废石充填采矿法在新桥矿的实践.pdf

第12卷第2期 2 0 0 4年3月 黄 金 科 学 技 术 Gold S cience and Technology V01 .12N0 .2 M ar . 2 0 0 4 废石充填采矿法在新桥矿的实践 ＋ 李兴尚 郭忠林 “ 昆明理工大学 云南 昆明650093 摘 要 新桥矿通过合理利用井下矸石及露天部分废石进行充填9 解决了矿山充填原料的不足9 降 低了生产成本9 清洁了矿山环境9 保障了矿山可持续发展 关键词 废石; 充填系统 ; 实践 中图分类号TD853 .34 文献标识码A 文章编号 1005-2518200402-0041 -05 矿山开采必然排出大量废石9 这些废石 不仅占压大片土地9 还带来一系列的问题9 如 废石场的泥石流9 给矿山生产带来严重的安 全环保隐患 如何合理利用废石9 已成为矿 业可持续发展急待解决的问题 近年来新桥 矿业公司通过使用废石充填采矿法9 有效解 决了这一难题 新桥矿位于安徽省铜陵县新桥乡附近9 地处长江之滨9 西距铜陵市28k m 该矿是 一座以硫为主9 铜\ 金\ 银\ 铁为辅的多产品综 合利用\ 露天与井下联合开采的矿山 一期 地下开采工程始建于1985年9 1991 年建成 投产9 开采范围-230 m中段I号主矿体西 翼 设计规模60万t/年9 眼务年限12年 1 矿床地质特征及开采技术条件 1 .1矿床地质特征 新桥矿床为一大型多金属硫铁矿矿床 共生的矿种有Au\ Ag \Cu\ S. fe等9 已探明 地质储量17亿t9 矿区有大小矿体80个9 其 中以1号矿体为主 其矿石量占总矿量的 87 9 矿体平均含S 31 .2 属高硫矿床9 有 自燃可能性 I号主矿体西翼 27线以西 走 向N W9 倾向NE9 倾角10 ～15 .矿体走 向长750 m 9 平均厚度23 m9 赋存标高140 ～ -680 m 呈似层状9 赋存于高俪山组砂岩与 船山 部分为栖霞 组之间 矿体顶板为大理 岩化灰岩\ 大理岩.局部为闪长岩\ 稳固性基 本良好 底板为石英砂岩9 少部分为粉砂岩 稳固性好9 一般不需支护9 矿床水文地质条件 简单 岩溶不发育 地下水以裂隙式承压水 为主 1 .2 开拓方式 -230 m以上采用侧翼式竖井开拓9 截 止1999年底9 已累计采出矿石460余万t9- 230 m中段以上仅剩100多万吨可采矿石9 且 多属边角矿带9 难以回采9 延深接替工程建设 迫在眉睫 原设计的一期地下开采接替工程 主要包括四个井筒 主井\ 副井\ 措施井\ 粉矿 回收并 的延深\ 主井溜破系统的延深\- 270 m中段平面开拓工程和30 万t/年出矿 规模的采切工程 该工程于2000年5月开 工建设9 因受资金制约9 仅有措施井一个井筒 按原设计开工建设9 并于2001年1月竣工9 其他主体工程未建设 根据-230 m中段以 下矿体的赋存特征及矿石类型分布特点9 为 ＋收稿日期2004-01-06; 修订日期2004-02-05 作者简介 李兴尚1970 - 9 男9 硕士研究生. 保持坑内生产的持续稳定 充分利用措施井 已延伸至-330 m水平的有利条件 重新选 择了-270 m以下的开拓方案 其开拓方式 为竖井 加盲斜井开拓 盲斜井布置 在矿体下盘 倾角20 矿石经盲斜井提升 至-230 m中段 利用-230 m中段主井提升 系统和溜破系统将矿石提升至地表 措施井 位于矿体上盘中部 将其作为-270 m中段 开拓期废石提升井 并为盲斜井再次下延至 -300 m中段创造良好条件 1 .3 采矿方法 新桥矿采用两步回采的底盘漏斗分段空 场嗣后充填采矿法 第一步先采矿柱 采完 后用江沙胶结充填形成人工矿柱 第二步回 采矿房 采完用江砂一次充填空区以控地压. 采矿方法如图1 1 .3 .1 矿块划分参数为 8 穿 以 西 矿 柱 沿 走 向 一 般 长 为 33 m或66 m 沿 倾 向 一 般 为30 ～40 m 宽 11 m 矿房长与矿柱类似 矿房宽为22 m 8穿以东 一般沿倾向布置 矿柱宽 8 m 矿房宽16 m 长120 ～150 m 阶段高度50m 分段高一般8 ～ 10m 1 .3 .2 采准切割 矿房矿柱的采准切割方法完全相同 从 -230 m运输巷掘通风人行井和溜矿井通达 采场电耙道 其规格为2 m 2 m 下盘岩石 漏斗底部结构 电耙道与矿体底板平行 规格 为2 m 2 m 底柱高6 m 漏斗间距5 m 分 别沿矿体底板和矿体中部掘两条分段凿岩巷 道 规格为2 .5 m2 .5 m 在最上一分段掘 进充填回风井通达-180 m充填回风平巷 规格为1 .5 mI .5 m 在矿体最高处打切割 井 切割巷 并扩展成切割槽 1 .3 .3 回采 在分段凿岩巷内用YGZ -90凿岩机打 垂直扇形中深孔 每分段中深孔一次凿完 分 次爆破 炮孔排距1 .1 m 在电耙道中每隔 30 ～40 m设一溜井 用30kW电耙绞车出矿 矿石溜至-230 m运输水平 由振动放矿机 装车 运到主溜井 进人井下破碎系统进行初 破碎 并提升到地表 1 .3 .4 充填 江砂胶结充填站卧式沙仓中的江砂用皮 带运输机输送 再经单螺旋输送机直接运到 搅拌桶内 按1 5 的灰砂比由双螺旋输送机 将水泥运到搅拌桶 在搅拌桶内加水形成质 量浓度70 左右的胶结料浆 料浆经充填钻 孔下放至-180 m充填石门 用管道输送到 采场充填井 充填矿柱采空区 图1分段空场嗣后充填采矿方法图 1 .溜矿井 2 .人行井 3 . -230 m穿脉 4 .底沿 5 .矿体 6 .充填天井 7 .充填巷道 24 黄 金 科 学 技 术 第12卷 2 废石充填料的选择 多金属的硫铁矿入选后9 主要产品为铜 精矿和硫精矿9 无尾砂作充填料9 新桥矿曾试 用过河砂\ 块石\ 铜陵有色冶炼厂冶炼废渣9 以及附近兄弟矿山的尾砂充填9 皆因为达不 到规模或价格因素等未取得成功o后来新桥 矿与科研单位合作研究9 成功地应用了江砂 胶结充填矿柱采空区和用江砂水力充填矿房 采空区9 管理地压o近年来由于长江限制采 沙9 江沙价格猛涨9 充填沙源短缺9 无法满足 生产要求o另一方面9 因受进口硫磺的冲击9 硫铁矿价格持续下滑9 迫切要求降低矿石成 本o因此寻求来源丰富\ 成本低廉的充填原 料成为矿山生产的当务之急o经调查研究9 利用原块石充填站的部分工程9 用废石充填 矿房采空区9 管理地压是合理可行的o 2 .1 选用地面矸石 通过对原块石充填系统的地面下料仓和 振动漏斗的改造9 利用原有矸石作充填料9 最 大粒径设计为40c mo不建破碎及筛分设施o 2 .2 尽量利用井下的矸石 井下 巷 道 爆 破 的 矸 石 块 度95 小 于 30c m9 不需二次破碎即可充填o新桥矿设计 -270 m水平开拓工程量达3万m3o措施井 附近是良田和村庄9 不允许堆放更多废石9 仅 在距离措施井200 m处有2000 m3原块石充 填站的块石堆场o它既能作为措施井的排石 场9 又可作为废石充填系统废石的周转站o 另外9-230 m和-180 m年产生采掘废 石1 .2多万m3o采掘的废石不出坑9 直接运 往采场充填井充填采空区o 2 .3露天矿废石的选择 井下采充比为1 19 按矿石密度3 .828t/ m3计算9 年充填量为16 10 m39 其中废石 充填3 m3; 另外9 8穿以东遗留下12万m3待 充空区o不足部分9 可选择来源丰富的露天 废石o新桥矿露天矿剥离的废石以石英砂岩 为主o石英砂岩岩质坚硬 f 9 ～11 9 风化 程度小9 完全可用作充填原料9 重新调整露天 充填采料场石英砂岩的爆破参数后9 爆破的 块石90 小于40c mo在露天采料场用电铲 将大于45c m大块剔除9集中用汽车运往排 土场9 小于40c m作为充填料o 2 .4 露天和井下的废石按2 3比例混合 采空区充填料粒级的级配对废石充填体 的密实性\ 流动性\ 沉降性等性质有着重要的 影响o为此9 对不同比例的废石充填料进行 了粒径分析9 分析资料表明露天和井下矸石 按23充填9 采场充填料级配最佳9 完全符 合塔博方程式 d60/d104 ～5 式中 d 6060 颗粒通过的筛孔直径; d 1010 颗粒通过的筛孔直径o 表1是露天和井下矸石按2 3充填料的 样品分析资料o样品取自地表下料井口和- 230 m中段1011 ＃采场的溜矿井 o 表1 充填料粒径分析 地表块石下料井口样品 -230 m水平1011 ＃采场样品 粒径dc m0 ～1 1 ～1010 ～30 重量比 212523610175419 3 废石充填 该矿有一套块石充填系统位于矿体顶板 中部9 靠近待充空区o对块石充填系统的部 分工程\-180 m中段的副井井底车场\ 沿脉 大巷进行改造后9 废石充填系统充填能力达 到400 m3/班o完全达到生产要求o按废石 的来源9 废石充填系统分为三个部分9 废石流 向如图1所示o 3 .1露天废石充填系统 34 第2期 李兴尚 废石充填采矿法在新桥矿的实践 露天剥离粒径小于40c m的合格废石充 填料9 用自卸汽车运到块石充填站9 直接卸入 下料井的地表料仓9 充填时9 经块石下料井 深206 m9 断面2 2 m2 下到-168 m皮带 道9 电耙耙入通向-180 m的废石分配井9 用 振动放矿机放到0 .7 m3的侧卸式矿车里9 最 后拉到充填穿脉平巷9 倒入充填井9 溜入采空 区充填O 3 .2 -270 m中段开拓废石充填系统 -270 m中段巷道掘进的废石经措施井 提升到地表9 直接卸人自卸汽车9 运到块石充 填站的废石堆场存放9 充填时用铲车推进块 石下料井的地表料仓9 与露天废石混合后运 往采空区充填O 3 .3 掘进 采准废石充填系统 -180 m中段产生的废石用0 .7 m3 的侧 卸式矿车直接运往附近的充填井充填O- 230 m水平掘进\ 采准的废石用0 .7 m3 的侧 卸式矿车运到副井9 提升到-180 m中段9 经 底盘运往平巷运往充填穿脉9 倒入采场充填 井9 充填采空区O 根据国内外块石 废石 充填的经验知C 图2废石输送示意图 1 .下料仓92 .块石下料井93 .自卸式汽车94 .措施井 95 .副井车场列车96 .废石分配井97 .充填天井 9 8 .振动放矿漏斗99 .露天边坡910 .电耙911 .1011 ＃采空区912 .副井913 .主井 干式块石充填在方形采场效果较好9 能最大 限度充满采区9 而对于狭长形采场不宜采用O 为了解决这个问题9 八穿以东的采场9 每个采 场开掘4 ～5个充填井9 实行多点同时进行废 石充填9 使空区的充填料均匀上升9 充满系数 提高9 其废石充填效果与方形采场相似O 4 经济效益分析 新桥矿业公司的废石充填系统基建仅 用2个月时间9 基建时间短9 投资小9 设备简 单9 投产见效快9 生产成本低9 生产率高O矿 山现已完成废石充填12万m39 节约资金 300多万元9 减少土地占用约100 亩9 给矿山 带来了十分巨大的经济和社会效益O工程投 资见表29 年经济效益分析见表3O 表2 废石充填系统工程投资 序号工程内容投资额 万元 1 块石充填系统的改造 2 .0 2-180 m废石溜井做振动漏斗2 .5 3-180 m副井车场及沿脉\ 穿脉的改造5 .1 42台3t电机车12 .3 512台矿车6 .1 613kW电耙1台1 .1 7 合计 29 .1 44 黄 金 科 学 技 术 第12卷 表3 废石充填年经济效益计算 序号项目金额 万元/年计算说明 1 提升费用的减少 11 .20 减少副井从-180 m向地表的提升费 2 运输费用的减少 9 .541 .副井的矸石从井口到排土场运输费减少6 .40万元S 2 .措施井矸石地表处理费减少5 .24万元S 3 .井下矸石倒运费增加2 .10万元 3 充填材料的节约 66 .42 与等量的江沙充填材料相比 4 井下排水\ 排泥减少 7 .3 与水沙充填比较 5 露天爆破费用节约 -5 .2 穿孔\ 火工费用分别增加2 .7万元和2 .5万元 4 合计 89 .261 .年充填废石按2 .80万立方计算S 2 .该表所列仅为可计算的直接经济效益 5 结语 新桥矿业公司的废石充填实践取得了显 著的效益9 可供同类矿山参考和借鉴 为提 高充填体质量9 今后还应加强下面的研究工 作 1废石充填矿房所形成的充填体与矿 柱的江沙胶结充填体相比9 物理力学性质相 差悬殊9 会使胶结充填的矿柱产生了更大侧 向压力\ 变形 今后应对胶结矿柱进行稳定 性监测\ 分析和评价9 保证胶结充填体矿柱的 稳定性和自立性 2根据散体的流动规律9 废石充填在 采场顶部\ 两充填井之间必然形成一定的充 填空隙 而废石充填体沉缩量大9 进一步增 加了充填采场的顶部存在的空区S 为提高废 石充填工艺和采矿结构工艺参数合理性\ 安 全性9 应该对废石充填的采场稳定性进行分 析\ 监测\ 评价 3为使废石充填工艺技术更为全面\ 合理\ 实用9 应在井下引进自动化\ 连续化\ 计 量准确的输料设备取代矿车运输和倒运 4研究废石胶结充填矿柱的可能性 参 考 文 献 [1]黄志伟.鑫汇黄金矿业公司无废开采工艺与实践 [J].有色金属 2003 105 . [2]刘同有.充填采矿技术与应用[M].北京 冶金工 业出版社 2001 . [3]潘长甲 陈彬.新桥矿业公司一期地下开采工程 的设计优化 [J].金属矿山2001 18 . Application of w aste Fill in Xiniao M ining Industry Company LI Xing -shang GUO Zh0ng - 1 in Kunn ing UniuersitS Of Science and technOlOgS9Kunn ing51861439 China AbstractThe Waste fi11is acc0mp1 ished by fi11 ing st0pe With the Wastes fr0m 0pen -pit m ine and undergr0und m ine . The pr0b1e m 0f 1acking fi11 res0urce is s01ved 9the m ine c0st is re- duced9the envir0n ment 0f m ine is c1eaned 9the sustainab1e deve10p ment 0f the m ine is de- pendab1e by app1icati0n 0f Waste fi11 Key wordsWaste the syste m 0f fi11 app1 icati0n 54 第2期 李兴尚 废石充填采矿法在新桥矿的实践 废石充填采矿法在新桥矿的实践废石充填采矿法在新桥矿的实践 作者李兴尚， 郭忠林 作者单位昆明理工大学,云南,昆明,650093 刊名 黄金科学技术 英文刊名GOLD SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷期2004,122 被引用次数2次 参考文献3条参考文献3条 1.潘长甲;陈彬 新桥矿业公司一期地下开采工程的设计优化[期刊论文]-金属矿山 200105 2.刘同有 充填采矿技术与应用 2001 3.黄志伟 鑫汇黄金矿业公司无废开采工艺与实践[期刊论文]-有色金属 200301 本文读者也读过10条本文读者也读过10条 1. 刘成平.王平.刘涛 上向分层分段后退式废石充填法的应用[会议论文]-1999 2. 贺志宏 高村矿区建立干式充填储料系统方案初探[期刊论文]-黄金科学技术2004,123 3. 王小春.姚松明.王选科.王忠义 浅孔留矿法与干式充填法在前河公司的应用与对比[期刊论文]-科 技致富向导20113 4. 谈晓明.杨兴明.傅林.Tan Xiaoming.Yang Xingming.Fu Lin 进路分层干式充填采矿法在鹤庆锰矿 的应用[期刊论文]-中国锰业2000,182 5. 张桂暄 干式充填采矿法存在问题与改进实践[期刊论文]-黄金科学技术2002,106 6. 杨文杰 干式充填采矿法在昭通铅锌矿的成功应用[会议论文]-2009 7. 李兴尚.郭忠林 废石充填采矿法在新桥矿的实践[期刊论文]-四川有色金属20042 8. 吕波 红透山铜矿井下废石破碎充填系统评述[期刊论文]-有色矿冶2001,175 9. 白凤泉 干式充填采矿法在柏杖子金矿的应用[期刊论文]-有色金属矿山部分2002,542 10. 张安康.张国良.冯俊刚.杨建林 金城金矿东季矿充填系统改造[期刊论文]-有色金属2004,562 引证文献2条引证文献2条 1.常荣凤.景宏祥 削壁充填采矿法在金渠金矿的试验与应用[期刊论文]-黄金 20098 2.李兴尚 水砂胶结充填材料配合比的优化研究[学位论文]硕士 2005 本文链接