铜绿山矿充填法回采工艺的发展.pdf

“ 。 ” 。 一 l 地质采矿 l k 目 _ i 铜绿 山矿充填法 回采工艺 的发展 大冶有色金属公司黄庆安 摄要 本文息站了镉绿山 井下 山 生产以来．提高 山生产韶力 改善劳动条悴，开展技术 改 造新取 得的成 绩和经验 铜绿山矿是 大冶有色金属公司最大的生产 矿山。该矿系典型的矽卡岩接触交代矿床，品 位 高 储量大 远景好，并伴 生有相当可观的 金 银。矿 山采用鼹天一坑 内联 合开采， 其坑 内 部分生产中一直应肘充填采矿法。剖析其回采 工艺，大致可分成两个发 展阶段 一是 7 0 年代 使用混凝土护壁永砂充填法作为过渡性方案， 采用浅孔凿岩一气动装运机一 人工护壁水砂充 填混凝土铺 面的 回采工艺；8 0 年代 改用点柱式 充填法应用浅孔凿岩一 电动铲运机一水砂充填 尾砂胶结铺面一长锚索短锚杆金属网联合护顶 的 回采工 艺。多年生产实际 中，矿 山与有关设 计研究部门和制造厂家密切合作， 以改善充填 工艺为袭破口 致力提高采场生产能力， 围绕 回采工艺各个环节开展联合技术攻关取得了显 著成效，坑内生产能 力 由原 来的 3 0 0 5 O 0 吨／ 日提高到观 在的 l 0 ∞一 1 2 0 0 吨／日． 投产 以来生 产铜精矿含量5 ． 3 4 万吨，铁精矿8 9 ． 8 万吨，铜 精矿含金约3 3 0 0 公斤，台银约2 0 ． 6 吨，工矿总 产值达3 ， 2 亿元，实现利润约 1 ． 2 亿元。 现介 绍该 矿井下充填法回采工艺和提高矿 山生产能 力的主要途径。 一 、实现管道化充填工艺 井 下开采 的 I、Ⅳ号矿体， 由于矿石价值 高，设计 中选 用贫化损失小 的水 砂胶 结充填 法 开采 ，投产 初期采 用的人工护 壁水砂充 填法其 -- 1 ‘ 一 混凝土护壁和铺面 的浇 注工 艺劳动强度大，作 业效率低。统计表明，在每分层充填体中尽管 预制砖 和 浇注砼的工程 量分 别 占 7 ％和2 3 ％， 但其作业时间却占充填柞 业 总 天 数的3 O ％和 5 3 ％，其工人工班消耗分别占充填总工班消耗 的3 0 ％和5 6 啊， 、 充填作业时间和人工工班在回 采工作 中分别 占2 8 ％和5 1 ％o当时果场综合充 填能力仅5 5 米 。 ／日，采 场生产能力5 0 吨／ 日 最 高7 1 吨／ 日，采矿强度为 2 ． 5 4吨／ 米。 月。抓 住改善充填工艺这一问题，科技攻关的主要工 作 有 I ． 创建了 以立式尾砂仓和散装水 泥仓 为主 体的 Ⅵ号和I号矿体胶结充填系统，实现了尾 砂胶结铺面管道化输送工艺 见图o 1 9 8 0 年 上半年Ⅳ号矿体充填系统投入使用后，月充填 达万米 ， 扭转了充填被动局面。 2 ． 研制 了局部流 态化吸出式工业料仓，为 实现高浓度胶结充填开辟新 途 径o 8 2 年3 月新 建 的I号矿体胶结充填系统采用的单管局部流 态 化吸 出式 卸料方式经多年生产 实践证明其显 著特点是卸料浓度高 T s ％，有效卸料率高 8 0 嘶，且工作性能稳定 调节性能好、可 以简化胶结充填工艺。这 种卸料方法新 颖、结 构简单，在 国内外矿山充填中尚无使用先例。 荣获 1 9 8 5 年 国家科学技术进步二等奖。 3 ． 进行 三台一”胶结充 填工艺试 验，为 深部开采垒胶结充填作技术准备。铜绿山矿生 有 色矿 山一 1 9 9 0 ． 2 维普资讯 A L 5 0 0 米； 教装承 扼仓 1 5 O 吨 一 ； 1 2 -嗣 仓 l 一连砂管； 嗣斗格筛； 。 炉埴仓 ； 二 逆 止 喷 嘴 ； j 二 器 嚣 ； 加 眯 克 填 A 铜绿山矿尾磅肢 结一 炉液水力充璃焉缱嗣 产尾砂经脱泥、输送、充填压缩沉降和投水收 艺配置及计量控制等方面进 行 相 应 盼研究工 缩之后仅可回填4 O 骺左右的采矿空间。为了解 作，提出与坑内生产能力耜匹霹豹充填系统设 决将来深部开采垒胶结充填物料的问题，矿山 计， 以满足深部开采的需要。 开展了炉渣、尾砂、水泥 兰舍一 胶锗充填 1 9 8 0 - - 1 9 8 7 年 闯两个新建的腔结充填系统 工 艺研究工 作，其中包括 了炉渣 物 性 试 验 ， 已完成 尾砂艘 结铺 面 1 1 2 万米 ’ o 充 填 系统 睁 一 5 毫米炉渣模型砂仓卸料性能试验， “ 三合一 完善使得采场综合充填能力平均达3 0 8 米 ／ 日 砂浆物料配比及试块抗压强度试验，混合砂浆 比原来提高了4 ， 6 倍，而充填作 业 仅 占回采工 管道输送试验、 。 三合一 砂 浆 搅 拌 特性试 作总时间的1 5 盼左右，从而绐台理选择充填法 验。试验说明，掺入一5 毫米 炉 渣3 O ％， 以灰 回采方案及提高采场生产能 力 展 现 了广阔前 砂 比l 5 和1 1 0 重量 浓 度7 2 7 4 嘶的 三 景 目前这套充填工艺己在丰山铜矿、凤鼠山 合一 混合砂浆进行采场铺面和垒胶结充填， 铜矿、东乡铜矿，湘西金矿等兄弟矿山推广应 其抗压强度分别达到 5 ． O 7 6 ， 7 1 MPa 和2 ， 4 2 一 用，并 且丰山铜矿 的选厂也 正尝试用作为 泥矿 2 ， 5 4 MP a ，可 以满足生产要求。今后将再就炉 处理工程的泥矿储备系统。 渣筛 分、 。 兰台一”料浆制备 ，搅拌输送的工 有 色矿 山一 9 9 o ， 2 维普资讯 二、 强化出矿、采用 高效率电动铲运机 从多年 的采场 回采作业 循环图表的分析得 知， 出矿作业 约 占整个 回采工 作总时 间的5 0 ％ ， 因而缩短 回采 循环时问、提高采场生产能力 的 关键是强亿出矿．提高出矿效率。钢绿山矿原 采用z YQ一 1 4 型气 动装 运机 ，型 式 陈 旧，能 耗大、效率低，作业条件差。1 9 8 3 年，首次在 铜 绿 山井下充填采场 进 行 W 一1 ． 5 D和w J 一 6 型 国产铲 运机的工业试 验，之后 即 在 一 I 8 5 米 中段 全面推 广，收 到了 良好 效 果 。 由表 I 可 见， 出矿装备水平提高 以后采场出矿能力提高 了1 2 倍，工人作业条件也得到了改善。铜绿 ‘山矿 没有 开拓中段 斜坡 遭， 而在采场壁柱 内设 置设备提升天井 安装1 0 吨慢速绞车， 以便 拆 、 卸．提、调设 备和 下放备 品配件大 中小 修 均在采场内进行。一般相邻两个采场大致同 步上采，壁柱间在矿石稳固处掘通联络道，两 采 场的设备可 以灵活调动，替换使用。 生产考察知道，一般电动铲运机纯作业时 间 每班仅 有2 4 小时。为此，提高设备工时利 用率是强 化采场 出矿的主要手段 ，而铲 运机的 设备状况及维修保养质量 矿石爆破质量及大 块 卒．采场尾砂胶绪铺面质量．溜矿井卸矿巷 道装车运输的配合程度 以及生产组织经济承包 方 式等因素有关。铜绿山矿一般按相当于铲运 帆 司机的丙倍来配备维修 工，并请 制造厂家、 研 究单位协助培训， 以提高检修技术。在漓矿 井下口全部安装颠振式振动放矿机 功率3 4 舐以取代原来韵正扇形风动闸门，大大改善 了放矿条件，保证溜矿井卸矿通畅，提高了矿 车装满 程度 和装 车速 度，也相应地提高了铲 运 ．机 的 出矿 效率。 出矿设备能力及其装备水 平 应 与 采场面 积 ，生产能力要求相 匹配。铜绿 山矿在 一6 5 米 冲 段面积为2 0 0 4 0 0 米 采场中选用z YQ l 2 1 6 一 电动铲运机与 气动装 运机 比较表 项 I W 卜 7 B型 由 l气 动 装 运 电 动 铲 遣 机 动 铲 运 机 j I 采场运距 米 I 2 0 3 0 采场 平均 出矿 舱 力{9 8 或 3 3 ． 1 1 7 ． 8 或“ ． 4 l 3 9 c 吨／台班 戚吨／ 台 时 出矿 电耗 千 瓦小 时 3 ． 2 ， 吨 机动性 I 较差 较 好 较 好 噪 声 I 大 较 小 技 小 粉 尘 I 多 少 少 司机劳动 强度 较重 较 轻 较 轻 设备复杂性 j 简单 复 杂 复 杂 维任木平 l 要隶低 要 求 寓 耍 求 高 单台设备费 l l O 0 嘶 3 5 0 啼 【 7 0 嘶 出矿成本 元／ 吨 1 3 ． 0 o 左右 4 ． 5 左 右 型气动装运机，在 I 2 5 米中 段 面 积 为6 0 0 1 0 0 0 米 的采 场中配 用 1 2 台Z YQ一 1 4 型 气动 装 运机，而在 一1 8 5 米 中段 面积在 1 0 0 0 米 。 以上 的采场 中应用 电动铲 运机运矿。只 要生产组织 和技术管理得当 维修保养密切配合都同样获 得 了采矿强度 4 6 吨／ 米 。 月的较好水平。 抓住出矿这个 关键 环节，强 化出矿 、积极 提高装备 水平，铜绿山矿采场生产能力近年 来 有了较大幅度的提高，平均达到1 8 0 吨／ 丑 最 高2 9 6 吨／ 日，平均采矿强度为4 ． 9 2 吨／ 米 。 月 最高7 ． 5 1 吨／ 米0 月。 三、长锚索一短锚杆 金属 网联合护顶措施 的应用 1 e 8 0 年起先 后在 一1 2 5 米 一 1 8 5 米 中段 I， Ⅳ号矿 体 中普遍应 用点柱式 充填 法，中段 暴露 面积达1 2 0 0 0 --1 4 0 0 0 米 ’ ， 采场面积一般为1 0 0 0 一 I 4 o o 米。 ，最大达I 8 3 8 米 。由于部分矿体层 理 、节理 发育，破碎 带与断层穿插， 开采技术 条件 比较复杂， 在大采场顶板 下进 行回采作业 安全威 胁大。 1 9 8 0 年 以来随着 开采工 程推进， 地压活动加剧，采 场冒顶 事故 频繁， 相继 发生 有 色矿 山一 l 9 9 0 ． 2 维普资讯 了几十米 。 、一百多米 以至1 0 0 0 米 的大冒顶， 曾 导致 部分 采场停产 。 I 9 8 2 年起矿 山 与研 究部 门一 道研 究，试验外 预应力砂浆长锚索 和摩擦 锚杆 的组合式 护顶 方案获得成功 后 在生产 实践 中又演变成砂浆长锚索一涨管式锚杆一金 属 网联合 护顶措 施。锎绿 山矿 已将它作为一项 顶板管理制 度在生产采场 中普 遍使用，形成 了 采一 出一充一 护完 整的 回采工 艺。施 工采用长 锚索孔直径6 6 毫米，钢 丝绳直径2 4 ． 5 毫米 ，锚 索孔 网2 ． 5 2 ． 5 44 米 ，一次 锚 深 I 5 米， 可服务 四个回采分 层。采用YGZ 一 9 O 型外 回转 钻机或CTs 一 1 4 l 型 长锚索 深孔凿岩台车凿孔 ， 钻机上配备有自制送绳 器。应 用HB 6 3 型灰 浆泵前式注浆，灰 砂比 I1 ，水灰 比O ． 4 5 o拉 拨试 验表明，锚 索孔 握囊 力 达2 9 4 1 吨／ 米 闯或使 用的胀管 式 锚 杆 长 I ． 8 2 ． 0 米， 网廖 0 ． 8 0 ． 8 一I ． 0I ． o R ， 每根 锚 固 力 1 0 1 2 吨。金 属网采 } 目 6 8 毫 米 锕 筋 按 0 ． 20 ． 2 米 。 网度 点焊 成片 固结于锚杆之 间。 截止 1 8 9 7 年 末共 安装长锚 索3 9 8 1 根 ，锚固矿石达4 3 万米 。 。 l 9 8 3 年下半年 以来采取采 场 护 顶 措施 以 后 ，其 明显 效果是 1 ． 采场 冒顶 现象减少 ，安 全性提高，工伤 事故次数降低 见麦2 。 采场伤亡事 故人次统 计 褒2 束实行护顶措施 l 已实行护顶措施 2 ． 加速 了采场 回采循环 ，相应 提高采场生 产 能力。尽管 护璜 工序 占 回 采工 作时间 的6 8 ％，但是 由于 作业 安全环境的 改善 及处 理顶 板事故时阀 的减 少，采场 回采循环加快 了， 停 产的采场也恢复了生产。 例如同是含铜矽卡岩 顶 板不稳的相邻两个采场， 3 3 0 8 采 场 无 护顼 措施 ，胃顶频繁 事故多，第 四分层 回采就 耽搁 一 年 之久 ，而 3 3 0 9 号采场 因有 护顶措施 I 9 8 4 年 连采 四个分层 ，采场生产 能力平均 1 7 2 吨／日 3 ． 提 高了矿 山经 济效 益和综合 社会 效益。 据 分析 护顶 措施 引起 矿石 成本增椰 0 ． 6 4 1 ． 2 I 元／ 吨，但 是由于加快 同采进 度，保 证 生产 均 衡持绥进行，减少 点柱 尺寸 、 降低矿石损失 以 及由于 抢救复活因 冒顶而停 产的采场带来 的经 济 效益，远远超过 了增 加的经营开支是不言 而 喻的 。 综上所述，铜绿山矿坑 内充填法生产十多 年来依靠科技进步，进行 技术改造，采 用的 一 整套较为先进的采、出、充 、护回采工 艺是成 功、有效的。特别值得指 出的是它 坚持结台 国 情 、从实际 出发，积极为 国产设备和仪表应 用 于 矿 山生产 罔出了新 路。但是，必须指 出的是 由于 种种历史原因， 在铜 绿 山矿这 样一个 大而 富、伴 生元素多、经济价值 高的矿床 中采用点 柱水砂充填法显然是不 适宜的 ， 首先是损失大 矿 山资源浪费严重。单是 一l 2 5 米 中段 因 点条 柱造成 永久损失 的工业矿 量就 达4 0 万 吨，铜金 属量6 6 2 0 吨，其损失率 占1 9 ． 7 ％，预计经济损 失4 0 0 0 万元 以上，使一 期工程坑 内开采缩短了 一 年 ，并 由此带来 了 以后 的一连串 问题。其次 是采 场暴露面 大，安全隐患多 ，事故 频繁，增 加 了采场护顶工程费 用。 由此可见 ，正确选择 采矿方 法及其 回采方 案是坑 内 开 采 的 核 心 l可 题 。这 是钢绿 山矿 深都 开采工程 中必 颁 引以为 戒 的露要 问题o 上 接第4 4 页 2 ．通 过线 性回归分析井 调整 参数 ， 不仅 降 3 ．用回归分 析法 选择 工艺参数 ， 比起 用试 低了张精矿水分，而且降低了设备负荷，且缩 验方法，具有结论直接可信，所需工具、设备 短工作时间，因而降低能耗，降低成本。 及材料消耗少，工作进度快等特点。 有 屯矿 山一 1 9 9 0 ． 2 一 l 扯一 维普资讯