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第5 5 卷 第2 期 有 色 金属 矿山部分 2 0 0 3 年3 月 连续回采阶段充填采充工艺实践 西北矿冶研究院 郭生茂 芦世俊 摘要 本文介绍了鸡冠嘴金矿一期复杂难采矿体试验成功的全尾胶固阶段充填连续回采采矿法， 该法不 留间柱， 连续开采， 成本低、 效率高， 贫化、 损失指标先进。试验充分利用“ 全水胶固材料” 的优越性能， 独创的“ 全 水胶固材料” 配方合理， 适应性强， 全水胶固材料与全尾砂按一定配 比制成的充填料浆悬浮性好， 可实现单管路 输送， 进入采场后不需脱水， 在预定时间内即可凝结， 早期强度高， 充填体无离析、 分层现象， 整体性好。 关键词 连续 回采 阶段充 填全水胶 固材料单管输送 湖北 鸡冠嘴金矿是 以产金 铜为主 的贵金属 矿 山， 一期采用斜井开拓 ， 设计生产能力为 2 7 5 t ／ d ， 开 采地段为 一1 6 0 m中段 以上 I号矿体群 ， 矿体形态复 杂 ， 分枝复合 、 尖灭再生现象突出， 开采难度大。 l 地质概况 试验地段位于 一l O O m水平回采区段 ， 主要开采 的矿体是 I号矿体群 中的 I 2 0 。 矿体 ， 该矿体分布于 0 1 6 ～ 0 1 9勘探线之间 ， 埋深 一1 6 0 m～ 一5 m， 矿体 的 形态产状因受侵人体及顶板 大理岩 的影响 ， 形态复 杂 ， 分枝复合、 尖灭再生现象突出。矿体 的矿石类型 种类繁多 ， 主要有金铜铁矿石 、 金铜硫矿石 、 金铁矿 石、 铜铁矿石 、 单铁矿石等类型组成。矿体中各矿石 类型呈互层或包含关 系， 矿 石品位变化大。矿岩整 体性差 ， 矿体顶板以块状和裂隙状大理岩为主 ， 底板 为石英闪长岩。矿岩受结构面影响 ， 整体性差 ， 属不 良岩体。 矿区水文地质条件复杂 ， 开采范 围临近大的地 表水体 ， 上部 良田覆盖 ， 地表不允许 沉陷或剧烈 岩 移 。矿坑主要充水岩层为大理岩岩溶含水层 ， 溶洞 m Ⅱ I r 0 m _ ‘ 4 ． _ _ -、 7 7 m ／ 1 ＼ ／ 一 ， ’ 0 _ 驯 ⋯ ⋯ 5监 I5 m 7 厂 全水胶固充填体 ／ I 、 束 空 区 一 }2 一 、 ’ 1 1 、 ⋯⋯山 7 i一 5 J ⋯ ⋯ ⋯ Il餍 霆 广 100ta ’ lll ． ’ ． 1l_． ／1 ／1 j／ 1 l， 发育， 富水性强。 2 全水全尾胶 固阶段充填连续回采试 验方案 全水全尾胶 固阶段充填连续回采采矿法试验方 案在开采范围内不分矿房矿柱 ， 连续开采 ， 采用上下 盘脉外人材井采准系统 ， 在矿体上盘各布置有人材 井和溜矿井与各分段巷道相通 ， 供采场通风 、 局部出 矿 、 行人 、 运送材料和架设充填管路 。在分段巷道 内 沿矿体走 向布置采场和回采进路 ， 在采场端部 或 中 央 布置切巷 、 切井 ， 采用后退式 或 中央 向两边 回 采顺序。为了便于凿岩， 将矿块沿垂高方向按一定 高度 分为 4个 分段 ， 分段高 度分别 为 8 m、 7 m、 8 m、 7 m； 在各分段 内沿矿体走 向布置采 场和 回采进 路 ， 采用 Y G Z一9 0中深孔凿岩机凿上向扇形 中深孔 ， 由 上 向下分段拉槽和回采落矿 ， 底部 平底堑沟或漏斗 结构 装岩机和 C一3 0装运机集 中出矿 ， 采场充填采 用全尾单管胶 固充填新工艺。 试验方案如图 1 所示 。 l I剖面 图 _ 7 ／ A u c u l／ 1 7 l l／ 1 7 7 m 填 髓 ／ ． 】 0 翳 ／ ／ I ／ q l r J 巾 ⋯ ／ I ／ 1 - 9 2 m ， I ／ 1 I ／ 1 ／ ／ q ／ I ／ 1 I I ． 口 口 l ／l一 1 0 0 m 图 1 全尾胶 固阶段充填连续回采采矿法方案图 1 一出矿横巷 ； 2一穿脉巷道 ； 3一回采进路 ； 4一回采炮孔 ； 5一充挡墙。 *郭生茂工程师甘肃白银市7 3 0 9 0 0 维普资讯 第 2 期 郭生茂等 连续回采阶段充填采充工艺实践 3 3 全水全尾胶 固充填 工艺 全水全尾胶固充填工艺 以 自行研制的“ 全水胶 固充填料” 作固化剂以矿山选厂全尾砂作骨料 ， 按灰 砂比 1 6～1 1 5配制成重量浓度 6 0 ％ ～7 2 ％料浆 ， 单管路输送到井下采空区， 进入采场的充填料浆流 动性好 ， 不需脱排水 ， 早期强度高 ， 充填体 自立性和 整体性好 ， 且能经受爆破冲击。 3 ． 1 全水胶固材料 3 ． 1 ． 1 全水胶固材料 的组成。全水胶 固材料主要由 硫铝酸盐水泥熟料 、 普通硅酸盐水泥熟料 3 2 5 、 石 膏、 石灰组成并掺有缓凝 、 快硬配合剂 ， 经破碎 、 配料 粉磨加工制成一种 固体粉料。材料的主要矿物成分 有 3 C a O S i 0 2 、 3 C a O A 1 2 o 3 C a S O 4 、 C a O A 1 2 o 3 、 C a O 2 A 1 2 0 3 、 2 C a O S i 0 2 。主要化学成分见表 1 。 表 1 全水胶 固材料主要化学成分 3 ． 1 ． 2 全水胶 固材料 的水 化反应及凝结 硬化过程 特征。全水胶 固材料在大水灰 比 2 4 时， 能够将 水全部固化。材料在预先给定的初凝时间范围内水 化 ， 水化生成大量 的钙矾石 、 胶体的氢氧化钙 、 水化 硅酸钙和铝胶 。材料 中的矿物与水发生反应 ， 生成 水化铝酸钙 ， 在局部水化硫铝 酸钙很快在水 中达到 饱合并结晶析出。水化硫铝酸钙的生成消耗了水化 铝酸钙 ， 使得水化铝酸钙的浓度降低 ， 从而加速了铝 酸钙的水化 ， 整个 反应得 以迅速进行。当生成了足 够量的水化物时 ， 即进入了全水胶 固材料的凝结硬 化阶段 ， 整个凝结硬化过程可划分为 析水期 、 回水 期 、 硬化期 3 个阶段 。 3 ． 1 ． 3 材料主要特性 。 1 早期强度发展快。以水灰 比 2 ． 0为标准考 核净浆料 不含尾砂 各龄期强度不低于表 2中的数 值。 表 2 全水胶固材料强度指标 抗压强度 1V l P a 水灰比 l d 3 d 7 d 2 8 d 2． 0 4． 0 5． 0 5． 5 6． 0 2 材料与全尾砂混合后 制成 的充填料浆流动 性和悬浮性好 。凝结时间可根据矿山使用要求进行 调整 ， 当水灰 比为 24时， 初凝时间为 2 0～6 0 m i n ， 终凝时间不迟于 2 h 。 3 要 求 料 将 浓 度 6 0 ％ ～ 7 0 ％ 最 佳 6 5 ％ 一7 2 ％ ， 灰砂 比 1 3 ～1 1 5 。 4 全水胶固材料 p H1 0～1 1 ， 无毒 、 无害 、 无 腐蚀性 。 3 ． 2 单管胶 固充填工艺 全水胶 固材料与全尾砂单管胶 固充填工艺流程 见 图 2 。 ＼ ／ 匝匦巫垂 圃 臣亟亟亟圃 图 2 全尾单管胶 固充填T艺流程图 4 全尾单管胶 固充填工艺应用 4 ． 1 充填系统设计工作参数 参照国内外同类矿山经验设计充填体强度为 采场底部 6 ～ 8 m高， 充填体强度 1 ～ 2 M P a ； 其它部分 充填体强度 0 ． 5～1 ． 0 M P a 。采场充填配 比为 底部 灰砂比1 8 ， 其余 1 1 0 ， 充填浓度 6 5 ％一 7 0 ％。充填 系统设计工作参数见表 3 。 表 3 充填系统设计工作参数 灰砂 比 项 目 l 8 l 1 0 浓度 ％ 7 0 7 0 料浆流量 t ／ h l 5 4． 3 l 5 0 ． 9 输送管径 m m l 0 0 l 0 0 充填倍线 一一 3 ． 8 5 3 ． 8 5 料浆体积质量 t ／ m 3 1 ． 9 3 1 ． 9 5 4 ． 2 充填效果 充填后 l d充填体可承载 ， 3 d 后强度可达 0 ． 4～ 0 ． 5 MP a ， 一个 月后 强度 达到最 高值 。充填 体无 离 析 、 分层现象 ， 整体性好 ， 自立性好抗风化能力高 ， 在 相邻采场回采过程中无大的片帮、 塌落现象。充填 体取样单轴抗压强度测试结果见表 4 。 【 下转第 1 2页 维普资讯 1 2 有 色 金属 矿山 部分 第5 5 卷 部分采矿工程进行验证。 2 采用探采结合。合理布置探矿工程 ， 探矿工 程做到及时取样 ， 及时化验 ， 以便及时指导地质探矿 工作。 3 储量计算按国家矿产储量管理局文件 国储 [ 1 9 9 1 ] 1 6 4 进行。因火山凝灰岩中含矿性差， 其工 业矿体在火 山凝灰岩 中不 以圈连 ， 同时对单工程见 矿厚度较小 ， 品位大于最低工业品位 ， 工程 网度控制 又较密 ， 且上 、 上 、 左 、 右工程又难于对应 的矿体 ， 因 其连续性差 ， 不应计算其储量 ， 只作质量点标明。特 高品位的处理 ， 以特高品位所影 响块段的平均品位 或工程 当单工程矿体厚度大时 平均品位代替。 4 地质工作者必须多深入现场。勤跑工作面 ， 及时掌握 、 提供采场各具体开采点地质品位 ， 为配矿 工作提供较为准确的数据 。 5 开展矿区综合地质研究 ， 加强矿区探边扫盲 工作。由于矿区地质储量减少较大 ， 中段开采下降 上接第 3页 表 4 充填体现场取样单轴抗压强度测试结果 浓度 灰砂 抗压强度 胁 浓度 灰砂 抗压强度 Ⅶ a ％ 比 l d 3 d 7 d ％ 比 l d 3 d 7 d 6 5． 6 l 8． 2 1 ． 5 9 1 ． 6 8 1． 9 2 68 ． 4 l l l 0． 7 1 0． 8 9 0． 9 0 6 7． 8 l 8． 4 1 ． 7 0 1 ． 7 7 1． 8 8 6 5． 2 l 1 0 0． 9 4 1 ． O 0 1 ． 0 8 6 5． 2 l 8． 6 1 ． 5 5 1 ． 8 2 1． 8 6 7 0． 2 l 1 0． 1 1 ． 0 o 1 ． 1 4 1 ． 1 8 6 7． 5 l 8． 4 1 ． 1 6 1 ． 4 8 1． 6 7 6 7． 6 l 1 0． 3 0． 6 5 O． 7 6 0． 8 o 6 8． 3 l 8． 6 1 ． 2 1． 7 1． 4 7 7 3． 6 l 1 0． 5 0． 7 3 0． 9 8 1 ． 5 8 6 7． 2 l 8． 4 1 ． 4 1． 1 1． 5 5 7 1 ． O l 1 0． 8 0． 5 7 0． 8 6 1 ． 1 7 6 6． 5 l 8． 5 1 ． 2 O 1 ． 6 9 1． 6 9 7 0． 5 l l 1 ． 5 0． 4 5 0． 5 7 0． 9 0 6 6． 9 l 8． 5 1 ． 2 9 1 ． 7 8 1． 9 8 7 0． 5 l l l 0． 4 9 0． 7 0 0． 8 0 6 6． 0 l 8． 5 1 ． 2 4 1 ． 5 7 1 ． 8 4 68 ． 2 l 1 7． 6 0． 1 2 0． 1 6 0． 2 l 6 7． 3 l 8． 2 1 ． 2 2 1 ． 4 0 1 ． 5 7 6 7． 8 l 1 5． 6 0． 1 4 0． 1 4 0． 2 3 5工 业试 验 指 标 全尾胶固阶段充填连续回采采矿法先后完成 8 个采场采充工业试验 ， 采出矿石 1 1 0 6 0 0 t 。采场综 合生 产 能 力 1 5 9 t ／ d ， 矿石 损 失 率 5 ． 1 6 ％， 贫化 率 速度过快 ， 矿山面临资源枯竭危机 。因此 ， 地质部门 必须加强矿区探边扫盲工作 ， 延长矿山服务年限， 矿 山通过开展综合地质研究 ， 在矿 区西北部接触带的 花岗斑岩体中， 找到 6 条高品位富矿脉 ， 现已通过开 采并取得较好经济效益。 4结 语 以上矿体地质特征及相关地质工作的认识是笔 者从矿山基建到生产十几年来与全体地质工作者不 断实践总结的结果 ， 同时以上观点也得到上级主管 部 门及 同行专家 的认可。贵溪银矿通过开展这一积 极有效 的地质工作 ， 已取得较好经济效益 ， 目前矿山 生产正持续平稳地发展。 参 考 文 献 l 矿 山地质手册 ． 北京 冶金工业出版社 ， 1 9 9 5 2 银露岭银铅锌矿区勘探地质报告 ． 1 9 8 8 口 5 ． 5 6 ％， 充填采空区 3 6 8 6 0 m 3 ， 其 中全水全尾胶固充 填空区 2 0 7 0 0 m 3 ， 充填成本5 9 ． 7 4元／ m 3 ， 与矿山原用 水泥混砂胶结充填相 比成本下降 了 8 ． 3 ％， 解 决了 矿山生产面临的技术难题 ， 取得显著的经济效益。 6结 语 试验成功的全尾胶 固阶段充填连续回采采矿法 实现了不留间柱连续开采 ， 成本低 、 效率高 ， 贫化 、 损 失指标先进 ， 为我 国同类矿床 的开采提供 了成功的 经验。 全水胶固材料配方合理， 适应性强， 原材料来源 广 、 成本低 ， 适合我国黄金和有色矿山胶结充填的需 要 ， 推广应用价值 大。全水胶 固材料与全 尾砂按一 定配 比制成 的充填料浆悬浮性好 ， 可实现单管路输 送 。进入采场后不需脱水 ， 在预定时间内即可凝结 ， 早期强度高 ， 充填 体无 离析 、 分层现象 ， 整体性好。 单管输送是全水 固化胶结充填工艺在技术上的一项 突破 。 口 维普资讯