论证 后 ，决定采用上 向尾砂分 层充填采矿法 。 矿块结构t顶柱9 m，底 柱6 m，切割层 高3 m， 矿 房 高 4 5 m， 由 切 割 层 开 始 留 2 m5 m 的点柱一个， 以保证顶板 稳定性 。 采准与切割。上下中段运输通风系统已 形成 ，本 矿块只设一 充填 下料 井， 其功能 为 充填下料和回风，脱水井两条，由运输水平 凿至切割层，以后随采随接高，其功能作充 填脱水、行人、入新风用，溜矿井两条，由 运输水平开凿至切割层，以后在采场中随采 随用钢 筋混凝 土加高， 其功 能是集 中采 场的 崩落矿石 ， 由运输水平用7 t 电机车 出矿 。采 准 工程布置如 图1 所示 。 切割层。高3 m，用浅孔 形 成，周 边揭 露充填体，共揭露3 处，总计6 0 m。 ，无 塌落 现象 。 回采 与矿石 装载。 回采分层 高3 ～4 m， 最 高5 m， 以充填 井为 开 茬 面，用9 5 4 5 型凿 岩 机 向上 打2 ． 2 m深 炮孔， 孔径 4 0 ram，倾角 7 5 。 ，孔距 1 ． 2 m，排距 0 ． 8 m，分 区爆破 ，然 后 在落矿 堆上用 YT- 2 5 型 凿岩机打水平 眼， 一 1 2 一 有色矿 山 1 9 9 6 ． 5 维普资讯 Ⅱ I I 2 Ⅱ 一 Ⅱ 1 一上中段运输道 ； 2 车中段运输道 ； 3 一中央天井 ； 4 --道脱水井 ； ，一 溜矿井 ； 6 一胶结充填体 ； 7 一尾砂充填体 ； 8 一相邻空区充填体 圈1 采准工程布置 压厚1 m ，孔深2 ． 5 m，孔距、排距与 上 向孔 按高高度等于分层高度。 同， 最后排 炮孔 加密 ， 孔径 、 排距均 为0 ． 6 m， 人 道 脱 水 井 的 接 高 采 用1 5 01 1 1 1 1 3 造成 光面爆破条件 ， 以利于顶板稳定和 减少 2 5 0 mm、 长 1 ． 5 m的方术 垛成 方框 井，方术 大块率。上向孔和水平孔分别在两个梯段上 间距5 0 ra m，方术外面为堵砂滤 水 层，井内 平行作业 ， 以便提高采场生产 能力 。 每隔3 m安设平 台梯子 。 矿石采用Z YQ一 1 4 型 装运 机和2 8 k W电耙 漓矿井 的接 高在现场 支模 ，浇注钢筋混 联合 出矿 。采 场 内边角处用装运 机装矿 ，其 凝土， 内径 1 8 m，壁 厚0 ． 5 m，其 中 钢 筋用 余 区域用 电耙 出矿 。 1 O mm立筋8 根 ， 6 S mm周筋 ， 间 距 2 0 0 mm。 充填作业分层 回采和矿石装载结束后 准备工作完成后， 即可充填，主要技术 即可进行充填前的准备工作。充填准备包括 经济指标较理想，见表1 。 设备 吊搬 、人道 脱水 井接 高，漓矿 井接高 ， 关 于充填体侧 翼 自稳性的认识 充填 体 裹1 6 号矿壁回收的主要技术经济指标 侧翼坍塌，是在外力 如爆破震动、矿石冲 击 和 自身重力作用 下发生的剪 切破 坏。外 力作用的 影响难 以确定 。充填 体抗剪强 度在 现场 条件 下不 好测 取，但 因抗剪强度 与抗压 特殊类型矿枉 回收技术实践 王志方 邮 编l 1 3 3 1 一 l 3 一 维普资讯 强度之间有一定关系，故多采用抗压强度值 去衡量充填体可能达到的自稳性 。抗压强度 值 现场测取方便， 覆岩压应力值 也可 测得 ， 所以通常设计抵抗地压的空医充填体强度可 用计算法进行，但保持充填体 自稳性所需要 的抗压强度 目前因外力 因素还不能计算，多 在实践 中凭经验而定 。 该地段相 邻空场充填休 养生 2 年 以上 ， 分 层次存在 ， 各层薄厚不 均 ， 由几厘 米 至1 ． 5 m， 其质量差异大，由0 ． 6 7 ～4 ． 6 MP a ，侧 翼 最 大揭 露面积 1 4 0 m ，揭 露最大高度7 m，结果 只有大面积塌落，总体 自稳性无问题。 实践证明，其充填质量是不均匀的，但 对其整体稳定性不会有致命影响}抗压强度 2 MP a 的充填体，揭露 面 积2 0 0 m 。 ，可 以经 受住爆破和矿石冲击， 自稳性无问题，周围 空区胶结充填的接顶质量 较 好，对6 号矿壁 的安全回收也有益处。因充填体能有效地承 受覆岩的压力 ，使 矿壁在开采过程 中处 于免 压状态，对 安全 很有利。 2 桃形矿柱 回收 桃形矿柱俗称馒头顶，即为保护电耙道 而留的护顶矿柱。垂直矿体走向布置的矿块 都有桃形矿柱 。红 透山铜矿 的桃柱矿量估计 2 0 万 t 。 该矿 回收顶底柱用上 向分层充填法 ，只 能 回收到 切割 水平 底板 以下， 因此，每年都 有大量桃形矿 柱矿 量作 永久损失。 桃形柱矿 回收对地压变化不会有太大的 影响 ，关键是 回收本身 的安 全性。历史上难 以回收的 原因是 电耙道两 侧有溜矿 斗，斗 与采 空区相连 通， 人员在 电耙道 中作业 随时 都有可能受到空医进出石块的伤害}最主要 的是 桃形矿柱 采空后，人员不 能 在 下 面作 业，而耙矿过程 中又不 可避免地发生钢 丝绳 断绳情况，接绳的安全得不 保证。近年来 进行 技术 攻关，在 1 5 0 7 1 9 1 、1 5 0 7 1 9 2 采 区 进行桃形矿柱 回收试验 ， 己取得一定效 果。 采准 方式 t作 业人员在 原 电 耙 道 中作 业，桃形矿柱采 透空 医后，人员不能从 下面 来往通行，故耙道首末两端要各设人行井一 条， 以形成 独立的行人系统 见 图2 。 溜 矿井设在下盘 借用原溜井 }为保 证耙矿 时 电耙尾 轮安装的安全性和根据耙矿的 需要 尾轮经常变 换位置 的情 况，在 耙道 水平上 盘 侧开 一尾 轮碉 室，该 硐 室 布 于 围岩 中，见 图8 。 图2 桃形矿柱回 收 圈3 桃形矿柱 回收 回收顺序 由耙道末端向首 端 后 退 式进 行 。安全措施 作业前 先将各漏 斗封闭，其 方式 是在漏 斗的两 帮打 上锚杆 眼，然后 穿上 钢 丝绳，插上 木板 见图4 ，此时 安 全 条 件 已具备可 以开始正式 回收桃形矿柱 。 桃形矿柱 回收分为 两步进行 第一步先 行 开帮，其 高度为 耙道高，长轴 方 向等于上 有色矿山I 9 似． 5 维普资讯 圈4 漏 斗封 闭 下盘平距尺寸，短轴方向等于矿块宽。在电 耙道中采用7 6 5 5 凿岩机向两侧打水平孔，由 耙遭柬端向首端一次凿岩完毕后，分次爆破 并 出矿，见 图3 和图5 j第二步在此基 础上全 面积采 一层 ，采高2 ． 5 m，仍采用 集 中 凿 岩 分次爆破 、分次 出矿 方式 ，这 样做安全 ，可 靠。最终顶板与上部空区留有2 m厚 的 矿石 护顶，见图6 ，其中虽有等于溜矿 斗 数 目和 大小的窟窿，但护顶总体稳定性还是没有问 题的。 由于第一层开 帮时 已将 各斗底部之斜 三角部分 都采 掉，使行 人的 安全性 ，可靠性 都大大提 高，所 以只要 落矿后对 顶板进行处 理 撬掉 浮石 ，就能保 证在耙道范 围内的 行人安全 。 尾 辖 电 产 1 I 里 呈 曼 。 。 龟 鲮 丰 L 上 蚺 盘 盘j 乌 龋 旦 干 A一 圈5 桃 形矿 柱 回收 圈6 初步回收完毕时的状态 以上所介绍的是该矿回收桃形矿柱的初 步做法，其回收率只能达6 O ，实际上 只回 收 了桃形 矿柱 的一部分， 另一 部 分 予 以保 留，所 以又制定了完全回收 桃 形 矿 柱 的方 案 。 完全 回收方案 即在 部分 矿柱 回收的基础 上，摄后一层采透空区。仍采用集中凿岩， 分次爆破和出矿的方式，只是上部空区逐渐 被 揭露，作业人员不能在 已揭露的部分 空区 下面作业或通行。此时 ， 已揭露和未 揭露部 分 已形成两个各自独立的人行系统，有利于 安全 ，但关键是安 全地 处理 电耙断绳问题。 一 旦断 绳发生在 已揭露的 空区下 面，严禁人 员进入 空区下接绳。处理 方法。若首 绳 或 尾绳断绳于空区下，可缓动绞车尾绳 或 首绳卷筒，慢慢将断绳头拉入未揭露空区 部位，然后放开断绳卷筒闸把，在尾轮硐室 中用 尼龙 绳一头拴住钢丝绳 断头， 另一 头用 绳轮 近距离拴一石块，射 向未揭露空区 部分 ，人 工接 绳 即可 。当然， 这种接 绳情况 是很 少发 生的，因为事实上作 业前 都要 在卷 筒铡检查钢丝绳耗损情况，事先 进 行 了 处 理 。 该矿完全回收桃形矿柱 目前已形成正规 { 殳 计，并初步实践，尚未发现有太的问题。 3 顶、底桂彻底回收 历史情况上部空区顶底 柱 回 收 用深 孔、中深孔崩落，由下部底部结构出矿。进 入深部 开采 以后，空 区进行 了充 填，回收顶 底柱 只能在充 填面上 向上进行 ，分 层 、分片 地 以进路形式开 采 ， 采到充 填体 以 下2 m止， 特殊类型矿柱 回收技术实践王志方 邮犏l L B 3 2 L 维普资讯 即 留 2 m厚格子， 回收 率只 有 6 0 ％～7 0 ， 不能全部 回收的原 因是 恐怕上 部充填体大 面 积塌 落或 向下移动 。上 部充填体的情况是 空医底部 1 0 m高 内为胶结充填 4 0 0 水泥 加 , , 3 o 0 k g t m。 尾砂， 内古 部分 残 留 矿 石 或 废石 ，再 上3 0 m高为普 通尾砂充填 。鉴于 空 区脱水条件差，水泥质量不稳定 该矿 自产 水泥，充填体质量无可靠数据等原因，多 年来一直不敢采 自充填体，致使矿产资源受 到一定损失， 同时又耗费了大量水泥 。 近年来 ，该 矿进行了大量现 场实验， 多 次几十米 、几百米 地揭露充 填体， 实 践 证 明无失稳 趋势。为此，于 1 9 9 4 年4 月 在 现 场 召开 了大面 积揭 露充填体 、彻 底回收顶 底柱 的安全技术论证会，并邀请东北大学教授参 加，与会人员基本上达到共识，认为可以实 施。进入施工设计的务实阶段后，为确保安 全，又慎重地采取了许多安全技术措施。例 如 ，1 9 9 4 年 1 1 月9 日矿 内论 证 的 一 3 4 7 中 段 一 采 区顶 底柱 回收设 计方案规定 了 最 后 回收 2 m厚的格 子时 ， 要对顶 板视 具体情 况 撬 碴 ， 加 锚杆 、打木顶后进行 凿岩作 业，然后分 次 A A A 爆破 ，分次 出矿。为保 证出矿时人员不在 已 揭 露的 充填 体下作业， 揭露范围的崩落矿石 先用电耙拉到未 揭露部分 的部位 ，再 采用铲 运机装运至溜矿井 。由于 电耙拉矿 需经 常改 变方 向，在 端部岩壁 内开 一 个2 m高 、4 m长 的挂 滑轮硐 室，这 样可确保安 全地挂上所 需 位置的滑 轮。 本设计 实施进 展顺利， 已初获成效 。 该矿前朝 回收顶底柱与充 填 体 留2 m厚 矿石护层，而上 部空区 1 0 m高部分 又用 胶 结 充填 ，既有矿石损失， 又使用 了胶结充填 ， 是 相互矛盾的。最近的大面 积揭露充 填体 ， 思路是 前进 了一步，但考虑其 强 度 不 甚可 靠，采取 了揭露后人 员不在下 面 作 业 的措 施，即使局部有塌落，对人员、设备也不会 有影 响，是 比较稳妥可行的 o 4 窄矿壁 回收技术 历史上 遗留下许多窄矿壁作 永久损失 ， 近 来年 正着手 回收。窄矿壁 尺寸有 限，不宜 于 机械 出矿，生产率低， 以一 3 d 7 中段 5 ，6 壁 为例 见图7 。 I 一行通风井 2 一溜矿井 i 卜 脱承井 ’ 4 下料孔 ； 5 一联络道 i 6 - --盲井 i 卜 上下运输遭 圈7 3 d 7 中段5 、6 壁工程布置 下转第2 8 页 一 l 6 一 有色矿山 l 9 9 6 ． 5 维普资讯 金浸出率波动在使用过氧化 氢后减 弱可 解释为 过氧 化氢使这种矿石 硫化物 含量不 稳 定产生 的不 利影 响降到 了最低 限度 。 2 ． 3 ． 2 专题研究 Ⅱ 塞尔 温 S e l wy n 矿 昆士 兰 册 司 州 一 L一△一 ＼／ 标准偏差 3 4 ＼ ／ 标 准 偏 差 ． 原 矿 品 位 3 ．6 2 X lO 一 V 箍 3 ．3 5 加 过 氧 化 物 塞 尔温选 矿厂处理铜 一 金矿石 ，生 产 工 艺为 浮选 炭 浸。浮选铜精矿 用 炭 浸 法 提 金。 由于在生 产中添加 了过氧化剂 ，使 选厂 金浸出率显著 提高。图 9表明 了助浸工 艺对 浸出作业的影 响。 3 结论 应 用过氧化剂能 显著提高金的浸 出率 ， 降低氰化物 消耗 ，提 高金的浸出速度 。在 同 一 研究 中，使用过氧 化钙可节约 氰 化 物 近 30 。 过氧化 剂还可提高选 厂 回收率，减小浸 出率波动幅度，提高选厂 效益 。金的助浸工 艺使黄金矿山利用过氧化剂实现对原矿最有 效的 回收 。 参考文献 略 固9 用 与不用过氧 化氢处理塞 尔温 矿石的 金浸出率波动 情况 m4 _ m呻 ．m mm神 ．m呻 ．mm呻 ． m_ 呻 ．口． ． 上接 第1 6 页 矿块结构 与采准 布 置 顶 柱6 m，底 柱 7 m， 矿 房高4 3 m 与相 邻的5 、6 采 同 ， 切割 层 高2 ． 5 m，平 均面积4 8 m ，在 矿 体 下 盘 借 用原6 采人 行天井作矿壁 回采的入 风 、 回风 ， 人行 、下料井，井 内向矿壁设6 层联 络 道， 联 络道 之间 以盲 井贯通。回采过程中在每两 层联络遭 之间施 以平 密闭，平密 闭以下入新 鲜风流，经采 场，由平 密 闭以下联 络遭和本 天井 回风 ，并于矿体上盘处设一 个 l O O mm 大孔，以供充填下料浆和辅助回风用，于本 中段 运输水平 向切 割层 打一盲井作溜矿井， 张 奎祯 译 冯国杰校 m呻 ．m m m 呻 ．m m 呻 ．mm呻 ． 与正常生产采场的采一 出一 充工艺循环相同。 回采分层高度3 ～4 m， 由中 央 盲 井 开 始 用 机 械向周围打水平 扇形浅孔，分两层 落矿 。 第一层落矿詹因补偿 空间高度 不足， 以工人 方式捣运 出部分矿石 。第 二层落矿石 ，用 电 耙将矿石耙入漓矿井 ，边角处 局部矿石用人 工清理 。 矿石出完后进行充填准备工作，主要包 括沿矿体倾 角加高溜 矿井和脱井笼，密 闭 联络遭等，随后进行全尾砂 胶绪地面充 填，养生7 日后采矿，其主要技术经 济 指示 以后随回采随用钢筋混凝土进行逐层加高。 见表2 。 回采台法 用上 向尾砂分层充填法，并 窄壁 回收特点 多借用原 工程 ，一井两 袭2 5 ，6 壁的 主要 技术 经济指标 凿岩敛牢 电耙效率 采场供矿能力 采矿工效 采准比 损失率摘化蛊 t ／ 白 班 t ／ 白 一班 t ／ 月 t ／ 工 一 班 m／k t 晒 和 一 2 8 一 有色矿山 ] 9 9 6 ， 5 维普资讯