阶段充填采矿方法在宝山铁矿的应用.pdf

I S S N 1 6 7 12 9 o o C N 4 3 1 3 4 7 ／ T D 采矿技术第7卷第3期 Mi n i n g T e c h n o l o g y ，Vo 1 ． 7， No ． 3 2 0 0 7年 9月 S 印 ． 2 0 0 7 阶段 充填 采 矿 方 法 在 宝 山铁 矿 的应 用 朱靖 ， 王永春 ， 任宏伟 新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队， 新疆 哈密市8 3 9 0 0 0 摘要 宝山铁矿通过应用阶段充填采矿方法， 实行 了矿块连续开采， 使 宝山铁矿 的回采 率大大提高， 创造了较高的经济效益。同时， 实行阶段 上行 开采， 用采下的废 石充填采空 区， 实现 了无 低 废 开采， 达到 了保护环境的 目的。 关键词 阶段充填采矿法； 上行 开采； 块石胶结充填； 回采率 阶段充填采矿法是一种全新的采矿方法， 其基 本特征是以矿岩 自身稳 固性和嗣后一次性充填矿房 的充填体的有机组合来控制采场地压。该采矿方法 是在阶段内将矿体划分为一步矿房和二步矿房， 先 回采一步矿房 ， 嗣后胶结充填 ， 待其凝结沉实后 ， 再 回采二步矿房 ， 嗣后松散充填料充填。 通过 阶段充填 采矿法 在宝山铁矿 的实践与研 究， 解决了宝山铁矿两大难题。一是回采率不高的 问题 ， 应用该方法后 ， 实现了矿块无矿柱或少 留矿柱 连续开采， 使回采率 由原来 的不到 8 0 ％， 提高到 9 5 ％左右 ； 二是解决 了环境保护问题 ， 地下开采和露 天开采采出的废石以及选矿产出的尾矿充填于采空 区， 同时， 井下废水用于其它生产用以外， 都作为胶 结充填用水， 因而实现了无 低 废开采。 l 矿 山概况 宝山铁矿位于新疆伊吾县境内， 隶属新疆地质 矿产勘查开发局第六地质大队， 于 1 9 9 8 年开采。目 前开采的主要是 1 矿体和 1 5 矿体， 分别采用地下 开采和露天开采， 生产能力为 4 0 万 t／ a ， 其中地下开 采 2 5 万 t ／ a 。 1 ． 1 地质概况 宝山铁矿为接触交代 一 热液型磁铁矿床， 赋矿 岩石为透辉石榴矽卡岩。1 矿体走向长度大于 2 7 0 m； 倾向3 2 0 。 ， 倾角 4 6 。 一 6 8 。 ， 上缓下陡。矿体形态 呈似层状、 透镜状； 矿体东南部较薄， 西北部变厚， 平 均真厚度 l 1 ． 4 9 m， 局部达到2 5 m以上。矿体出露 地表， 分布在 3 5 5一 6 1 4 m标高。矿石为磁铁富 矿， T F e 平均品位 5 6 ． 9 2 ％， 平均体重 4 ． 6 3 t／ m 。矿 石呈黑灰一钢灰色、 自 形 一 半自 形粒状结构， 块状构 造， 粒度0 ． 0 1 0 ． 4 5 m m。矿石结构致密稳固， 稳固 系数-厂1 0～1 2 。矿体上盘围岩为透辉斜长角岩， 下盘为角闪斜长角岩， 致密坚硬， 坚固性系数厂1 8 2 O ， 十分稳固。矿区水文地质条件简单， 5 7 0 m 标高以下有裂隙水 ， 2 4 h涌水 量约 3 0 m 。矿区地 处荒漠戈壁， 地表允许陷落。 I ． 2开拓 系统 矿山原有一套完整的下盘竖井开拓系统， 主井 9 4 m， 副井 9 5 m， 在 5 2 6 m水平贯通 。对原开拓系 统进行了改造 ， 改造后 的主井断面为圆形 4 2 0 0 m m ， 井深 2 6 0 m。副井 断面 为矩形 ， 规格为 4 3 5 0 I ／ I 1 T I X 2 5 0 0 m m， 井深 2 4 5 m。扩建后 ， 矿井划 分为 4 8 6 ，4 3 6 ， 3 8 6 m等 3 个阶段， 阶段高 5 0 13 “1 。主运输 巷道为双轨运输平巷 ， 宽 3 ． 8 m。为 了达到无 低 废开采目的， 3 8 6 m阶段水平以上穿脉巷道采取“ 先 挖后扩” 方式掘进 ， 即先掘进规格 为 1 ． 9 m X 1 ． 9 m 的穿脉巷道， 掘进到矿体后， 即停止掘进， 等下阶段 开采即将结束时， 再进行扩帮穿脉达到设计要求， 将 掘进的废石充填到下阶段的采空区。 2 阶段充填采矿法的应用 矿体厚度 8 m时， 设计采用分段空场法开采。 2 ． 1 开采顺序 实施阶段上行开采， 即自3 8 6 m阶段开始 ， 按回 采、 采准、 开拓的方案向上阶段展开。各阶段按 4 0 5 0 m划分矿块， 将矿块划分为一步矿房和二步矿 房， 先回采一步矿房， 嗣后块石胶结充填。等充填体 达到一定强度后， 再回采二步矿房， 嗣后采用上个阶 段产出的废石以及露天矿剥离的废石充填。阶段内 严格按照合理的开采顺序连续开采。 2 ． 2 结构参数 维普资讯 朱靖， 等 阶段充填采矿方法在宝山铁矿的应用 9 阶段高度 5 0 m 。不留矿柱， 连续回采。由于矿 石和围岩都很稳固， 矿体厚度大于 2 0 m的块段不 多， 矿块全部沿走向布置。在 4 8 6 ， 4 3 6 ， 3 8 6 m阶段 分别布置 5～ 6个矿块。在每个矿块 内， 一步矿房长 l 5 2 0 m； --步矿房长 2 0～ 3 0 m， 矿房宽度为矿体 厚度。 2 ． 3采切作业 沿矿体下盘距矿体 3 m处掘进阶段运输巷道， 规格为 3 ． 8 m 3 ． 2 m， 沿运输巷道每隔 7 m左右垂 直矿体掘进装矿巷道。若矿体厚度大于 1 5 m， 在矿 体上盘掘进沿脉运输巷道， 形成环行运输系统。在 厂 m 窭 Ⅲ 一Ⅲ 一 步矿房和二步矿房连接处， 距矿体 1 ． 5～ 2 m位 置， 沿矿体倾向向上掘进脉外阶段天井； 在一步矿房 和二步矿房的另一端掘进脉内顺路天井， 这样就保 证一步矿房和二步矿房都有两个天井。一步矿房的 顺路天井为下一个矿块二步矿房的顺路天井 ， 所 留 的矿柱在回采下一个矿块二步矿房时同时回采 。采 用潜孔留矿法采矿时， 在天井内每隔6 ～ 7 m垂直高 度向矿房掘进联络道 ； 采用分段空场法采矿时， 在天 井内每隔 l 2 ． 5 m垂直高度垂直矿体掘进联络道， 在 矿体中间沿矿体走向掘进分段凿岩巷道。阶段充填 采矿工程布置见图 l 。 顺路天井 分段 凿岩巷 ] Ⅲ 上 向炮孔 图1 阶段充填采矿方法 2 ． 4回采工 作 分段空场采矿法选用 Y G Z一9 0钻机 配 T J 2 5 钻架 。采用上向扇形 中深孔落矿， 炮孔排距 1 ． 5 m， 孔底距 1 ． 5～ 2 ． 0 m， 一般上分段超前下分段 l～ 2排爆破 。每米炮孔爆 破量 1 0 t 。钻 机效率 为 2 5 m／ 台班。落矿后 ， 装岩机出矿 ， 局部人工 出矿 ， 不设 二次破碎水平。新鲜风流由脉外天井进入采场内， 通过上阶段回风巷道进入风井， 由地表风机抽出。 2 ． 5 充填工作 1 块石胶结充填工艺。充填一步矿房时， 将 露天矿剥离的废石用矿车运到上一阶段， 与该水平 采出的废石一起在洒水后直接充人采空区， 块石充 填料占充填空间的5 0 ％左右。在充填废石的同时 向采空 区输 送尾砂加粒 径小于 5 0 r l l l n左右 的尾 矿 碎石胶结充填材料， 形成块石混凝土。不设专门的 充填井， 利用中央风井输送胶结充填材料。把水泥、 尾砂 碎石 和水按 l3 ． 53 ． 5的重量 比混合进 入搅拌机充分搅拌后， 通过设在风井中的 2 1 9 m m 的无缝钢管下放到充填空 间。为 了防止水 泥离析 ， 在搅拌时， 每公斤水泥加入 1 0 m g 0 ． 4 ％ o 的聚丙乙烯 酰胺作为絮凝剂。一次充填一步矿房， 不设滤水井， 充填体脱出的水从天井排出。 2 干式自 重充填工艺。充填二步矿房时， 将 露天矿剥离的废石 以及干式磁选产 生的废石 粒径 3 0 0 r ll ln 用矿车经罐笼井下放到需充填空区的上 阶段运输水平， 再转运到需充填的采场上部回风巷 道， 借充填材料 自 重充填空区。为了强化上阶段的 出矿水平， 二步矿房表面用灰砂 比 l4的尾砂胶 结充填材料铺平， 厚2 0～ 3 0 e m。 下转第 1 4页 一 维普资讯 1 4 采矿技术 足 ， 特别是深部 中段加上地热效应 ， 在通风上将带来 很大 的安全隐患。 3 无轨设备使用率低。作业面多而分散， 使 无轨设备 铲运机 有效使用率降低， 增大了设备的 使用与维护费。凡 口铅锌矿现有在用铲运机近 4 O 台， 大多数都是 1 9 9 0年代初 、 中期从国外引进的， 而 且主要机型是 3 m 铲运机。由于点多分散 ， 使得铲 运机不够用， 实际每台铲运机出矿量不到 4万 t／ a ， 效率很低 。 3 对策 3 ． 1 合理选择采矿方法 凡 口铅锌矿要达到生产 1 8万 t 金属量 的采矿 要求， 应该依靠科技技术水平， 发展机械化程度高的 采矿工艺， 以提高采场生产能力。应优先发展盘区 机械化采矿法， 尽可能选用大直径深孔采矿法。 一 2 0 0 m以上 中段的残矿经多年 的回采 ， 安全 条件极差 ， 可采用“ 掘进式” 采矿法回收。 顶板盘 区的矿体 回采 ， 应进行新 的充填采矿法 研究试验 ， 以解决 C 1 层 中的矿体回采安全问题 。 上部中段经多年的开采 ， 厚 大矿体所剩无几 ， 提 高生产能力的着重点应放在深部。通过改变传统的 矿块布置形式来优化采 场结构参数 ， 尽量实行上 向 高分层连续采矿， 提高采场回采面积， 减小采场比， 确保采场生产能力。 狮岭南盘区， 应采用混合采矿法 ， 既可 以在合适 的矿块选用大直径深孔采矿 ， 剩余边角 小矿等可考 虑其它分层充填法。 3 ． 2 提高采场生产能力 上接第 9页 3 充填工艺评价。回采二步矿房时 ， 暴露 的 一 步矿房充填体表现出较好的稳固性， 未出现坍塌 现象。存在问题是 混凝土里虽然添加了絮凝剂， 但 还是存在水泥离析的现象。在以后的生产中应提高 胶结充填料的浓度， 使之达到 6 8 ％以上， 以解决水 泥离析现象； 充填体渗水较慢。 3 技术经济指标 通过对3 8 6 m水平 V一1 、 V一 3两个矿块的开 采， 所得到的阶段充填采矿法技术经济指标 矿块工 业矿量 为 3 1 ． 4 8 4 X 1 0 t ， 采 出矿石 量 为 3 2 ． 3 0 X 1 0 t ， 矿块回采率为 9 5 ％， 矿石贫化率为 8 ％， 采切 影响采场生产能力的因素很多， 如采场的安全 状况、 采矿方法、 爆破效果、 回采顺序及劳动组织形 式等。为提高采场生产能力， 建议采取如下措施。 1 采场压顶严格采用 光面爆破技术 ， 并及 时 用锚杆支护以改善采场的安全作业条件。 2 对于矿岩不稳定 的采场 ， 尽量采用混合采 矿法， 既在矿岩不稳定的区域采用普通 回采法 ， 矿岩 较稳定的区域采用 台车机械化作业 。 3 组织机械化采矿专业队伍。凡 口矿深钻队 是有多年经验的机械化采矿专业 队伍， 应进一步完 善管理， 提高工人技术素质， 充分发挥设备效率。 4 优化大直径深孔采矿法 的孔径设计 ， 减少 爆破对围岩及 问柱 的破坏 ， 更好地发挥此采矿法安 全 、 高效的作用 。 ， 5 搞好采充平 衡 ， 缩短 回采周期。在采矿过 程中， 当供矿采场过剩 ， 充填采场不足时 ， 应减少 大 采场的投用 ， 控制 中等采场的采矿 ， 增加小采场尤其 是施工难度较大的采场 ， 当供矿采场不足 ， 充填采场 过剩时 ， 增加大采场 的投用 ， 放开 中等采场的采矿 ， 减少小采场的数量 ， 达到采充平衡 ， 为井下均衡 、 高 效生产起保 障作用。 6 加强采矿贫化管理， 确保出矿品位。1 6 0 万 t 的采矿量按 1 2 ． 8 ％的品位计算 ， 如品位下降 1 个百分点 ， 将增加采矿量 1 O万 t 左右。因此， 应从 设计和施工管理方面加强贫化损失管理 ， 提高出矿 品位。 收稿 日期 2 0 0 70 42 2 作者简介 许春胜 1 9 7 0一 ， 男， 助理工程师， 主要从事采矿 技术管理工作 ， E ma i l s u n y s g 2 o o 1 1 6 3 ． c o rn。 比为 8 ． 8 1 m ／ k t， 采矿直接成本 为 2 9 ． 9 3 t ， 充 填成本为 4 ． 3 6 t 。阶段充填采矿法在宝 山铁矿 的应用， 提高了宝山铁矿的回采率， 按技术经济指标 将可使 3个 阶段多采出平炉富矿约达 1 5 0万 t ， 多创 造3 0 0 0万元以上的经济效益。在提高回采率的同 时， 矿山实行阶段上行开采， 使废石不出井或少出 井 ， 实现 了无 低 废开 采 ， 治理 了矿 山企业 的“ 三 废” ， 解决了环境保护问题。 参考文献 [ 1 ] 解世俊． 金属矿床地下开采 [ M] ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 8 6 ． [ 2 ] 李元辉， 解世俊． 阶段充填采矿方法[ J ] ． 金属矿山， 2 O O 6 6 ． 作者简介 朱靖 1 9 7 4一 ， 男， 江苏宿迁人， 工程师， 主要 从 事采矿技 术及 安全管N_ r - 作 。 维普资讯