多种充填采矿法在安庆铜矿的应用.pdf

第5 7 卷 第1 期 有 色 金属 矿山 部 分 2 0 0 5 年1 月 多种充填采矿法在安庆铜矿的应用 方志甫黄海云 安庆铜矿 摘要 介绍了高阶段大直径深孔采矿嗣后一次充填、 小中段分段崩落嗣后一次充填、 平底浅孔 留矿嗣后一 次充填和浅孔水平分层上向充填等采矿方法在安庆铜矿的应用， 以及采用的分级尾砂胶结充填、 分级尾砂水砂 充填、 废石充填和废石胶结充填等充填方法； 阐述了多种采矿方法的应用在矿山经济、 生活、 安全和环境等多方 面带来的成效。 关键词 充填采矿法 综合应用 高效环保 1 矿 山概 况 安庆铜矿是一座采用地下开采 的大型铜铁矿 山。矿床为接触交代的矽卡岩型富铜富铁矿 ， 构造 不甚复杂 ， 岩浆岩发育， 接触交代作用强烈， 岩溶充 水 ， 水文地质条件中等复杂。矿山设计生产能力为 日处理矿石 3 5 0 0 t ， 设计年生产能力为 1 1 5 ． 5万 t 。 自1 9 9 1 年试生产之初， 安庆铜矿就会同多家科 研院校研究了适合于矿山首采的 1 厚大矿体的高阶 段大直径深孔采矿嗣后一次充填采矿方法， 取得良好 的成效。但随着矿山生产能力的增大， 缓、 小 、 残、 难 矿体的开采就成了采矿技术人员必须解决的问题。 为此 ， 经过多年探索与实践， 采取了综合应用多种充 填采矿方法 ， 妥善解决了缓、 小、 残、 难矿体的开采 ， 提 高了矿山生产能力， 保证了矿山生产发展的要求。 2 多种充填采矿 方法 2 ． 1 厚大矿体的高阶段大直径深孔采矿嗣后一次 充填采矿法 1 矿体 一 4 0 0 m以上至 一1 8 0 m的厚大矿段 ， 矿 体基本处于直立状态 ， 矿体的厚度在 3 0～8 0 m之 间， 且矿石围岩均在中等稳 固以上。针对这样厚大 矿体的回采， 矿山与科研院校研究采用了高阶段大 直径深孔采矿嗣后一次充填采矿方法。采场垂直于 矿体走向布置， 采场长度为矿体的厚度； 采场的宽度 为 3 0 m， 矿房和矿柱各 1 5 m； 采场的高度为 1 0 5 m 即 从 一 3 8 5 m～一 2 8 0 m ， 分为两个凿岩中段， 分别在 一 3 4 0 m和 一 2 8 0 m中段施工凿岩硐室， 采用 S i m b a一 2 6 1 钻机施工孔径为 1 6 5 m m的下向大孔， 采用 V C R 方志甫高级工程师安徽安庆2 4 6 1 3 1 法和侧 向爆破崩落矿石； 出矿阶段在 一3 8 5 m， 由进 口的 S T一 5 C、 ST 一 6 C N、 s T一1 0 0 0等铲运机将采场 的矿石铲运至出矿溜井。采场分两步骤 回采 ， 第一 步骤先回采矿房 ， 矿房采空后， 采用分级尾砂 ， 按设 计配比添加水泥作为胶凝剂 ， 经地表充填系统搅匀 后由管道输入采空区， 对空区进行胶结充填而形成 充填支撑体。待充填支撑体形成稳定的强度后， 再 进行采场第二步骤即矿柱的回采。矿柱采出空后 ， 地表充填系统用分级尾砂对采空区进行水砂充填。 这种采矿方法是安庆铜矿在 “ 八 五” 期 间的试验 研究成果， 它具有安全性好 ， 人员不需暴露在采空区 下作业 ； 实现了全过程的机械化作业 ， 采矿效率高。 它适用于厚大直立矿体 的回采 ， 目前仍是矿山使用 范围较广的采矿方法。 2 ． 2 缓、 小、 残、 难矿体的多种充填采矿法 由于矿山生产能力不断增加， 1 厚大矿体的开 采已经不能满足矿 山整体生产能力的要求， 2 矿体 和零星小矿体、 边残矿体必须纳入开采， 形成补充能 力， 以保证矿山整体达到设计生产能力。对这些矿 体的开采， 针对矿体的各种具体情况， 灵活采用了多 种采矿方法 。 ． 1 小中段分段崩落嗣后一次充填采矿法。在 进行 2 矿体开采时 ， 由于矿体大多部位较缓 ， 倾角 在5 0 。 左右 ， 厚度在 1 5～2 5 m之间。根据矿藏赋存 条件 ， 结合矿山现有的技术装备 ， 采用了小中段分段 崩落嗣后一次充填采矿方法。采场沿矿体走向布 置， 在低品位 、 窄小 、 夹石矿段留 6～8 m隔离矿柱， 采场的厚度为矿体的宽度 ； 采场长度根据实际情况 为 4 0～ 5 0 m之间； 采场的高度为 4 5 6 0 m。采场的 下部布置平底或堑沟受矿巷 ， 由铲运机出矿； 上部每 间隔 1 0～1 5 m 布置凿岩 分层， 施工 孔径 为 6 0～ 维普资讯 第 1 期 方志甫等 多种充填采矿法在安庆铜矿的应用 7 1 0 5 ra m的钻孔 ， 在采场中相对厚大部位布置切割天 井作为槽区自由面， 利用切割井由上而下全宽拉开 形成矿体的切割槽 ， 而后 由上至下阶梯段后退式崩 落矿石。采场矿石出空后 ， 由地表充填系统或坑下 废石充填系统一次性对空区进行充填。 这种采矿方法在 2 矿体应用最多 ， 1 矿体东部 窄小矿段也使用这种方法 。这种方法同样具有很好 的安全性 ， 作业人员不需暴露在空区下作业 ； 由于采 用了高效的铲运机出矿 ， 它的生产效率仍然很高。 但它的采切费用相对较大。 2 平底浅孑 L 留矿嗣后一次充填采矿法。在零 星小矿体回采时， 由于矿体的矿石性质和形状变化， 难以采用大孔和中深孑 L 进行采矿。在对 2 8 矿体回 采时就采用 了平底浅孑 L 留矿嗣后一次充填采矿法。 该矿体赋存于 F 1 断层中， 围岩为角砾岩和闪长岩。 矿体呈透镜状 ， 为角砾岩含铜 ， 最大长度 8 0 m， 最大 厚度 1 0 m， 最大赋存高度 8 0 m， 矿量 8 ． 5万 t 。由于 矿体赋存于破碎带的充填物中， 矿石稳固性差， 易变 形泥化 ， 若采用中孑 L 或大孔施工 ， 极易卡杆， 且施工 的炮孑 L 很快变形堵塞。为此采用平底浅孑 L 留矿嗣后 一 次充填法对矿体进行了回采。在矿体的下部首先 施工平底式受矿结构， 形成铲运机出矿的条件 ， 而后 上向逐层用浅孑 L 进行落矿 ， 每层落矿高度为 3 m， 下 部铲运机均匀出矿 ， 保持 留矿面的适宜高度。浅采 全部结束后 ， 铲运机对留存在采场内的矿石强化 出 矿 ， 在很短的时间内将矿石出空 ， 接着用分级尾砂和 坑下废石对空 区进行充 填 。 这种采矿方法安全性相对较差 ， 采用铲运机 出 矿， 出矿的效率也还较高， 它解决了零星矿体回采的 特殊情况 。 3 浅孔水平分层上 向充填采矿法。在 回采分 枝复合矿体或残留矿柱时， 由于这些矿体形态复杂， 矿体较小， 但边界变化较大， 对此采用了浅孑 L 水平分 层上向充填采矿法。这种方法工艺简单 ， 在采场两端 施工天井后即可进行采矿 ， 采场的平面尺寸往往为矿 体平面大小。天井既作为人行、 通风、 充填井， 也作为 矿石溜井， 逐层上采， 3 m为一个分层， 控顶高度在6 7 m之问， 人工电耙出矿， 每层矿出空后， 由天井接人 充填管对采场进行充填， 充填体形成强度后， 在充填 体上进行上一分层的回采， 直至采场结束。 这种采矿方法效率较低 ， 安全防护工作量大， 但 对于特殊形态的矿体， 它可以充分的回收资源。在安 庆铜矿它广泛地用于回采分枝复合矿体或残留矿柱。 3 安庆铜矿的多种充填方法 多样采矿方法在矿山灵活运用 ， 使得多种充填 材料和充填方法在矿山得到了使用。 3 ． 1 分级尾砂胶结充填 在使用高阶段大直径深孑 L 嗣后一次充填采矿法 进行采场矿房回采时 ， 要求充填体强度较高， 具有 1 2 0 m高的自立强度和在进行矿柱 回采时能作为支 撑矿柱 ， 经科研院校和矿山的共同研究 ， 对矿房采空 区进行高浓度胶结充填 ， 以分级尾砂作为骨料， 添加 水泥作为胶凝剂， 按设计 的配 比， 经地表充填站搅 拌 ， 形成需要浓度的料浆 ， 经管道充入坑下采空区形 成充填支撑体。 3 ． 2 分级尾砂水砂充填 在使用高阶段大直径深孑 L 嗣后一次充填采矿法 进行二步骤矿柱回采时， 充填的目的是为了回填空 区， 便于地压管理。由于对充填体的强度和 自立性 没有其它要求 ， 矿 山采用了高浓度尾砂水砂充填。 以分级尾砂加水经充填站搅拌形成高浓度料浆 ， 由 管道充人空区。提高浓度是为了减少采场的脱水和 坑下排水量。这种充填工艺也用于浅孑 L 水平分层上 向充填采矿法 。 3 ． 3 坑下废石充填 矿山在生产和开拓的过程 中， 每年产出的废石 达 5万 m ， 约 1 3 万 t 。对充填体的强度和 自立性没 有要求， 充填的目的仅是回填空区， 将坑下废石直接 充人空区。这种充填工艺用于浅孑 L 留矿嗣后一次充 填采矿法， 也大量应用于矿柱和边角矿体回采形成 的空区， 实现了矿山废石不出坑的效果。 3 ． 4 坑下块石胶结充填 矿山在回采过程中， 还采用 了块石胶结充填矿 房采空区形成支撑体。将坑下掘进的废石冲洗脱泥 或直接充人采空区， 再由地表充填系统在充填废石 的空隙充人高灰砂 比的胶充体进行凝结 ， 形成废石 胶结充填体。这种充填体 如 一 2 8 0 m 3 R ， 具有较 高的强度和稳固性 ， 充填成本大幅度地降低。 4 多种充填采矿法运用的成效 多样采矿方法和多样充填工艺在矿山生产实践 中的灵活应用 ， 创造了矿山生产高效率、 经济高效益 和优美环境 ， 为矿山的进步和发展发挥了巨大的推 动作用。 1 创造了巨大的经济效益。矿山年产出废石 下转第 3 1页 维普资讯 第 1 期 赵静波等 基于 G P S监测边坡稳定性预测分析 0 1 ／ 1 2 ．,／ } f } q H } } } 0 3 ． 8 ． 7 -0 3 ． 1 1 ． 1 7 -0 4 ． 一0 4 ． 6 ． 8 0 “P_, ／ 0 3 1 0 2 ／ 0 7 ／ 0 1 0 2 1 0 9 1 O 2 0 2 ,／ 1 1 ／ 3 0 0 3 ／ 蚴0 3 1 o 8 1 0 7 0 3 ． 1 1 ． 1 7 0 4 ． 22 7 0 4 ． 8 0 4 ． 9 ． 1 8 图 2 边坡变形速率变化趋 势图 4 结 论 参 考 文 献 根据厂坝矿岩体边坡 G P S监测变形数据序列， 采用灰色理论对边坡进行了稳定性预测， 预测结果 为在矿山闭坑前边坡基本处于安全状态， 不会发生 失稳滑坡现象。 应用灰色理论预测表明， 灰色系统模型预测对 边坡岩体变形预测是一种有效的方法。采用 G M 1 ， 1 模型在短期内预测准确度高 ， 在长期预测时 ， 则预测误差较大， 难以预测边坡发展趋势； 而采用新 陈代谢 G M 1 ， 1 模型， 可使数据序列依次递补 ， 逐 步预测， 对中长期的预测较为有效。 1 杨硕． 厂坝高陡边坡 G P S监测与边坡稳定性分析及预测 [ 北 京科技大学硕士论文] ． 2 0 0 4 ， 3 2 邓聚龙． 灰色预测与灰色决策[ M] ． 武汉 华 中科技大学出版社， 2 0 o 2 3 蒋刚， 林鲁生， 刘祖德 ， 等． 边坡变形 的灰色预测模型[ J ] ． 岩土 力学， 2 0 0 0 ， 2 1 3 2 4 -4 2 4 6 ， 2 5 1 4 郑宏． 灰色理论在岩石边坡稳定分析和预测 中的应用[ J ] ． 土 工基础 ， 2 0 o 3 ， 1 7 3 5 4 5 7 5 冉启发． 复合型边坡岩体变形的灰色预测 [ J ] ． 露天采矿技术， 2 0 0 3 6 2 1～2 3 口 ◆、 ● ◆ ◆、◆1 ◆◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 、 ◆ ● ◆ l ● ◆ ◆ ◆ ◆ ● l ● ● ● } ●l ● ● ● ●⋯ ●- ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ●●◆ ●● ◆。 ◆ - 上接第 7页 中有 4 万 1T I ， 约 1 1 万 t 废石充填于井下空区。减少 废石每吨2 0 元的运输 、 提升等费用 ， 每年节约费用 2 2 0万元。分级尾砂每年用于井下充填量达 2 1 万 1T I ， 约 3 9 万 t ， 减少尾砂的外排费用约 1 0 0万元。同 时由于使用废石和分级尾纱进行充填， 使得为生产 充填砂料而设计施工的 E l 产砂量 8 0 0 t 的磨砂车间 不需投入生产 ， 改作它用， 年节省费用 1 0 0余万元。 2 延长了尾矿库的使用寿命。矿山尾砂库设 计库容 8 3 9万 1T I ， 其中一期工程库容 4 0 5万 1T I ， 一 期库设计服务年限为 l 5年 ， 2 0 0 6年即需进行二期 库建设 。由于充于井下的尾砂 已达 2 0 0余万 m 3 ， 使 得迄今排入库内的尾砂总量只有 1 4 0万 1T I ， 大大增 加了一期库的服务年限。 3 保证了矿山的高产稳产。由于矿山使用高 阶段大直径深孔嗣后一次充填采矿法的 l 矿体长 度较短， 无法同时布置多个回采采场 ， 致使主矿体的 生产能力受到限制。多种采矿方法使得多种形态小 矿体的开采得以实现， 有力地增加了矿山整体采矿 能力 ； 坑下废石直接用于井下充填 ， 消除了运输和提 升系统运提废石的任务， 使两大系统有足够的富余 能力运提矿石， 保证矿山稳产高产。 4 增加了矿山的安全性。多样性 的充填工艺 及时充填井下采空区， 良好地进行了空区地压管理 ， 阻止了地压和应变的进一步发展， 避免了围岩和岩 体内建筑工程 、 隔水层地面地形的破坏 ； 对揭露的透 水层利用旱季进行胶结充填， 形成胶结体隔水层， 减 少了井下涌水量 ， 也消除了突水隐患 ， 保证了矿山持 续稳定生产。 5 保护了矿山的环境面貌。尾砂和废石是恶 化矿山生态环境的最 主要废物 ， 尾砂大量排人尾矿 库， 造成了库区下游水污染和库区的环境危害， 同时 尾砂库 自身也是一个危险源， 废石排堆地表 ， 它的淋 溶水对地表水环境造成污染 ， 堆场本身破坏矿山植 被， 放射性物质恶化环境。将废石和尾砂充填于井 下， 消除了恶化矿山环境的因素。安庆铜矿环境优 美， 山青水秀 ， 赢得了省级“ 花园式矿山” 称号， 是与 废石和尾砂的井下充填分不开的。 5 结 语 在生产过程中， 针对主体矿和零星矿体复杂变 化的赋存状态， 矿山灵活应用了多种采矿方法和工 艺技术 ， 充分回收了矿藏资源 ， 满足了矿山整体生产 能力 日渐增长的要求， 促进 了矿山的早 E t 达标达产 和稳产高产。这些采矿方法和工艺技术的灵活应 用， 还为矿山创造了巨大的经济效益和较高的生产 效率 ， 保证了矿山的安全生产 ， 保护了生态环境， 为 矿山的进步和发展作出了巨大的贡献。 口 一 县龉璜 维普资讯