上向水平扇形进路采矿方法的研究及应用.pdf

上向水平扇形进路采矿方法的研究及应用 王大为， 王卓， 李磊， 李伟宁， 秦伟利， 刘洪伟 ， 李伟国 山东黄金矿业 莱州 有限公司焦家金矿 ， 山东 莱州2 6 1 4 1 9 摘要 望儿山矿 区浅部 由于受主观 条件 限制 ， 无法实现铲运机进路 回采 。 矿 区内 I - 2号矿体破碎 ， 回采效率低。经过 多次采矿 方 法优化， 并结合 已有工程， 研究应用了“ 上向水平扇形进路电耙出矿” 回采模式， 采用局部超强支护， 胶结接顶充填， 一举解决了进 路回采二次倒运及暴露空间大、 易塌方等回采难题。 该工艺在实际应用过程中， 首先， 需尽量预留一条进路回采空区， 作为其他进 路充填后淤泥清理空间， 减少清泥劳动强度； 采用二步采进路封闭， 以防止大量漏浆现象出现； 并且采取预留矿柱等方式保证顶 帮安全。该采矿方法提高了单采场生产效率， 满足了扩产要求， 具有较大的推广应用价值。 关键词 破碎 矿体 ； 扇形进路 ； 望儿山矿 区； 采矿 方法 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 2 5 1 8 2 0 1 2 0 2 0 0 6 7 0 4 引用格式 王大为， 王卓， 李磊， 等． 上向水平扇形进路采矿方法的研究及应用[ J ] ． 黄金科学技术， 2 0 1 2 ， 2 0 2 6 7 7 0 ． 望儿山矿区原本是一座民营小规模矿山 ，规划 生产能力和机械化程度较低 ， 原采场回采时均采用 人工和电耙作业 。浅部 I - 2号矿体破碎 ， 原采矿方 法 回采效率低 。在 2 0 0 6年底 ， 望儿 山矿区归人山东 黄金集 团， 根据集 团整体发展思路 ， 日出矿 能力 由 8 0 0 t 提高至 1 8 0 0 t 。 原 回采方式和出矿效率远远不 能满足生产发展的需求 ，有必要对浅部 I 一 2号矿体 的回采方法进行优化。 1 I 一 2号矿体地质概况 望儿 山金矿床赋存于河 东望儿 山断裂的南部 ， 其主要矿体有 I 一 1 、 I - 2 和 V号矿体，另外在其上下 盘还产出许多规模大小不等的小矿体 ，这些矿体均 表现出较为明显 的“ 构控” 特征。控制望儿 山金矿床 I 一 1 、 I - 2号矿体的河东望儿山主断裂为压扭性断裂 ， 其在走 向和倾 向上呈舒缓波状 ，且在局部地段发育 不明显。2 4线以南平均走向 2 7 0 ～ 2 8 0 。 ， 2 4线 以北平 均走 向 2 9 0 ～ 3 0 0 。 ； 其倾角具有从南向北变缓的趋势 ， 2 4线 以南 倾 角一般在 5 0 o 左右 ， 2 4线 以北一 般在 4 0 。 左右 ， 在倾 向上也有上缓下陡的变化。 1 - 2号矿体赋存于 F 断裂带内，断裂带走向 0 2 5 。 ， 倾角 4 0 6 0 。 ， 其上下盘发育次一级断裂 。 从一 2 3 0 中段 以下其下盘发育有次一级断裂 ，其走 向为 2 5 6 。 左右， 倾角 5 6 。 。 主次构造在平面上呈“ 入” 字型 ， 而在 剖面上呈 “ 人” 字型 ， 断裂带内岩石较为破碎 ， 主次构 造间节理较为发育 ，这为热液的运输及储存提供 了 必要的通道和空问。由于 I 一 2号矿体发育于断裂破 碎带 内， 且为中低温热液成矿 ， 其蚀变范围较小 ， 上 、 下盘边界基本为断裂所控制 ，且在主次断面上发育 0 ．2 ～ 2 ．0 H I 厚薄不均匀的糜棱岩带，矿体赋存形态、 产状基本同断裂构造相一致 ，在平面上主次构造面 即为 I - 2号矿体 的上 、 下盘边界【 1 1 。 2 采矿方法优化 随着矿区生产规模的 日益扩大 ，生产能力也在 逐步提高。 浅部原有的小采场生产能力低下， 已经严 重制约了矿区的整体发展 。矿区经过多次研究 和实 验， 对原 I - 2 号破碎矿体采场的采矿方法进行优化， 提高了采出效率。 2 ． 1 原 回采工 艺 望儿 山矿区浅部 回采主矿体为 I 一 2号矿体 ， 矿 体较破碎 ， 矿体宽度在 3 ～ 1 0 m之间 ， 原有布置 了 8 个采场 ， 并已经全部布置工程进行了回采。 采场布置 一 条行人通风天井 ，架设 了一条顺路铁溜井和一条 顺路行人泄水井 。该部分采场最初采用全断面上向 水平分层法回采 ， 但是在实际回采过程中， 由于整体 暴露空间较大 ， 施工难度大 ， 时常发生塌方 ， 危险系 数高 ， 效率也十分低下 ； 所 以 ， 后期全部改为普 通上 向分层进路回采 ， 电耙出矿 ， 但是 由于受原有工程限 制 ，单个采场只有一个下盘 出矿溜井 ，出矿十分困 难 ， 需要 2个电耙进行二次倒运 ， 安全性有 了提高 ， 但效率一直没有提高。 由于浅部 I - 2号矿体的地质储量较少 ，并 且浅 部周围已经受民采影响， 存在大量的采空区， 且原有 收稿 日期 2 0 1 2 0 2 1 1 ； 修订 日期 2 0 1 2 0 3 0 5 ． 作者简介 王大为 1 9 7 9 一 ， 男 ，山东莱州人 ， T程 师， 从事采矿技术及生产指导丁作． fl y 6 4 4 s o h u ．C O I n 2 0 1 2 年 4月第 2 0 卷． 第 2 期 6 7 的运输巷道均存在规格普遍较小等一系列的主观 因 素 ， 因而不能投入更多采准工程实现铲运机出矿 ， 只 能够实现 电耙作业。 而采用正常的进路 回采 ， 电耙 出 矿 ，一个溜井出矿非常困难 ，需要 2 个 电耙二次倒 运 ； 若一个采场内增加多条溜井 ， 又势必会增加工程 施工的难度和成本。 2 ． 2 现有采场的改造 通过矿区对矿体稳固性的充分验证 ，利用现有 T程 ，对浅部 I 一 2号中厚破碎矿体 的采矿方法进行 了优化 ， 设计应用了“ 上向水平扇形进路采矿方法” ， 采用了以下盘溜井为中心，向四周辐射的扇形进路 布置及电耙出矿的回采工艺。 矿区首先在一 6 0 1 4 m采场进行 了优化实验 ， 一 举解决了矿体稳 固性差 、电耙出矿困难和效率低下 等问题 ， 取得了巨大 的成功。 目前 ， 矿 区浅部 中段 已 逐步推广应用此工艺。 2 ． 3 回采作 业 1 首先将溜井和人行井上 口提前挑高 ， 然后将 原有的上 向水平分层 回采 的空区全部接顶充填 ， 改 用上向进路 回采。 2 分层 回采前 ， 先对溜井附近区域进行超强支 护 ， 保证溜井附近较长时间暴露作业空间的顶帮安全。 3 采场回采根据设计 ， 先从下盘进路进行拉底 回采 ， 按 中心线进行进路施工 ， 至 回采边界后 ， 进行 扇形边角扩帮， 扩帮采用后退式顺序扩帮 ， 并对顶帮 及时支护 图 1 。 4 回采作业采用 7 6 5 5凿岩机钻凿 q o 4 0 mm 浅孔 ， 孔深 2 ． 3 ～ 2 ． 5 m， 用非电导爆管微差 引爆 ， 进 路断面一般为 3 ． O x 3 ． 0 m或 2 ． 5 x 3 ． 0 m，顶板必须 进行光面控制爆破 。崩下 的矿 石用 1 5 k w 电耙 运 至 p l 0 0 0 m m顺钢溜井 中， 人工放漏斗至矿车中， 经 脉外运输巷卸载至集 中溜井。 5 采场通风主要采用通风系统加局扇 的联合 通风方式l 2 l 。新鲜风流从上部运输巷由局扇经天井 通道压人采场 ， 冲刷工作面后 ， 污风经泄水井排至下 部中段 ， 最后经 回风系统排 出。 6 进路 回采结束后 ， 根据情况架设 隔离板墙进 行封闭充填。 充填采用胶结充填 ， 胶结材料为焦家金 矿生产 的 C料 。充填分为 2部分进行 一步采进路 ， 底部充填高度 2 ． 5 m， 采用配比 1 2 0充填 ， 顶部 0 ． 5 m 采用配 比 1 1 0充填 ；二步采进路 ，底部充填高度 2 ． 5 m采用全尾充填 ，顶部 0 ． 5 m采用配比 1 1 0充 填 。 必须保证充填接顶质量 ， 确保相邻进路 回采的 安全【 一 。 7 本分层 进路全部 回采结束 后 ， 需 提前对溜 井 口及行人通道处顶板进行挑顶 ， 挑顶高度为 1 ． 8 ～ 2 ． 0 m， 以保证下分层回采作业空间。 2 ． 4 顶板管理 由于矿体岩石较破碎 ， 所 以在施工过程 中， 必须 加强对顶板 的安全管理『 J 。 特别是在每分层开始施 工前 ，首先必须对溜井上 口附近的顶板进行超强支 护。 为了提高顶板的安全系数 ， 顶板采用控制爆破技 图 1 上向水平扇 形进路采矿方法示意图 一6 0 1 4采场通风行人天井 ； 2 一 顺路溜井； 3 一 顺 路泄水井 ； 4 一 回采进路 ； 5 一 上盘主构造 ； 6 一 相邻采场 ； 7 一 采场边界 ； 8 一 超强 支护 区域 术 ，呈微拱形。采场顶帮支护以管缝式锚杆支护为 主，辅之以其他支护形式如金属网、穿带和木支护 等 。 锚杆网度根据岩石破碎程度现场确定 一般情况 下 网度 为 1 ． 0 x 1 ． 0 I T I ，锚杆 孔轴线 与构造 面夹角 需 ≥6 0 o ， 锚杆不得沿构造面或裂隙布置 ， 托 盘安装 时应凹面向里并紧靠岩体，不得将锚杆托盘反装或 挤压变形。采用木棚支护时， 需将顶帮填实。 3 实施效果 上向水平扇形进路采矿法已经在望儿山矿区成 功应用 ， 并在浅部 I - 2号矿体 回采中得到了推广 ， 先 后在一 6 0 1 4 、 一 6 0 1 2 、 一 6 0 1 0 、 一 9 0 1 6和一 3 0 1 2 m等 浅部采场应用。 从优化后 的实施情况来看 ， 单采场的 采出效率得到了大幅度的提高，并且保证了回采时 的安全【 1 0 - 1 6 1 。该方法与全断面上 向水平分层采矿法 及普通上向水平进路采矿法相 比， 采矿损失率 、 采矿 生产能力和采矿工效都有明显提高。具体经济技术 指标如表 1 所示。 4 结论 上向水平扇形进路采矿方法 ，是根据望儿 山矿 区浅部的实际情况及 I 一 2 号矿体的赋存情况研究得 出的， 该采矿方法充分结合 了现有工程 ， 使其在短期 内实现生产能力的提高， 具有较高的可操作性， 并实 现了小规模电耙采场安全、 高效的回采作业， 符合望 儿山矿区不断壮大的整体发展思路。 该采矿工艺 ， 对 于类似矿 山具有较大的推广应用价值。该工艺在实 际应用过程 中， 必须注意以下事项 1 在 回采过程 中 ， 尽量 预留一条进路 回采 空 区， 作为其他进路充填后淤泥清理空间 ， 减少清泥劳 动强度。 2 胶结体质量必须达到设计要求 ， 减少尾砂贫 表 1 1 - 2号矿体采矿方法经济技术指标对比 化 ； 板墙封闭必须达到严密要求 ， 特别是二步采进路 的封闭 ， 以防止大量漏浆。 3 为提高单采场回采效率和调节采充 ， 进路回 采顺序可根据实际情况进行调整 ，并可采取预留矿 柱等方式保证顶帮安全。 另外， 各种采矿方法之间都是有联系的， 可以将 该方法与采矿方法合理有效地结合起来 ，以获得更 好的效果 。 参考文献 [ 1 ] 汤磊． 望儿山金矿 I - 2 矿体的成矿规律及找矿方向[ J ] ． 中 国矿山工程 ， 2 0 0 4 ， 3 3 2 2 2 2 4 ． [ 2 ]白复锌， 王善功， 张永林 ， 等． 山东鑫汇金矿厚度突变矿体 采矿方法的选择与应用[ J ] ． 黄金科学技术 ， 2 0 1 1 ， 1 9 3 6 8 -69 [ 3 ] 魏兆云， 陈国山控 制爆破技术在采场落矿中的应用[ J ] ． 黄 金 ， 2 0 0 8 ， 2 9 1 0 2 6 2 8 ． [ 4 ] 刘华生， 姚香． 岩金地下矿山充填采矿若干技术问题的探 讨[ J 1 ． 黄金， 2 0 0 0 ， 2 1 1 3 5 4 2 ． [ 5 ] 刘明泉， 贾成梅， 李启新 ， 等． 尾砂充填采矿法的应用和创 新[ J ] ． 黄金， 1 9 9 6 ， 1 7 1 1 2 8 3 2 ． [ 6 ] 余磊． 武山铜矿扩大采矿能力探讨[ n 有色矿山． 2 0 0 3 ， 3 2 1 1 8 2 1 ． [ 7 ] 任建平． 会泽铅锌矿采场爆破及临时支护技术应用研究 [ D] ． 长沙 中南大学 ， 2 0 1 0 ． [ 8 ] 徐东， 胡忠强冲 深孑 L 采矿法在新城金矿的研究与应用[ J ] ． 黄金科学技术， 2 0 1 0 ， 1 8 5 7 2 7 5 ． [ 9 ] 周旭． 水压支柱护顶大进路上向水平分层充填采矿 艺技 术研究[ D] ． 长沙 中南大学， 2 0 0 9 ． [ 1 0 ] 郭析兴 ， 李向东． 上向进路胶结充填法的工艺改进[ J】． 矿 业研究与开发 ， 2 0 0 0 ， 2 0 6 3 - 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