古采区充填砂采矿方法的探讨.pdf

第5 4 卷第5 期 有 色 金属 矿山部分 2 0 0 2 年9 月 古 采 区充填砂采 矿方 法的探 讨 昭通地 区铅锌矿 张天贵 摘 要 昭通地 区铅锌 矿 8 4 6中段 1号 矿体 古采 区厚大 充填 砂 的 回采 ， 运 用 分 条 进 路 自然崩 落 法 ， 解决 了矿 石损 失大 、 回采 成本 高 、 不安 全 等一 系列 问题 ， 经 实践 证 明是 一种 行之 有 效 的方 法 。 关 键词 古 采 区 充填 砂 回采分 条 自然崩 落 l 概 述 昭通地 区铅锌矿 8 4 6中段 1 矿 带 ， 经 1 9 9 8年开 拓采准工 程揭 露 表 明 ， 1 1 2～1 2 5穿 脉 长 3 1 0 m均 为 古采空 区 ， 其 中 1 0 5～1 2 5穿 脉长 1 7 5 m古 采空 区 ， 在 8 4 6中段 以上 无充填物 ， 1 0 5～1 1 2穿 脉长 1 3 5 m的古 采区 中， 充填着古人 回采原 矿后 充 填 的低 品位硫 化 矿 ， 含 锌1 2 ． 8 8 ％ ， 含 铅 5 ． 3 1 ％ ， 铅 锌 品 位 达 1 8 ． 1 9 ％ ， 可直 接进 入选厂选 矿 。 在 充 填 砂 与 上 下 盘 围 岩 之 间 ， 间 断 地 残 留有 0 ． 5 ～1 ． 5 m挂 壁硫 化矿 原 矿 ， 铅 锌 品 位平 均 达 2 5 ． 5 6 ％ ， 最高 品位 达 5 6 ． 1 3 ％ ， 需经 凿岩 放炮后 才能 采 出。 2回采 区地 质 概 况 回采 区为 1 0 5～1 1 2穿 脉 长 1 3 5 m， 充填 砂 厚 1 5 ～ 3 2 m， 平 均 厚 2 5 m。 充填 高 度 8 4 6～8 9 6水 平 ， 高 5 0 m。8 9 6标高 以上 属古采 区废 碴 ， 经不 同标高 多点 取样化 验分 析 ， 无 回收价 值 。充 填 区倾 角 8 2 。 ～9 o 。 近垂直 ， 古 采区充填物 以硫 铁矿为 主 ， 有粉状 、 块状 、 浸 染块 状硫 化 锌 矿 。粉状 块状 不 等 ， 最 大块 度 0 ． 8 ～ 1 ． O m， 充填砂 经长期 结存 ， 已结 块 ， 有 一定 的粘 连 性 。两帮 围岩 为泥盆系粗 晶 白云岩 ， 受断层 、 裂隙影 p l J J , ， 围岩稳 固 。 3采矿 方 法 的选择 回采区主要 回采 古人充填 砂及 挂壁矿 。充填砂 的充填 时间不超 过百 年 ， 经水 力 、 氧化 ， 已 自压胶 结 成块 ， 有一定粘性 ， 但其 稳 固性 远 不如 原矿 ， 作 业 人 员不 能长时间直接 在无 支 护充 填 体下 凿 岩 、 爆 破 和 落矿 。主要巷道及硐 室不宜 布置在充填砂 中 。经综 合分析和 几 种 采矿 方 法 的反 复 比较 ， 遵 循 安 全 、 合 * 张天 贵工 程师云南彝 良6 5 7 6 0 2 理 、 经济 的原则 ， 采用垂直矿体走 向布置 的分条进路 后退式 自然崩落 法 。使 用 该采 矿方 法 ， 绝 大部 分矿 砂不需凿 岩爆破 ， 回采 中不 用支护 ， 能利用重力作用 实现采 场落矿 ， 采用 电耙 出矿 ， 提 高出矿效率 。因此 在该法 中 ， 采矿工 的劳 动生产 率很 高 ， 材 料 消耗 小 ， 采矿成本 大大降低 ， 采矿强度 大。 4 回 采 工 艺 1 采场结构及 布置。 由于充填砂 厚大 ， 主运 输 巷及硐室不 宜布置 在充 填砂 中 ， 采 场垂 直原 矿体 走 向布置 。为实现靠矿 自重 而产 生 自然崩 落 ， 必 须有 一 定 的落矿空 间 ， 但 为 了采 场底 部 结构 及作 业人 员 的安全 ， 避免采场放 矿时大面积垮 塌 ， 缩 短底部结构 的服 务时间 ， 采场 放 矿 面积不 宜过 大 。所 以将采 场 分多个 回采 分条既多 个 回采 单元 ， 每个 回采 分条 为 3条 电耙道所担 负的放矿 面积 。分条 长 为矿 体厚 度 2 5 m， 宽 1 8 m， 回采 高度 5 0 m。 2 采切 巷道 布 置 。沿 充填 区走 向距 充 填边 沿 5 m的下盘稳 固围岩 中 ， 掘 一条 规格 为 2 m2 m的沿 脉运输 巷 ， 在所划定 回采分 条 两侧 的稳 固围岩 中 向 上掘一 对先行 天井 ， 在该 天井 中每距 5 m掘联 络道 ， 连通 采场 ， 用 于回采两帮挂壁原矿 、 处理 自然崩落放 矿 时采场悬顶 、 观察顶 部稳定情况 和漏 斗放矿情 况 ， 如图 1 所 示 。 3 采场 底部结构 。在 运输巷 中 1 ． 5 m高处垂直 矿 体走 向的充填砂 中架设 一条长为 矿体 厚度的电耙 道 ， 规格 为 2 m1 ． 8 m， 用 中 1 6～1 8 c m 的圆木 密集 支 护 。在 电耙道 中每 隔 4 m用 坑木箍 一 对 l ml m对 称放 矿漏斗 。相邻 两 电耙 道 内的漏 斗交 错布 置 ， 相 邻 两电耙道 间距 为 6 m， 在运输 巷道 的另 一帮相 应 的 方位 和高度凿 电耙绞 车 硐室 ， 其 规格 为 2 m2 m， 如 图 2所 示 。 维普资讯 6 有 色金属 矿山 部分 第5 4 卷 一 l 1 2 穿 脉 C 2 1 A C _ { 1 1 5 穿脉 图 1 分条进 路 自然崩落 法 1 一 漏斗井 ； 2 一 电耙道 ； 3 一 电耙硐 室 ； 4 一 先 行天 井 ； 5 ～ 挂壁 矿 ； 6 一 充填砂 ； 7 一 联络 道 ； 8 一 沿脉 运输 巷 ； 9 一 放矿 漏斗 ； 1 O 一 自然崩 落 区 ； l 1 一 顶部 充填 废碴 ； 1 2 爆 破后 挂壁 矿 。 广 B 、 ／ [ 二 卜 1 r 一 ] 导{ [ ] ＼ 【 1 ]』 [ ] B B 图 2 底部结构 示图 1 一漏 斗井 ； 2 一 电耙道 ； 3 一沿 脉运 输巷 ； 4 -- A； 5 一 支 护木 ； 6 一 电耙 绞 车 ； 7 一 电耙 ； 8 一 放矿 漏 斗c 4 采场 落矿 及 出矿 。采场 回采属 古人 回采后 充填砂 ， 随底部放 矿高 度 和空 间 的增 大容 易掉 落垮 塌 ， 采 场落矿主 要靠 自然崩 落来 实 现 。 自然崩 落 的 矿 石经底 部放矿 漏斗放入 电耙 道 中用 电耙 直接扒入 矿 车 中运 出。 5 回采及放矿管理。为保证底部结构及作业人 员的安全 ， 减轻采场压力 ， 避免充填体大面积垮塌 ， 放 矿暴露 面积不 宜过大 。回采时应从 充填砂 一侧按 分 条顺序依次后退式 回采 。采场放 矿顺序 应从 电耙硐 室 另一侧的边部漏 斗 向电耙硐室方 向依次后退 式放 矿 ， 一次放矿 漏斗数 不超个 3个 。若采 场严重 结块 ， 产生悬顶 ， 应 即时进行放顶处理。 下转第 4页 维普资讯 4 有 色 金属 矿山部分 第5 4 卷 采 矿方法 的选择 是矿 山一 项 复杂 的 系统 工作 ， 对 于上 述提 出的 5种 采矿 方案 ， 其 中普通 分层 充 填 采 矿法只适宜 于开采 深部零 星 小 矿体 或小 分枝 ， 而 对 于缓倾 斜倾 斜 中厚矿 体 的开 采 ， 后 4种 采 矿 方法 均有可能采用 ， 从其 技术 经济指 标来 看 表 1 ， 各 有优缺点 。如 生产能力大 、 成本低 ， 贫化损 失往往 偏 高 ； 贫化损 失小的方法 ， 则生 产效率低 、 成本较高 、 安全性 较差。选择 哪一 种采 矿 方法 ， 除 了考虑 矿 床 的开采 技术条件外 ， 还 要 取决 于 矿 山的装 备 和工 艺 条件 。 从 凡 口矿深部 矿体 的开采 技术 条 件来看 ， 凡 口 矿深部缓倾 斜 中厚 矿体 形 态 复杂 ， 分枝 复 合 现 象普遍 ， 赋存 于断层 附近 的矿 岩 破碎 、 松散 、 稳 固性 差 ， 矿体顶底板 不平 整 ， 矿石 品位 高 ， 含硫 量大 ， 有 自 燃发 火的可能 ， 矿体 中夹有 经 济价 值 不高 的单 一 黄 铁矿 石 ， 地下 水丰富 ， 有岩溶裂 隙存 在 。如采用盘 区 机械化爆 力运矿分 段空 场 嗣后 充填 采 矿法 开采 ， 由 于深部 矿石的安息 角为 4 5 。 ， 而 且含硫 量 高达 3 0 ％， 将会造 成很大 的贫 化损 失 ， 矿 石会 出现 溜 不下 来结 死 的现象 ， 因此 该方 案 不宜 采用 。盘 区机 构 化无底 柱分段 充填采矿法 可实现分段 回采 ， 甚至 于 2～3分 段 同时 回采 ， 工人在凿岩巷 道 中凿岩 ， 使用遥控 铲运 机 出矿 ， 安全 可靠 ， 且 能适应 矿 体形 态 的变化 ， 中段 生产年 限将缩短 ， 经 济效 益 显著 ， 故 仍 为一 种安 全 、 高效 、 低成本 的采矿方法 ， 生产能 力大 。但是该方 案 采准工 程量过大 ， 而且贫损指 标较高 ， 国内类似 矿山 上接第 6页 5挂 壁 原 矿 的 回采 在一 个 回采分 条底 部结 构形 成 后 ， 作业 人 员从 先行井 中的联络道进 入 采场 ， 用 浅孔 留矿法 进 行 回 采 ， 为保证浅孔落 矿的凿岩空 间 ， 利用端部 漏斗放 出 部分矿 石 ． 其余 矿石将随充填砂一 并放 出。 6 结 语 昭通 地区铅 锌矿 8 4 6中段 1号矿 带 ， 对 古 采 区 厚大 充填砂采用分 条进 路后 退式 自然崩 落法 ， 解决 了作业 人 员直接在 充填砂下面凿 岩爆破、 出矿 、 运输 矿石损 失率 有 的高达 2 0 ％以上 ， 这 对 于凡 口矿高 品 位 矿山来说 ， 资源损失严 重 ， 而且需要配套遥控 铲运 机 ， 目前我 矿仍至 国内同类 矿山 ， 对 于遥控铲运 机在 井下 的作业还不 够成 熟 ， 许 多 方面有 待 完善 。如改 变凿 岩方式 ， 在采场拉 底 层用 凿 岩 台车打 上 向 中深 孔 ， 但崩矿后 空场高达 1 2～1 4 m， 给采场 出矿 和充填 作业带来 很 大 的 安全 威 胁 ， 因 此该 方案 不 宜 采 用。 盘 区机械化上 向水平 分层充填采 矿法 是凡 口矿在上 部开 采过程 中经过 长期 生产 实 践不 断 总结 提高 ， 得 到广泛应用 ， 工艺 较 为成熟 ， 生 产能 力大 ， 贫损 指标 小 ， 对 矿体形 态变化适应性 强 ， 用 于深部 缓倾 斜 倾 斜 中厚矿体 的开 采 ， 预计 能取 得 良好 的经济效 益。 因此 ， 该法仍 为深 部矿 体 开采 中的主要 采 矿方法 之 ’。 0 5 结 论 根 据凡 口矿床 的开 采技 术条 件 ， 单 一 的采 矿工 艺 已不能满足现场 的需要 ， 只有多种采矿工艺并存 ， 才能提 高矿山效率 。为满 足深部 开采 2 5 0 0 t ／ d 、 全矿 4 5 0 0 t ／ d铅 锌 的生 产能 力 ， 实 现 高效 、 低耗 安 全 的 目 标 ， 从 国内外类似 矿山 的开 采经 验来看 ， 只有采用机 械化程 度高 的采 矿 方法 。根 据 我 矿 现 有 的采 掘 设 备 ， 综 合盘 区机械 化上 向分层 充填 与分 段 充填 采矿 法 的特 点 ， 对 于深部倾 斜 中厚矿 体的开采 ， 推荐采用 盘 区机械 化 上 向 中深 孔 高分 层 充 填 采 矿 法进 行 试 验 。 口 等一 系列重 大安全 问题 ， 并 解决 了使 用其 它 方法 回 采 ， 矿石 损失严重 这一 难 题 。在古 采 区厚大 充填 砂 中推广使用该 采矿方 法 ， 对 昭通 地 区铅锌 矿 大规模 安全 、 高效 、 低 成本 回收古 人 回采 后 的充填 砂 ， 确 保 矿山生产能力 、 提 高 回收率 和 企业经 济 效益 具有 重 要作用 。 在这种 特定条件下选 择该采矿方法具 有其特殊 的意义 ， 使其成为 昭通 地 区铅锌 矿 回采 古采 区厚 大 充填砂 唯一 合理 的方法 ； 但 在其 应用 过 程 中适 当的 放矿空 间 、 底部结 构 和放 矿漏 斗 的合 理 支护 是其 成 功运用 的关 键 。 口 维普资讯