广西高峰矿业公司深部矿体采矿方法的改进.pdf

第 2 2卷 20 0 2 卑 第 5期 1 0 月 矿 业 研 究 与 开 发 MI NI NG R D V0 1 ． 22 No ． 5 0c t ． 2o o2 文章编号 1 0 0 5 2 7 6 3 2 0 0 2 0 50 0 1 2 0 3 广西高峰矿业公司深部矿体采矿方法 的改进 黄应盟 中南大学资源与安全工程学院， 湖南 长沙4 l o 0 8 3 摘要 根据 高峰矿业公 司 1 0 0号矿体深部矿段 的赋存特点和开采技术条件 ， 提 出了一种改进的采 矿 方法， 即预控顶机械化分段充填采矿法。该方法沿矿体走向划分矿块 ， 矿块 内按 1 0 m 高的分段 用上向中深孔爆破落矿 ， 并且对分段拉底空间用喷浆或锚杆支护。该采矿法的采矿 效率高， 回采作 业安全性好 ， 简化 了充填工序 ， 降低 了生产成本。 关键词 分段 充填采矿法 ； 预控顶 ； 中深孔 ； 充填工序 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 文献标识码 A A M o d i fic a t i o n o n t h e Mi n i n g Me t h o d f o r t h e De e p Or e b o d y i n Gu a n g x i Ga o f e n g Mi n i n g L t d HUANG 一 me n g C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y ， C h a n g s h a ， Hu n a n 4 1 0 0 8 3 ， C h i n a Abs t r a c t Ba s e d o n t h e o c c u r r e n c e c h a r a c t e r i s t i c s a n d mi n i n g t e c h no l o g i c a l c o nd i t i o ns o f d e e p z o ne o f t he No ． 1 0 0 o r e b o dy i n Ga o f e n g M i n i n g Lt d．，a mo d i fie d mi ni ng me t h o d i s p r o p o s e d，t h a t i s，the P r e Ro o f C o n t r o l l e d Me c h a n i z e d S u b l e v e l Mi n i n g wi th B a c k fi l 1 ．Ac c o r d i n g t o the me tho d，b l o c k s a r e d i v i d e d a l o ng t h e s t r i k e o f t he o r e b o dy，a n d i n a bl o c k，1 0m h i g h s u bl e v e l s a r e fra g me n t e d t h r o u g h u p wa r d me di u m l e n g th h o l e b l a s t i n g ． Un de r c ut t i ng i s p e r f o r me d f o r e a c h s u bl e v e l ，an d mi n e do u t s p a c e i s s u p po r t e d t h rou s h g r o u t i n g o r b o l t s ．T h e mo d i fi e d mi n i n g me t h o d o f f e r s h i g h mi n i n g e ffic i e n c y a n d e x c e ll e n t s t o p i n g s a f e t y p e rf o rm a n c e，s i mp l i fi e s f i l l i n g p r o c e d u r e s a n d c u t s o p e r a t i o n a l c o s t ． Ke y W o r d s S u b l e v e l mi n i n g wi t h b a c k fi l l ， P r er oof c o n t r o l ， Me d i u m l e n g t h h o l e， F i l l i n g p r o c e d u r e s 1 主要开采技术条件 广西高峰矿业 公司开采的 1 0 0号矿体是一个世 界罕 见的锡石一硫化物多金属特 富矿体 ， 矿体呈南 高北低 、 西高东低的倾斜不规则透镜状产出 ， 沿侧伏 方向延伸长度 1 2 0 0 m， 走 向长度 2 0 02 5 0 m， 形态 较复杂， 品位、 厚度变化大。该矿体的主体部分赋存 在 5 0 6 0号勘探线 、 1 0 03 5 0 n l 标高之间 ， 锡 品位 较高 ， 侧伏延伸长 5 0 0 m， 矿体厚 3 4 0 m， 平均厚度 1 2 m， 倾角 4 0 。一 4 5 。 ， 沿长轴 部位厚度变化不大 ， 边 部分支分叉变薄尖灭。占矿体总储量三分之二的中 部矿段 ， 为本文采矿方法研究的主要对象。 1 0 0号矿体由致 密块状 矿石组 成 ， 与围岩接 触 界线一般较为清楚。该矿体赋存于生物礁灰岩中， 矿体直接顶底板为结晶灰岩， 局部为方解石或花岗 斑岩脉。礁灰岩 为厚层状 ， 无明显 节理 ， 脆性小 、 韧 性大 ， 裂隙发育程度中等 ， 属 中等稳 固到稳 固类 型， 矿石稳 固性 稍差于 围岩。矿石平均 含硫 2 3 ， 5 5 ％， 磁黄铁矿含量 2 5 ． 8 6 ％ ， 有微 量胶状 黄铁矿和一 定 量的碳化沥青 ， 有 氧化结块 自燃 的可能性。1 0 0号 矿体的上部还有新洲锡矿开采区和地表工业民用建 筑物需保护 。 2 新型采矿 方法 的提 出 根据上述矿体的赋存特点及开采技术条件， 一 般采用矿石回收率较高的上向水平分层充填采矿法 开采 。该采矿方法虽然随着采矿设备机械化和 自动 化程度的提高 ， 原有 的生产成本高 、 生产能力低的缺 收稿 日期 2 0 0 20 61 9 作者 简介 黄应盟 1 9 6 2一 ， 男 ， r’ 西北流 市人， 高级上程师 ， 硕 { 研究生 ， 主要从 事采矿技术研究 维普资讯 第5期 黄应盟广西高峰矿业公司深部矿体采矿方法的改进 1 3 点 已得到了较 大的改善。但对 于矿体走 向长度短 ， 厚度为中等开采条件复杂的深部矿段， 这种采矿方 法的采场生产能力严重制约着矿 山生产规模的继续 扩大， 因此， 探索提高采矿效率和控制贫化损失率， 仍是迫切需要解决的重要研究课题。笔者根据广西 高峰矿业公司生产规模不断扩大的需要， 并结合深 部矿段的赋存特点， 提出了一种新型的高效率采矿 方法预控顶机械化分段充填采矿法。 2 ． 1 矿块布置 矿块结构布置见附图所示。矿块沿走向布置， 长度为 7 09 0 m， 宽度为矿体水平厚 度 ， 不 留间柱 和顶柱， 留底柱。底柱高度为 6 m， 底柱上第一分段 回采完毕后 ， 用 1 5的水 泥砂浆胶 结充填 4 5 m 高， 以便底柱回收。矿块的回采分段高度为 1 0 m。 附 图预控 顶机械 化分段充填 采矿法示 意图 1 一 中段运输平巷2 一 主斜坡道3 探 矿沿脉平巷4 一 回风充填平巷5 分段平巷6 一溜矿井7 一溜矿井联 络道8 一矿 体9 一 回风充填井1 O 一滤 水井 2 ． 2采准切割工作 1 采准。在矿体下盘距矿体 1 01 5 m处沿 脉布置脉外分段平巷， 各分段运输平巷通过联络道 与主斜坡道相联， 在矿块中央布置一条穿脉平巷作 为矿块与分段运输平巷之间的联络巷道。在矿体下 盘布置脉外矿石溜井， 用联络道将溜矿井与分段平 巷联通。在矿块中央布置脉内斜天井， 作为矿块的 通风和充填通道 。 2 切割。切割工作主要为拉底工程， 包括切 割平巷和切割横巷。首先通过第一、 二分段的分段 平巷和垂直矿体走 向的分段 出矿平 巷 ， 在 回风充填 天井下口处沿矿体厚度拉切割横巷， 再在矿体内沿 矿块长度方向掘一切割平巷 ， 接着 向上挑顶形成一 个 3 4 m高的拉底空间。第 二个分段 的切采空 间 还必须喷浆或喷锚支护。 3 采矿方法的改进 预控顶机械化分段充填采矿法与原机械化上向 水平分层充填采矿法相 比较 ， 主要有如下改进。 3 ． 1 采用上向中深孔凿岩爆破 采用上向平行中深孔落矿 ， 孔深 6 7 m， 孔距 1 ． 3 1 ． 7 m， 与一挑一压的浅孔回采工艺相比， 炮孔 直径由3 6 In ln加大至 5 0 I n l n ， 每米炮孔崩矿量由 1 ． 3 1 ． 6 t 提高到6 7 t ， 可提高效率4倍左右。原 采矿法的分层高度为 3 4 m， 改进后的分段高度为 6 7 m， 一次崩矿量增加 ， 可充分发挥铲运机的出矿 效率。出矿纯作业时间延长， 仅凿岩爆破和出矿两 项作业就可提高采场生产能力 3 0 ％ 一 4 0 ％。 3 ． 2回采工艺采用无轨配套机械 按照凡 口铅锌矿盘 区生产的经验 ， 同样的采场 尺寸若只采用铲运机 出矿和高效 的管道充填工艺 ， 其他作业保持传统浅孔凿岩、 人工装药爆破， 采场生 产能力仅为8 0 1 0 0 t ／ d ， 盘区生产能力也只有 3 0 0 4 0 0 t ／ d ； 如果凿岩采用液压台车， 爆破采用装药 车， 顶板维护采用撬毛台车和锚杆台车， 出矿采用铲 运机等配套机械， 采场生产能力可提高到 3 0 0 4 0 0 t ／ d ， 盘区生产能力可提高到 1 0 0 01 5 0 0 t ／ d 。高峰 矿业公司采矿方法改进后其崩矿高度比凡 口铅锌矿 的崩矿高度 4 m左右 高 7 5 ％， 只要将已进 口的配 套无轨设备应用于该 回采工艺中， 由于采场面积与 凡 口铅锌矿盘区面积相 当 ， 其生产能力达到或超过 凡 口矿的指标也是完全有可能的。 3 ． 3 充填工序简化 一 挑一压分层充填工艺一般为4 m分层高度充 填一次， 充填之后， 每分层采用 1 5的水泥砂浆浇 面， 厚度 0 ． 5 m。而分段充填工艺， 每次充填的高度 为 1 0 m， 准备充填的次数减少， 准备人员的工时和 费用也随之减少 ， 用 1 5的水泥砂浆浇面的次数也 减少 ， 充填体累计养护 时间缩短 。一方面缩短 了采 场作业循环时间， 提高了采场生产能力； 另一方面， 充填的人工费用减少， 浇面用的水泥总量减少 ， 从而 降低 了采场充填成本 ， 简化 了充填工序 。 3 ． 4回采作业安全性好 一 般分层充填采矿法， 对采场顶板不作大面积 处理加 固， 只对 顶板撬毛并局部处理 。而该采矿方 法分段高度为 1 0 m， 似乎事故 隐患增加 了， 但 由于 采用了上层预控顶 ， 留下层空间的形式 ， 切采和凿岩 以及大部分出矿作业是在 3 m高的空间内进行， 比 一 般分层充填法4 m的作业空间高度还低。实际在 1 0 m高空间内作业只有最后的出矿清场和充填工 序， 而出矿清场可采用遥控铲运机， 人员不必进入采 维普资讯 l 4 矿 业 研 究 与 开 发 第 2 2卷 场 ， 充填时人员也可不进 入采场。特 别是矿石顶板 已预加固了， 上 、 下 盘围岩又非常稳 固， 即使在短时 间内进入采场也不会出现安全问题 ， 故 回采过程是 安全的。 3 ． 5能有效控制贫化损失率 一 般认为中深孔凿岩爆破的贫化损失率 比浅孔 凿岩爆破的贫化损 失率高 ， 这是 由于利用 矿石与围 岩的边界指导凿岩炮孔方位 的深度 2～4 m的准确 度比 6～ 7 m的准确 度高。但采用 下面预留凿岩空 间 、 上面预控顶的中深孔凿岩爆破方案 ， 可由上下空 间的矿石与围岩边 界指 导凿岩炮孔定位 ， 指 导深度 也只有 3～ 4 m， 故其 贫化损失指标也应与浅孔炮孔 近似或略高一点 ； 相反 ， 如果 1 0 m高 的分段 分二个 分层出矿 ， 洒落在充填 体上的粉矿或 由于充填 料的 混入所造成 的损 失 和贫化 ， 反 而会恶 化贫损 指标。 由此可见． 从总体上说 ， 该采矿方法的贫化损失指标 能够得到有效控制。 3 ． 6 经济指标优越 上接第 7页 灰砂比的硬化体 ， 由于未加粉煤灰 ， 其水化生成物相 对较少， 因而强度相对较低。 6 结 论 本课题 主要研究 了粉煤灰作为水泥代用品用 于 替代部分水泥作充填胶凝刺的可能性 ， 通过研究 ， 可 得出如下结论 1 粉煤灰完全可以替代部分水泥作充填胶凝 剂 ， 在水泥粉煤灰尾砂 l 2 8， 浓度 7 0 ％ 的 条件下 ， 充填体强度可达 2 ． 0 Mp a以上； 2 石灰、 石膏和 C a C I 作为活化剂可明显提高 粉煤灰的水化活性， 从而提高充填体强度， 特别是 C a C I 的加入解决 了粉煤 灰充填 体早期强 度偏低 的 问题 ； 3 通过扫描 电镜 观察 ， 水泥 、 粉煤 灰 、 尾砂 硬 化体是由尾砂 、 水化生成物 、 未水化的粉煤灰颗粒 、 水及少量空气组成 ， 它是一 个固 一液 一气 的三相多 孔体系； 4 水泥 、 粉 煤灰 、 尾 砂充填 体是 一弹 一塑性 体 ， 即使在破坏后 ， 仍具有一定 的抗压强 度 ， 表现 出 良好的承载性能 ； 改进后的采矿方法 ， 由于生产能 力大， 可扩大规 模 2 0 0 t ／ d左右 ； 生产成本低 ， 可降低生产成本 1 0 ％ ～ l 5 ％ ； 每年可多创利税 2 3 9 5万元 ； 充分体现 了采 矿方法改进后所带来的效益。 4 结 语 1 预控顶机械化分段充填采矿法是一 种开采 矿岩稳固性较好 、 矿石品位高 的倾斜或急倾斜 中厚 矿体的新型采矿 方法。该法 是一种工艺简单 ， 生产 效率高 ， 作业安全性好的采矿方法 。 2 采用中深孔落矿 ， 提高了凿岩爆破效率 。 3 由于采场沿走 向布置 ， 一次充填的高度大 ， 也可使用铲运机将废石充入空 区的充填工艺， 更减 少了水泥用量， 降低 了成本 ， 提高了企业经济效益 。 4 由于采用预控顶 ， 能把顶板地压有效传递 至两帮 ， 以承受较大的顶板压力， 对地压较大的深部 矿体的开采也是非常适应的。 5 从硬化体微观结 构上看 S E M 观测 ， 加粉 煤灰的硬化体比不加粉煤灰的水泥尾砂胶结体所生 成的水化物 明显增 多 ， 说 明粉煤灰在 硬化 体中确 实 起到了胶凝剂的作用。 因此 ， 粉煤灰虽说 自身没有胶凝性 ， 但在水泥及 活化剂的作用 下， 发生 “ 二 次反应”， 化合生 成 C S H凝胶。它在充填料浆 中， 既是一种基本材料 ， 起到“ 微集料 ” 的效 应 ， 又在 行 为和作用 上表 现 为 “ 低标号水泥”， 共同优化充填体结构 。 参考文献 [ 1 ] 张饮礼， 过江， F 新民． 粉煤从全尾砂胶结充填新技术 J 乜金属 ， 1 9 9 9 2 ． 2 ] j 0 刚， 朱曦光． 我同粉煤厌资源的综合利用现状及今后发腰 砸点[ J ] ． 矿, Ik 研究 开发， 1 9 9 9 5 ． [ 3 ] 顺 贵先． 粉煤耿 在 金川 矿 t l I 胶 结 充填 f } 1 的 用 J ． 彳 『 色 矿 t l I ， 1 9 9 4 4 ． [ 4] 过f 1 ， 彭续承． 粉 煤灰 作 为充填 胶结 剂之 探 讨[ J ． 有色 金 褥设计 ， 1 9 9 7 2 ． 5 ] 彭续 承， 等． 充填 采矿法科学 论文集[ M] ． 长沙 l f J 南_ l 业大学 出版社 ， 1 9 9 2 ． f 6 ] 杨根洋． 全尾砂胶结克填技术的现状及j ￡ 发展 J ] ． - f 1 I 矿 业， 1 9 9 5 2 ． [ 7] 饶运 蘸． 降低胶 结允填成本 的途 径[ J ． - 业 ， 1 9 9 7 5 ． 维普资讯