盘区点柱式分层回采尾砂充填法在我矿的应用.pdf

第5 5 卷 第3 期 有 色 金属 矿山 部 分 2 0 0 3 年5 月 盘区点柱式分层回采尾砂充填法在我矿的应用 招远市大尹格庄金矿 张精明 摘要 本文论述 了盘区点柱武分层回采尾砂充填法在我矿的应用， 并着重论述 了此 回采方法的采场构成 要素及回采工艺。实践证明它是一种经济、 高效、 安全的采矿方法。 关键词 尾砂充填 盘区 点柱 构成要素 回采工艺 大尹格 庄金矿于 1 9 8 9年开始建设 ， 1 9 9 2年投 产 ， 目前生产 能力为 2 0 0 0 t ／ d 。2号矿体 为主矿体 ， 采用盘区点柱式分层 回采尾砂充填采矿法。 1 地质概 况 该矿为大型破碎带蚀变岩型金矿 ， 蚀变带 明显 受断裂和岩性控制 ， 主断裂面位于断裂带的中上部， 由断层泥 和糜棱岩组 成 ， 厚 0 ． 1～2 ． O m， 连 续性较 好。主断裂面以下普遍具有绢英岩化， 构成本区含 矿蚀 变带。矿体 平均倾 角 4 0 。 左右 ， 矿体 连续 ， 长 5 5 0～ 9 3 0 m， 厚大部分平 均厚度在 4 5 m以上 ， 其余部 分为 6 ． 2 m。矿石主要为黄铁绢英岩。矿化形式为 浸染状 、 细脉状 。矿体与围岩没有 明显界线。矿体 与围岩 中裂隙不发育 ， 岩石较坚硬 ， 矿体和顶、 底板 围岩的 f 系数为 1 O ． 2 5 、 9 ． 3 0及 1 O ． 2 4 ， 矿体和围岩的 稳固性均在中等以上。矿石与围岩的平均体积质量 为 2 ． 7 9 t ／ m 3 。该矿体水文地质简单。 2 采矿 方法的选择 2 ． 1 问题的提出 在原有装备和 5 0 0 t ／ d的条件下采用盘 区连续 回采隔墙尾砂充填采矿法 ， 存在着以下问题 1 由于各层矿体相互间距离变化大， 增加了开 采的困难和矿石的损失、 贫化。 2 由于矿体赋存状况和形态变化大 ， 对矿体 的 适应性差。 3 同时回采的采场多， 使管理复杂。 4 采准工程量大 ， 增加 了矿石成本。 5 回采灵活性差， 采场综合生产能力低 ， 已不 能适应 2 0 0 0 t ／ d生产能力 的需要。 2 ． 2 采矿方法的选择 针对存在 的问题和 矿床赋存复杂 的特点 ， 以及 *张精明工程师山东招远2 6 5 4 1 4 该矿块 目前的采准情况 ， 提出了点 柱式充填采矿法 和盘区连续回采尾砂充填采矿法相结合 ， 即盘 区点 柱式分层 回采尾砂充填采矿法。它 的实质是多层矿 体的几个采场组成一个盘区， 统一采准， 统一回采， 统一充填， 组成一个落矿、 出矿、 充填作业的有机整 体。其主要特点是 1 需要一定数量的点柱 ， 用以支撑上盘 以保护 采场顶板 ， 确保回采安全。 2 盘区内采矿、 出矿、 充填作业平行交叉进行， 能充分发挥设备能力和效率。 3 溜矿井 、 天井 在盘区内统一布 置 ， 能很好地 适应矿体的变化 。 4 多层矿体 、 多个采场组合 回采 ， 减少了分别 开采的相互干扰和采准工程施工速度的制约。 5 满足采场大型化的需要， 管理灵活， 可进一 步提高采场综合生产能力。 6 采用下盘斜坡道采准 、 铲运 机出矿 、 振动放 矿机放矿、 尾砂充填、 反向掘进联络道等综合配套工 程与工艺 ， 实现采场连续 回采 。 3 采场布置及构成要素 盘区垂直矿体走向布置， 盘区宽度 6 0 m， 阶段高 度 9 0 m， 间柱 2 m， 矿块 长度 为矿 体水平 厚度 ， 底 柱 6 m 。采场内布置规则点柱 ， 点柱尺寸 6 m6 m， 点柱 间距 1 8 m1 8 m， 最大控顶高度 4 ． 5 m ， 分层回采高度 3 m ， 其中 1 ． 5 m为爆破空间高。分段高度 1 5 m ， 每个 分段担负 5个 回采分层。 盘区点柱式分层回采尾砂充填采矿法采用下盘 脉外斜坡道、 脉外集中溜井 的采准方式。分段巷道、 溜井 、 溜井联络道 、 采场分层联络道均布置在下盘脉 外。分段巷道是采场 与溜井和斜坡道之 间的通道 ， 分段巷道一般距矿体约 5 0 m， 并以 l 5 。 的坡度与采场 相通 。脉外集 中卸矿溜井 在沿矿体 走 向上约 每隔 维普资讯 第 3期 张精明 盘区点柱式分层回采尾砂充填法在我矿的应用 3 6 0 m设置一个溜井， 倾角大于5 0 。 。从斜坡道向矿体 方 向掘进断面规格 为 3 ． 6 m3 ． 0 m 宽 高 的分段 联络道 ， 然后在距离矿体 4 5 ～ 5 5 m沿矿体走向掘进 断面规格为 3 ． 6 m3 ． 0 m的分段巷道 ， 在一分段巷 垂直矿 体方 向掘进断面 规格 为 2 ． 7 m2 ． 6 m 宽 高 、 坡度小于 l 3 。 的下坡至拉底水平 ， 穿透矿体上下 盘 ， 作为采场拉底巷道 ， 在拉底巷道 中向上掘进断面 规格为 2 m2 m、 坡度 5 0 。 的采场天井。然后根据矿 体的分布状况先 留出规则 点柱， 之后将 拉底巷道从 矿体下盘至矿体上盘扩帮刷大 ， 使其沿采场全长拉 开 ， 其高度为 2 ． 5 m 。 4采 矿 工 艺 4 ． 1 回采顺序 从上盘矿体依次 向下盘矿体推进 。先 回采矿体 上盘采场 ， 当先行采场回采完两层 以上时 ， 开始进行 下盘采场的回采， 在靠近先行采场一侧留两米的连 续间柱， 在采场中间留一排点柱， 在后续采场的回采 过程中 ， 上盘采场总是 比下盘采场超前一层。 4 ． 2 回采工艺 4 ． 2 ． 1 凿岩和爆破。使用荷兰汤姆洛克公 司 ME R C U R Y 1 F D 4一F _ 5 0全液压凿岩台车 ， 水平炮孔落矿 ， 以充分利用 自由面， 提高爆破效率， 降低炸药消耗。 炮孔孔径 4 5 m m， 孔深 3 ． 8 m， 最小抵抗线 0 ． 8 m， 孔网 参数 0 ． 8 m1 ． 2 m， 周边孔采用光面爆破 ， 炮 眼间距 0 ． 7 m， 光 面层厚度 0 ． 6 m。光 面爆破 落矿 ， 分两次起 爆， 首先用多段毫秒雷管按顺序分排起爆， 超前落 矿 ， 然后再用光面爆破压顶 ， 保证矿房边帮平直 。落 矿使用 2 岩石炸药 ， 导爆 管起爆 ， 剪式升 降台车辅 助装药 ， 控顶高度 4 ． 5 m。当地质界线波动较大 ， 点 柱与上、 下 盘 的基 角 处 不 便 用 台 车凿 岩 时， 需用 7 6 5 5凿岩机打孔爆破 ， 进行辅助修边 。 4 ． 2 ． 2 撬毛和支护 。为确保凿岩和出矿的安全 ， 必 须经人工顶板撬 毛。顶板浮石清理干净后 ， 岩石条 件好 的可不进行支护 ； 岩石条件不好的， 应进行锚杆 支护或锚杆 金属网支护， 支护网度 1 ． 0 m1 ． 0 m， 金 属 网 采 用 忆． 8 m m 铁 丝 编 织 ，网 度 1 0 0 m m 1 0 0 m m。锚杆支护采 用芬 兰 汤姆 洛克公 司生 产 的 M E R C U R Y 1 B I 4 E 6 0型锚杆台车 ， 使用涨壳式锚杆 对采场不稳固部位进行支护。 4 ． 2 ． 3 大块破碎。大块破碎工作在采场 内进行 ， 有 两种方式 块度小于 2 m 3 的矿石由凿岩爆破工就地 破碎 ； 大于 2 m 3 的矿石集中到采场一边 ， 由液压碎石 机进入采场破碎 。 4 ． 2 ． 4 采场劳动组织及作业制度。采场 由下列人 员构成 凿岩爆 破 2人 ， 铲运 机 2人 ， 运输 工、 维修 工、 电工各班统一安排。凿岩爆破工负责采场 的凿 岩爆破及大块破碎工作 ； 铲运机工负责采场的排险、 洒水降尘、 出矿、 平场工作。采用凿岩台车凿岩， 碎石 机破碎， 柴油铲运机及坑内卡车联合出矿， 每天三班， 每班作业 8 h ； 回采准备期间每天完成两个工作循环。 4 ． 2 ． 5 采场 出矿。采 场出矿采用 2 m 3柴油铲运机 及坑 内卡车联合出矿 ， 矿石经铲运机及 坑 内卡车运 至溜矿井 中， 下放 至 一3 8 0 m 中段运输巷道 ， 用振动 放矿机装入 4 m 3 底卸式矿车， 每列车由两台 1 0 t 架 线式电机车双机牵引 1 1 辆底卸式矿车运 到混合井 井底车场卸矿硐室翻卸 ， 经 一4 2 5 m水平 的颚式破碎 机破碎后进人成品矿仓 ， 然后经振动放矿 机溜放 至 一 4 5 2 m水平， 经皮带装至箕斗提升到地表矿仓。 4 ． 2 ． 6 采场通风。采场通风主要借助于矿山主风 流所形成 的负压来完成 。新 鲜风流 由 一3 8 0大巷 ， 经下盘脉外斜坡道、 分段联络道、 分段巷道、 采场联 络道而进入采场。新鲜风流清洗工作面后 ， 污风由 回风天井排至 一2 9 0 m中段 ， 经天井联络道、 川脉、 一 2 1 0 m回风大巷、 北风井排 出地表。 5 充填 工艺 选厂的分级尾砂经地面充填搅拌站下设的充填 钻孔 自流到 一1 7 5 m中段充填硐室 由充填管 经充填 巷 、 一2 9 0 m至 一1 7 5 m 中段充填井和采场天井进 入 采场。每分层充填高度不高于 3 m， 其余空间作为下 一 分层落矿补偿空间， 直到回采至距上一中段运输 水平小于0 ． 5 m时， 整个采场回采结束， 用尾砂接顶 充填整个采场。每一分段采完后在采场联络道 口砌 0 ． 5 m厚的混凝土墙 ， 墙 上预留一泄水孔 ， 墙 内壁铺 设苇箔 。 6 主要经济技术指标 采场生产能力 t ／ d 采矿工效 t ／ ， 工班 贫化率 ％ 损失率 ％ 出矿效率 t／ h 出矿成本 元／ t 7 评价 3 5 O 3 7 l 5 l 2 3 1 2． 2 1 盘区点柱式分层回采尾砂充填采矿法是一 下转第 3 2 页 维普资讯 3 2 有 色 金属 矿山 部分 第5 5 卷 的自振频率可由下式计算 。 1 厂房。 T0． 2 30． 0 0 0 25 X I t H2 式中， 一层盖类型系数， 大型钢筋混凝土屋架面板 为 1 ． 0 ， 钢屋架时为 0 ． 8 5 ； 卜 厂房跨度 ， m。多跨厂房取平均值 ； H -基础顶面至屋顶面的高度 ， m。 2 钢筋混凝土框架结构房屋。 T0． 3 30． 0 0 0 6 9 H2 ／ 式中， H -房屋高度 ， m； B 一房屋宽度 ， m。 普通民房的 自振频率 一般 比较低 ， 对于一层或 两层的民房 ， 其 自振频率为 41 0 H z 。 3 ． 3 ． 2 爆破地震波 的频率 特性 。爆破地震波是一 种非常复杂的非周期 的随机波动 ， 它的频率成分 比 较复杂 ， 是一种宽频带波 ， 不同频率成分的波引起质 点振动的作用不 同。研究爆破地震波的频率 特性 ， 即研究不同频率成分地震波对建筑物的影响。 通过对地震监测资料所作频谱分析， 可得马兰 庄铁矿爆破地震波频率特性。其主频为 1 54 0 H z ， 频宽为 6 1 0 0 I-l z 。主震频率一般大于民房自振频 率， 认为爆破地震波主震频率不会使民房产生共振 而产生破坏。 根据美 国露天矿物局 O f1 ％e o f S u r f a c e Mi n i n g 提出的 O S M 标 准 ， 考察 民房附近测点爆破地震波 的地震速度与频率特性 ， 对地震波频谱分析所得到 的地震主频最大幅值与 O S M标准进行 比较 ， 爆破地 震速度均低于 O S M标准值 ， 即认为民房是安全的。 由 O S M标准可知 ， 地震 频率越高 ， 允许 的地震 振动速度越大 ， 因此应通过微差爆破技术提 高爆破 地震波的振动频率 ， 相应提高民房的抗震能力。 4 降震技术措施及进一步研究的问题 从降震和控制地震的技术手段讲 ， 爆破地震振 动危害控制方法主要分 为 5种 ①针对爆破源控制 的消振。②从传播途径的截断传播路径的隔振。③ 针对受控对象的吸振 ， 该方法是在受控对象上附加 动力吸振器 ， 用来产生 吸振力以减小其对震源 的响 应 。④阻振 ， 其方法是在受控对象 附加阻尼器或阻 尼元件 ， 通过消耗能量而使 响应减小。⑤通过 改变 结构状态来改变受控对象的力学特性参数而使得其 振动响应满足要求。 4 ． 1 降震技术措施 在距离村庄 比较近 的区域进行爆 破作业 时， 应 充分考虑影响爆破地震效应 的各种因素 ， 尽最大努 力使爆破地震效应降低到最小， 综合以上分析， 应采 取以下技术措施 。 1 在采场南侧与宫店子村方向挖宽 l m、 深 2 m 的一条或两条减震沟， 采场爆破采用预裂爆破降震 技术， 目的是阻断地震波的传播路径。 2 微差爆破技术中应采用高精度微差雷管， 采 用炮孔轴 向不耦合装药 ， 即孔底采用间隔气囊 ， 孔中 分段间隔装药 ， 减小单段药量。 3 改变爆破推进方 向， 即爆破推进方 向不正对 宫店子村方向， 尽量不在距村庄近的采场南侧掘沟 ， 应将掘沟位置移往采场北侧。 4 尽量改压碴爆破为清碴爆破 ， 确定合理的超 深 。 4 ． 2 进一步研究的方向 为了真正实现控制爆破地震和降低爆破地震振 动的目的， 还有以下大量工作要做。 1 水孔条件下的预裂爆破工艺及与其它爆破 技术如缓冲爆破 、 光面爆破技术 的综合运用研究。 2 适合马兰庄铁矿不同矿 、 岩性质的微差爆破 技术 ， 以及高精度雷管与起爆弹、 炸药的相匹配的微 差时间间隔的研究 。通过合理微差时间 ， 提高地震 频率 ， 相应提高民房的抗震能力。 3 炮孔不耦合分段装药爆破及减振效果 的研 究 。 参 考 文 献 l 冶金部长沙矿冶研究院 ． 武钢大冶铁矿控制爆破降震技术与参 数优 化鉴定 资料 ． 1 9 8 4 2 河北理工学院资源工程系 ． 唐山首钢马兰庄铁矿有限公司爆破 地震 效应研究 报告 ． 2 0 0 2 3 文振儒， 等 ． 爆破振动对建筑物的危害效应探讨 中国民用爆破 器材学会第五界年会论文集] ． 苏卅， 2 0 O O 3 4 4 3 4 7 U 上接第 3页 种高效、 经济 ， 而又 比较安全的采矿方法。 2 发挥了设备能力和效率， 满足了采场的需 要。管理灵活 ， 大幅提高了采场综合生产能力 。 3 多层矿体、 多个采场组织回采， 减少了分别 开采的相互干扰和采准工程施工速度的制约 ， 很好 地适应了矿体的变化， 减少了矿石的损失和贫化。 口 维普资讯