倾斜壁式粗颗粒水砂充填采矿方法设计与实践.pdf

第 2 卷第1期 1 9 9 3照 3 月 北京矿冶研究 总院学报 30URNAL OF BGRI M M Vo i ．2 ，Na ． 1 M ar ch 1 9 9 3 倾斜壁式粗颗粒水砂充填 采矿方法设计与实践 采 矿研 究 室 ． 膏≯ 摘要倾斜、缓辑斜中厚矿件的开采普谊存在着矿石运搬、矿拄回采和顶板管 理等三太技术难题，倾斜壁式粗颗粒水砂充填采矿方法则较好地 解 决 了 遗 些 难 韪。文章从采矿方法I 殳 计构愚出发，系统地描述了进一新型采矿方法的特征 和 构 成要素以及回罘实践经验与备项技术经济指标，井就存在的问题和 进一步 完 善 姜 建 ⋯法扣 谚 砺 ／ 关 ■ 词 倾 斜 壁 式里 互 运 搬 墼 置 虽 采 矿 方 法 对 2 ， ， 善 TH E DESI ‘ j N AND PRA CTI CE OF COA RSE SI ZE H YDR Al Ⅱ， I C FⅡ rI ． I NG Ⅱ玎 I OD FOR I NCLI NED ORE BODI ES W e i Ba oHn Yang H e pi ng Yu Bi n 1 9 e p a r t me n t 0 ， Mi n i n g Te c h n o l o g y，B GRI MM ABS TRACT Or e h a u l i n g ，o r e p j l i a r r eco v e r i n g a n d r o o f I n a n a g e me nt a r e t h r e e ma j o r t e c hn o l og i c al p rob l e ms e n c o u n t e r e d i n mi n e o f i n c l i n e d a n d g e n t l e o r e b o d ． i e s o f me d i u m t h i c k n e s s ．Su c h p r o b l e ms c a n s a t i s f a c t o r ily b e s o l ve d b y i n c l i n e d b a c k wa i l h y d r a u l i c f i l l i n g me t h o d o f c o a r s e s i z dl u s h i n g ．Th i s p a p e r s y s t e ma t 1 ． e al l y de s c r i be s t hi s ne w m e t hod， i nc l udi ng m i n e p l anni ng， o r e bl oc k pa r a m et e r s ， s t o p p i n g e x p e r i e nc e a n d a l l e c o n o mi c a n d t e c hn i c a l p e r f o r ma n c e s ob t a i ne d ．I t a l s o o ffe r s s u g g e s t i o n s a n d p r o p o s a l s f o r s o l v i n g t h e p r o b l e ms e x i s t i n g Wi t h t hi s me 血- o d t o i m p r o vs t h e t e c h n o l o g y． KEY W ORDS I n c l i n e d b a c k Or e h a u l i ng Ro o f ma n a g e me n t Mi n i n g me t h o d 对 倾斜 、缓 倾斜中厚矿体 的开采 ，顶 板管 理 、矿 石运 搬和矿柱回采三 大难 题还 没能得 到 很好的解 决，给 矿 山生产造 成被动局 面， 直接 影响 了矿 山的生 产能 力 效 率和效益 ，已 经引 起采矿工 程技术人员的普遍 重视 。 锡矿 山锑矿床是一 个典型的 中厚似 层状 缓倾 斜至倾斜 赋存 条件复杂的特 大型矿床 。 6 0 年 代以前 ，锡矿 山大都采用房柱 法开采，7 O 年代后改用两 步骤 回采 的胶结 充填法开采 ， 这 种方法 存在 回采工 艺 复杂 、矿石 贫化大 、损失 率高、采场 综合 生产能 力低和 采矿成 本高 等缺点 。为了较好地解 决锡矿 山的采矿方 法 问题 ，扭 转矿 山生产 被动局面， “ 七 五 期 间， 我们在锡矿山开展了 “ 锡矿山粗颗粒水砂充填采矿方法试验研究 专题攻关。 维普资讯 8 北 京 矿冶 研究总 院学 报 1 试 验 采 区地 质 简况及 采矿 方 法设 计构 思 “ 锡矿山粗颗粒水砂充填采矿方法试验研究 专题，涉及到井下采矿方法、地表充填 系统设计 建设及粗 颗粒 水砂充填技 术研究等 方面 。合理 的采矿方法选择 及网采试 验的精心 组织与管理 ，是 专题 工作 成败的 关键 之一 。 1 ． 1 试验采 区地质简 况 试验采区位于锡矿山复式背斜轴部的南倾伏端，属炭山界背斜和物华背斜向西南部延 澡 的收敛部位 。矿体 倾 角变化大，l 5 。至 3 0 。 不 等，局部 地段达4 0 5 0 。 ； 矿体厚度 多变， 4至 1 8 m不等，局部 高达 2 8 m；矿体 锑平均 品位 为4 ． 7 5 ，试采 区开拓矿量 约l 8 ． 3 万 t。 矿 体顶 板为不稳 固的长 龙界 页岩 ，f 2 ～4 ，矿体底 板为灰岩或硅 化灰岩 ，f _8 ～l 6 ，稳固； 矿体顶 板界 线 明显 ，底 板 不太明显，受断裂 和岩层 矿化强弱程度 不同，矿体顶 ，底板沿走 向和倾向均不规则 ，起 伏变 化大。 1 ． 2 薪 型采矿方法设 计构 思 在对试采 区这 类典型的 倾斜、缓倾斜 中厚矿体的 回采中，过去一 般都 是沿倾 向布置采 场 ，采 场内 电耙 出矿，效率 较低，将采场改 为沿走 向布置 ，采用铲运 机 出矿，从而 解决采 场内矿 石运搬 的问题 。过 去采用房 柱法分矿房 、 矿桂 两步 骤回采， 矿 块之 间直壁划 分 。 我们在沿走 向布置采场的 基础上，沿倾 向斜壁划分 采场，设计 试验合理 的矿房 宽度和斜壁 角度，确保出矿后空区充填体的稳定，相邻矿块之问不留矿柱，在一个盘区内实现连续旧 采 。在矿 岩接 触带不稳 固的块 段 ，实行预切顶措施 ， 并 配套 研制 顶板 检测 作业服务车， 就可 以解 决好采场顶 板管 理难 的问题 。 盘 区内矿块沿走 向布置，沿 倾向每隔一定 宽度划分矿块 ，每 一矿块 又称 一个分段，每 个分 段 矿块 之间接斜壁划分 。矿块 回采顺序 傲次 由下而上 连续 回采一 分段 ，充填一个 分段 。8 m左右厚度的 中厚矿体 一 次回采，矿块厚 度即矿体 厚度。 为保 证 顶板 安垒 ， 回采 工作开始 前，应采取 预切顶、控顶 措施 。一般当矿体厚 度超过 l O m lJ 应实行分采 。 每个分段 矿块 的回采工作包 括首先 在矿体下部沿走 向掘进凿 岩和装矿巷 道，简 称凿装道 。在凿装道 内完成 中深孔凿岩工 作后 ，在 矿决 中央拉 开切 割槽 ，然后 以此 为 自由 面 向两端后退 回采，凿装 遣两端与盘 区联络 道相连 ，铲运机 由两端进入 ，铲 出矿 石由联络 道侧旁的出矿溜井下放至中段运输道。采空 区用粗颗粒水砂充填。我们称这种方法为 “ 倾 斜壁式 粗颗粒水 砂充填采矿 方法 图 1 。 2采矿方 法 构成要 素 根据设 计构 思的采矿 方案，结合国 内外 矿山实践 经验 ， 经 过采场 结 构参 数优化 的研 究 ，我 们选 定的采矿方 法构成要 素为 采场 沿走向布 置，矿块长度约6 0 m， 采场 宽度 逆倾 向斜 长 8 m，高 度约8 r n ，采场斜壁倾 角5 0 6 0 。 。 3采准工程 采准 工程 包括 分段凿装 道、分段联络道 、放 矿溜 井、充填通风井 等 。采准 布置见 图 2 。 分段凿装道器走向布置在矿体下部，规格为3 3 m， 主要 做为中深孔 凿 岩和铲运机铲 维普资讯 倾斜壁式粗颗粒水砂充填采矿方法设计与实践 9 装 出矿 用 。其 两端 与分段联络 道相 连接 。 分段联络道布置在试采区两翼的边缘部位，规格为3 3 m， 除了与凿装道连接部分以 瞄 1 斟璧水砂充域采矿法立体 圈 Fi g． 1 Thr e e d men s i onal di a g ra m o f i nc l i n e d hydr a ul i c ba c k f i l l i ng m e t hod 】 ．切坷2 ．竞填 道3 ． 炮 孔4 ．运输 罕巷 5 矿体6 庶岩7 ．联络 遭8 ．旃斗 襄1 一个分段采准工程■ Ta M e 1 St ope pr ep a r at i on v ol um e of 0ne s ubl e ve 1 分殷矿量 7 9 0 0 t ，采准 比1 6 m／ 万t ． 圈 2 采准工程布I示意圈 F i g ． 2 La y ou s c h e me o t p r e pa r at or y wor k s 1 ． 凿装遒2 ． 放矿蔺井3 ． 联结道4 ． 中段运转平巷 I． 一 分段Ⅱ． 二 分段 外，均掘在矿体 底盘 中，分 段联 络道 既傲 为 各分段的联 络巷和 出矿 通行巷道， 同时也做 为各 分段的进风巷和 设备 停放 、调运巷道 。 放矿 溜井分别与 联络道和 中段运 输巷 道 相通，规格为2 2 m，试采区两嚣备布置一 个放矿 溜井 。 充填通风 巷布置在试采 区靠近矿体顶板 最高处，规格为2 2 m， 采场污凤经过充填 通风 巷进入上 中段 阐风 巷 ，充 填管 路 由充 填 通风巷 进入 采空 区 采准工程量 见表 1。 4 回 采 工 作 4 ． 1回采 晨序 回采工作 首先从沿倾 向的最 下一 个分段开始进 行， 然后沿倾 向 向 上逐 分 段 顺 序 回 采 ，回采 作业分段 中深 孔凿岩或充填期 间， 可进 行随 后一个分段凿装 道和切 割井 的掘进， 吼形成回采、充填与采准施工平行作业 。从而加快回采进度，提高生产能力。 4 ． 2凿岩爆破 1凿 岩。 采 用南 京工程机械厂生 产的CTC1 4 型 轮 胎式 单机采 矿 台车 配用YGZg 0 型 导轨式独立回转式凿岩机打孔，柱齿钎头直径为 6 5 mm ，钎杆长度1 ． 2 m。 钻凿 中深孔设 计参数为孔径6 5 ram，排距1 ． 5 m，排面角g O 。 ，孔底距1 ． 8 ～2 ． 4 m，炮 孔密集系数1 ． 2 1． 6 。 2 爆破。爆破工作包括拉槽和落矿爆破，由于试采区的 充填 通风 井 斜穿采区中 部，因此可以依此为切割井，在其两侧凿钻 4～ 5 排密集炮孔，各排炮孔交错排硎，分段 维普资讯 l 0 北 京 矿冶 研究总 院学 报 一 次爆破 成槽 。切割立槽 形成 以后，E 可 以以此为 自由面 分改进 行回采落矿工作 ，每 次爆 破 8～l 0 排，崩矿量1 5 0 0 2 0 0 0 t 。爆破方式采 用 双排 同段 多排 微差双重 起爆 侧 向崩矿方 式 。 4 ． 3采 场顶 板管理 依据采 区矿体厚度 不同的情况 ，采 场顶 板管理有两 种方法。 一是 当矿 体 厚度大于l O m 时 ，实行 分采， 下层采空 区顶板 仍 为稳 固性较好 的矿石，爆破后 只需处理 松石。二是 当矿 体 厚度 为8 m左右或 厚度更小 时，则应在分段 爆破落矿前 进行预控 顶处理。 第一 种情况 的顶板检查 、撬松石工 作 ，由配套研制 的CDcl O 型采 场 项 板 作业 车来 完成。 该机作业 高度可达1 2 m，作 业宽度达 9 m以上 。第二种情 况， 剐应 在回采 前进行切 顶和安装水 捉药 卷锚杆，支 护采 场顶板 。 4 ． 4矿石 运搬 采场 出矿采用南 昌通用机械厂生 产的W J D--7 5 型 电动 铲运 机，斗 容为0 ． 7 5 m。 。 采 场 出矿实行 双机三班作业 ，单机单 人操作 。矿 石由铲运机从采 场装 卸到放矿溜井 ，再 由电机 车牵 引矿车 ，通 过中段运输平巷 ，倒 入竖 井主矿 仓，用箕斗提 升至地表 。 4 ． 5采场通 风 每次爆破后 ，需 要一个班的 通风 时 间，才 能进入采场 进行 其它 作业 。 采 场通风凤 路 是 新鲜风 流由中段平巷经采 区斜坡 道、分段联络道进入 采场 ；污风 经充填通风 井 ，进入 上水平 的回风巷，经 由 回凤 井抽 出地表 。 4 ． 6 采 空 区充填 一 个分段回采出矿结束后，即进行空区密闭和空区充填。试 采区累计矿量约l 8 ． 3 万t ， 平均每一 分段约 1万 t矿量，采 空区约 为4 0 0 0 r 。 。运 用粗颗粒水 砂充 填系统 管 道 自流输 送 充填料 。每 小时可 充填 空 区约2 0 0 m。 ，如 果能确 保连续 充填作业 ，则一个分段 空 区充填 约需2 0 h 。 5主 要 技 术 经 济指 标 5． 1成本 构成 回采 实践证 明该采 矿方法具有 较强的实用性和 较好 的 技术 经 济 指标。 采 矿 损失率 8 ． 4 5 ，矿石贫化率6 ． 8 3 ％，采场 综合生产能 力1 9 2 t ／ d。采 矿 、充填 直接 成 本构 成见表 2 和表 3。 5 ． 2 目采实 践 中损失贫 化管理 在回采试验 中为确 保损失贫化指标 控制 在l 0 以下，主要采 取几项措施 。 1采 取沿 走 向布置矿块实现连 续 回采 ，可 以减少原 来两步骤回采 方法存在的 矿桂 回采造成 的较大损 失。 2 中深孔 布孔 设计 与施工 中，炮 孔孔底 与充填 体的距离 确保在0 ． 2 ～O ． 4 m左右 ， 这 样既可防止爆破 时崩落充填体 ，造 成矿石 贫化大； 同时又可保证 矿石基本能采 下，减少 矿 石开采损失 。 3在采准 设计 中，根据矿体的 赋存情况 ，综合乎衡 和兼 顾损失与贫 化两项指 标的 关系，合理 布置 分段凿装道 的空 间位 置。 4采取切顶护顶措施，不但加强了顶板的稳固性，同时可减少大爆破时采场顶板 维普资讯 倾斜壁式粗颗粒水砂充填采矿方法设计与实践 n 表 2 采矿材料消耗与成本统计 Ta bl e 2 Cons um pt i on of m i ni ng mat e r i al s and t he i r c os t s 襄 4 主要技术经济指标 Ta b l e 4 Ma j o r e c o n o mi c a r i d t e c h ni c al p e r f o r m a nce s 项 E } 栗场综合生产能力，t ／ d 工 作面 采 矿效 率 ， t／ i 班 台 车凿岩 效 率， t，台姑 铲运机出矿效率， t ， 台斑 采 准比 ，m ／ 万 t 采 矿作业 成率 ，元 ，t 壳 填作业 成本 ，元 ／ m’ 变 化率 ， 损失率， 6结 语 襄 3 充填作业成本统计 Ta bl e 3 Co s t of f i l l i n g ope r at i on 围岩的 冒落，降低矿石贫 化率 。 5 充填过程 中 ， 紧 靠斜 壁面每 隔2 ～3 m． 蔷度铺 一层 荆笆 棍， 加 强了斜壁充填体 的 稳定性， 减少 充填 料塌 落造成 的矿石贫 化。 6在整个 试验 过程 中，加 强技 术和 生产管理工 作 ，在 原有生产 探 矿 工程 的基 础上 ，适 当增加 探矿工 程 ，进一 步摸 清矿体 界线 ，尽可能 准确 地圈定矿体供采 矿设 计。 5 ． 3主要技术经济 指标 经过技 术上的不断完善 和精 心 组 织 管 理 ，较好地 实现了攻关设计指 标。主要 数据 见表 4。 斜壁 粗颗粒水砂充填 采矿方法经过 J 采实验 和应用，取得 了园 满成 功， 于g 1 年 1月2 1 日， 由 中国有色 金属工 业总公司组织 了鉴 定 ， 专家评审认 为在锡矿 山的具 体 条件下斜壁粗 颗 粒水 砂充填采矿 方法 有效 地解决 了倾斜 、缓倾斜 中厚矿体的顶板管 理 、矿石 运搬和连续 回 采这三 大开采 中的难 题，取得 了良好 的效 果与 指标，为我 国有 色矿 山创造 T一种新的高效 率的采矿 方法，其工艺技 术达 到 了国际先 进水 平。该项 目荣获有 色 总 公 司科 技进 步一 等 奖。 “ 八 五 ” 期间 ，我 们将针对不 同赋存条件 的矿体，进一 步扩 大试验 和深化研 究，使这一 新型 采矿方法更趋 完善。 m Ⅲ㈣ ㈣ { 维普资讯