低分段胶结充填采矿方法在我矿的试用.pdf

低分段胶结充填采矿方法在我矿的试用 小铁 山矿 宋琪 致 前 言 承砂艟结充填采矿法是 6 0、 7 0 年代发晨 起来的一种采矿方法。虽 髂开采成本较高 ， 但矿石的损失、贫化率低 ，轭有技地控 制地 压．防止岩 甚移动，并轭在复杂不良的矿岩 条件下进行安全 圊采，故应用在运年增 加， 低 分段胶姑充填采矿即 属这类采矿方法 该 方法蒹 西北矿 冶研 究院与小铁山矿于 1 9 8 4 至 l 新 年期 闷 轻的一种采矿方法，并于 l 9 8 r 年 月通过 有色总公司鉴 定，主要技 本指坛这魏了国内蚪先进水平。 经 1 9 8 8 年试 甩 ． 于 1 9 8 9 年 正式 为小铁 山矿采 用。 地 质概 况 小铁山矿矿体产予石英 角斑凝荻岩 中． 呈似层状或透镜状 。 多夹层， 形态复杂， 沿走 向和倾 向均有明显的分枝复合． 尖灭等现象， 矿体． 蠢角7 0 。 一8 。自上而下遥渐变徒 。 甚 至直立．倒转。上盘属岩|为麓荻质或秽质撵 泥石千枚岩．中等稳固．f 一 4 8， 下盘围 岩 为石英角斑凝灰岩， 稳嗣性差． f 4 6 试 用地 点 在髑 中 段’ l 7 0 4 一 l 7 2 4 水平 6 5 06 7 5 行 线 之 间． 古 矿 层 厚 3 9米 ，走 向 3 1 0 。 一3 7 O 。 ．倾 向南西．倾角 7 5 。眉岩蚀 变强烈． 遏水软化 ，断层变错 ， 构造复杂 ． 是 小铁山矿地压活动频繁的地段之一。 矿石 工业 类型有 两种。 块状 锕 铅 锌 硫 化 矿石．产于古矿层上盘部位 。直接 与螺泥石化岩接触。f l 5 一l 9 ． 体重 4 ． 4 1 ， 松散 系数 1 ． 7 6 ．矿体厚 度 82 l 米．_1 均 6 l 4 ． 5 米 ， 有细粒花岗岩脉穿插其中，有一定 的破坏作甩。 2 浸染状锕铅锌硫化 矿石．矿体与围岩呈渐变关系，矿体界线依 靠化 验资 料圈定 。f 3 4，不稳定 ， 体 重 3 ． 1 ． 橙 散 系数 1 ． 9 2 ，钢 ． 铅 ． 锌综 合品位 平 均为 9 ． 3 2 ％，伴生有较高品位的金．银 二低分段胶结充填采矿法概述 1 ． 采蠕 站构 豆采 准 矿块长 2 5 米．商 l 9 米．分段高 分别 为 5．8． 6米。 分 条宽 度是 瞻定该 采 矿方法 圆 采强 度和影畴采场稳定性的 主要因素之 一． 它 主要鼠决于圆采巷道宽度。根据分段 分条 肢 坫充填 采矿法 的 试验研 究成 果 ，回采巷道 宽 度原刚上为 3 米．接近上下盘矿体的分条 根 据实际情 况取 2． 5 ’ 3． 5或 4 ． 0米如 图一 为了有效地使用铲运机．在沿矿体走向 下盘睦 i c 外布置 了一条斜坡道．该斜坡道距矿 体 边界不小 于 5 ． 0 米，坡 度 一l 2 。 ，有技 断面 6 ． 2 5 米 铲运机运行封不允许行人。按 分段赢从斜坡道分别掘矿体 下盘脉外联络平 巷．蒜后通过采场两翻的分段横巷与回采巷 遭 相连 ． 并 在采场 一 舅布置 一条充填 通风 井。 2．固 累 分段藩矿用 YG一8 o 鸯岩 机打垂直扇形 耀孔 ， 孔径 6 0 毫米，排匝 1 ． 4 一1 ． 6 米， 每摊 打 34个孔 ， 孔 深 2 ． 5 5 ． 5 米。爆破采用 耪状铵桎皓炸 药，F Z Y一1 0 0 型风动装药器 装 药 火雷 管 一导爆 管 一导爆索 起爆 ．每米 炮 孔崩 矿量 3． 6 吨 ， 炸 药单耗 0． 3 5 公斤 ／ 吨 。 切 割 槽 有 两 种 拉槽 方 式 ； 在 分 段 高 度 维普资讯 j t ； Z 4 ， 加 | 7 f z ， r 衅 冉一 A 剖哥 围一采_场 结构 殛 采准 布 置 6． 0米 以 下 时 ．直接 采 用加峦 的 垂直旃 形 中 深 孔拉 槽 ；分段 高 度 8 ． 0米 以 上时 ． 采用 加 密的前 倾 扇形 中深孔 爆 破形 成 ，炮孔 前倾 角 f { o 一9 0 。 两 种 拉 槽 的抵 抗 线 均 为 1 ． 0一 j - 2米 ， 在 切 割 槽 炮孔 引爆 后 用微 分次 起 爆 j 后各排 炮孔 每 条蚓采进 路的炮孔 一 次 连续 | ] 完 ． 采 用预装药．分次爆碱出矿 燎瀣} 1 分段充 但 采场拉 开2 后 ．一般 安全情 况较 好 ．故j 』 f 路 ⋯玖 充填 3．出矿 采用 美国瓦 格纳公 d 的王 i HST～I A J 1 0． 7 6 米 电 州 铲运 机。 狄或 捌 献例运 馏 片 EHST 一 【 A 电曲铲 运机 使 M 址 维普资讯 斗 容 0． 7 6米 ，’ r均 运 距 9 7米 ．台班 效 率 7 5 吨 ／ 台班 ． 工 时利 用率 3 0％． 完 率 6 5％． 维 护率 9 5 ％ 4． 充 填 ’ 每一 分条 的每一 分段 出矿结 束后 ．即进 行 充填工作，它包括架设挡墙 。铺设充填管 道 和槛 流 泄 水管道。 充填前 在回 采分段空 区 下部 回采巷道 口 处架 设 术挡 墙 封 口， 术挡墙 结 构如 图二 所示 。 挡墙 术撑子不能小 于l 5 o 毫米， 内阕甩3 0 毫米 的 木板 严密钉 牢 ，然 后 在拦 外 侧 以及挡墙 与巷道田岩接触处，喷一层 5 0 一l o o 毫米的 水泥砂浆 ，杜绝充填料外焉。在架设挡墙的 同时 。还 要铺设 溢流 软 管如 图三 所示 。充填 时将软 管 *起到高 于充填料面 以上，充填 停 止 半 小 时 后 将软 管放 下 ．沉 淀 后 的 清水 即 可从 软 管 中 排 出 。 充 填 时 ，充填 采 场 由 1人 专 门看 守 充填 道 的 输 送 状 态 料 浆 浓 度 及 充 填 效 果， 并 负 责 地 表 充填 站 的 通 讯 联 系。 5． 主 耍技 术 经济 指标 和 材料 消耗 主 要技术 经济 指标 采场生产能力l 2 0 吨／ It 采 矿工效 6． 7 吨 ／ 工班 中深 孔 凿岩 台效 4 6米／ 台班 r 铲运 机 出矿 台效7 5 吨 ／ 台班 矿石 损 失率 I ． 3 3％ 矿 石贫化率 0 ． 3 8 ％ 充填成 本 I 4． 1 4元／ 吨 采矿 直接 成奉 l 5 元 ／ 吨 。 料 材消耗 术 材0 0 0 2 8 6 米 ／ 吨 炸 药0 2 8 公 斤 ／ 吨 雷 管0 ． 4 1 2个／ 吨 台金片0． 3 2 克／ 吨 钎子 钢 0． 0 l 3 公斤／ 吨 水泥0． 0 3 6 u ／ 吨 砂 于0． 2 4 6米 0 电 8 围三 充填采场示意图 三巷 道 与 采场 顶 板 维 护 由于该地段 是 小铁 山矿地 质 构造复杂 断 裂 十分发 育的地段 ，而 多数 采准 工 程都无 法 躲避松 软 破 碎的 石 英 角 斑凝 灰 岩。 因此 ． 采准巷 道 及采场 顶板 维 护就 显 得 至 关 重 要。 实 行全 过 程支 护的巷道 掘进 方法 ，即从 凿岩 爆 破开 始 。一直 到支 护完 成后的 魂场 观察和 补充加 固措 施均 列入掘 进支 护 范围内。 对采 准巷 道和 回采巷 道 全部 采用光 面 爆破和喷 锚 支 护．锚 杆 为 1 ． 5一1 ． 8 米 长的开缝 式锚杆 ． 网 度 1． 2 X I ． 2米 喷 射 i 厚 度 5 0一 J O O毫米 局部严 重破碎地 带加 金 届网。 低 分段 胶结 充填 采矿法 在 中深孔 爆 破后 维普资讯 ● ， 出 矿耐 ． 直 接 顶板 就是上 部似 采巷道 的顶 ． ． ． 板、因此，回栗巷道掘进时的支护工作就是 叫 充 填 材料 及 充填 系统 采场 顶板 的维 护工 作 为了出矿时 的安 全作 i ．充 填材料 业，应特别注意空区两帮浮石．对空区两帮充填胶结材料采用公司 自产的袋装4 2 5 应经常查看 ，边 出矿边处理浮 石，对薄弱部 硅酸盐水泥。 充填骨料使用距矿山 l 8 公里处 位 和支 护遭 到破坏 的地 方 要及时朴 加喷锚 的风砂。M砂的平均粒径为 0 ． 2 0 4 4 毫米， 其 护。 物理性质和化学成甜如表 l 和表 2 。 风砂 的糟 理性．蜃 囊 1 比 重 I 孔缔串 松 散謇 重 1分水量 渗进率 分泥量 2 ． 5 s t ／ m 3 l 4 7 ％ o t 加 l e ． 1 7 4 ．．7 3 m m ／ h 7 ． 的 ％ 风 砂 的 化 学 成 份 。 囊 2 点 静f S iO I A l t O a I C a O I M e O ． 』F e 20 a | } 它 分 比 I 9 0 ． 。I 4 ． 6 0 I m 8 0 I 3 a I 3 9 1 ． B 8 生产实际表明 ，风砂含混量是影响充填 凝 固时间及充填体强度的重要目索 ．风砂台 泥量不得超过 7 ． 0％，采场 溢流水台泥量不 超 过 锈辩用 量的 0 0 3 l ％。 如 l 了04水平 4 进路充填体 由于风砂台泥量达 I 5 ． 3 7 ％．凝 ．固时间延长 了 l 0 一l 5 天。 致使设备不能进入 采场 ，延 长 了圈 采局期 。 ． 2 ． 充 填站 建在地表出风 井附近。 充填站 包括 8 0 吨 袋装水泥库，4 o 0 眯 0 堆砂场，7 7 米 0 水池及 3 0 米0 ／ 4 , 时砂浆制备站， 充填管道经出风 井 直 下三 中段 主 回风道 ，然后 经 6 5 0 川 I脉 巷道 进入 采场 充填 井， 管道 长 5 9 4 ． 6 米 ，充填 管 路倍线 3 ， 7 8 ，料浆实际浓度 6 4 7 5 ％． 荻砂 比设 计分 别 为 l 氐 l 6 ．1 8 ，实际平 均 在 l 1 0 左右 ，充填能力2 5 米。 ／ ， J 、 时，浆 制备 的流 程 如图 四。 ’ 设备的 配备与安装如圈五所示。 其中两个 混料仓容积 l 4 米。 ； 振动筛为两台无弹性 系统 往复 式 振动 筛， 电机功 率 1 ． 52 ． o 千瓦 ， 振 幅 2 0 毫米 ， 频率 4 0 0 赫 ， 筛 网 l 51 5 毫 米； 振 动 给料 机 为轴 偏 心式 ． 电 机功 率 1 ． 1 千瓦 ， 频 率 田罔料蒙 翻鲁 流程 田 1 3 0 0 赫， 振幅 1 ． 5 毫米， 供料能力3 咪 时， 搅 拌枫系卧式， 规格 为, 9 0 0 x 1 2 0 0 毫米， 电机 功率。 l 0 千瓦，转蘧为 4 9 转／ 分。 料浆 翩静按设 计工 艺流 程和 输送 参 数执 行。充填前先将混料仓贮满，然后捆过电话 与采场 联 系。 当采场准 备就绪 后 ，即 引 清水 g 维普资讯 图五充 填系统 设鲁 的配I 与安 装 润管路和检．音管路是否靖水 水到达采场 后 ．先 后 启动搅拌 机和 振动 给料 机，制浆 和 F { 流输 送工 作即 连续进 行。同 时用 T2 G装运 ， 机运砂 ．人工运水泥 ，通过振新筛向混料仓 不断供料。 停机时， 先用电话迎知采场，然后 后 停 机． 充 水 5分钟 ， 清洗 管内残 渣。 充填 体的稳定性 及充坝效 众 所 周 知 ， 凡 是 使 用充 填 采 矿法 的 矿 山 ．充填体 的形 成是 整 个回采 过程的 莆 要组 成部 分． 充填体 的 稳定性 对回 采起 着重 要作 甩。 就小 铁 山矿 而言．随 着矿 山技 术改 造的 完成 无轨装运 设 备的使 用 及全 部采 用机械 化 施工 后 ．将 淘l汰现 有的无 底柱崩 落法 ，而 采用充填采矿法 ，因而膨结充填体 质量的蚶 坏 ，及时充填与 否将成 为生产的关键 充填体自 稳定性， 除充填料封 l 成外． 要 墩 J 充填体 扛 果场内的受 力状 态 小铁山矿 【 0 的地 压 活动 规 律 以剖压 力为主 ． 局部地区顶压 与制雎相近。 经过 长 期的 观察和 计算 ． 结 果表 明 ， 低分段胶结充填采矿 法的 每 圳割巷道 或 每个分 条采 空区 形成后 ， 顶板 浅部 围岩的切向 压力均有显著增加， 出现了较明显的水平应力 集中现 象． 但顶板最 大切向应 力 则没有超 过矿 岩的 单 轴抗 压强 度 ， 故 每步 回采 过程 中 顶 板 处于稳 定状 态。 由于原岩的 垂直应 力比 水平 应 力小褂多 故在剖帮没有呈现竖向压应 力集中 现 象。 原岩 水平应 力在 铡 帮中间浅都围岩产生 了较大的切向附加拉应力。 这两种附加切向应 力与铡帮原岩 垂直应力迭加 ， 结果一方面使侧 帮中间深部围岩的切 向压 应 力略 有增加 ， 另一 方面， 使阕帮中间浅部围岩的切向压应力有明 显减少。 这对 倒 帮的 稳 定有 利。 当空区 阕 帮高 度较大时， 产生的附加切向拉应力增l大， 因而有 可能出 现蕞4 帮局部 片 帮。 因 此 ． 回采对 应加 强 对侧帮的局部维护。 这说明只要认真充填 ， 保 证 充填的 及 时性 和 充填 体的整体 完整性 就能 证 充填 体 的稳 定性 ， 保证 回 采作 业的 安全。 采场 充填 后 I 6 小 列人 员即可进入 ， 2 4 小 时 后充填体表砥已较坚硬 二步回采时两帮充 填体 l 有少量片落，说明充填体质量达到了 到采要 求。 ， 讼 低 分段 分 条胶结 充填 采矿法 1 9 8 8 年 在小 铁山不 稳 同围岩 条件 下推广应 用取得 -r很好 的技 水 鲢 济指标 和明显的经济效益。 该方法 采 用I } } 外斜坡道 采准 ， 低 分段 分条 回采～ 充 分 发 挥 丁无轨 设 箭高 效灵 活的优点 ． 由于使用电动 铲运 机 ． 减少 l『井 F 空气污染 ． 改善 r 采场工作 条件 ， 浚方法 叮随矿体变 化 耐瑟活 布置 网采进 路和改变分彖宽 度， 从Ifli 火．k 降低 了 矿石的撷 失贫 化 ， 简易充填 系统在充蟥 不 靛 大的 前挝 下， 较 地完成 _r 任务 ， ＆ 之 ， 该方法的使 用． 为 小铁 山矿 的 充填 采 矿 方法 ． 尤其是对小铁山矿 西部窄矿体的采矿 方法提 供 了一 种新 的途径 维普资讯