灵山分矿盘区机械化下向分层胶结充填采矿法.ppt

灵山分矿盘区机械化下向分层胶结充填采矿法,简要介绍刘鹏金,项目立项背景,根据灵山矿区矿体的开采技术条件，下向高水固结全尾砂充填采矿法对于开采灵山分矿1号、5号脉这类矿岩破碎、厚大开采技术条件复杂矿脉，获得了较好的经济效益。但通过多年来的生产实践，我们也发现这种采矿方法也存在着一些问题充填体强度不高，回采安全性差、充填成本高、吨矿成本高、机械化作业程度不高、工人劳动强度大、生产能力较低等问题，由于这一系列缺点的存在，严重制约了灵山分矿生产能力的提高。因而，为了提高灵山分矿的生产能力以及安全性与经济效益，对该采矿方法进行进一步的改进和创新也就显得尤为重要。经公司、分矿研究决定，开展“盘区机械化下向分层胶结充填采矿方法研究”，以寻求能适应该矿区厚大、破碎复杂矿体条件，且安全、高效、低成本、低贫损的采矿方法及配套工艺技术。,,1、采矿方法试验的地点,灵山分矿1号脉-550-590m中段1～4线。即-550中段回采的1.5线采场、2.5线采场、3.5线采场。其中1.5线采场、2.5线采场回采第一分层、3.5线采场回采第二分层。1、地质概况0104矿块位于-590中段1线至4线之间，矿石类型为黄铁矿化钾化花岗岩，该部位矿体平均厚度7m左右，地质矿量109606t，品位3.37g/t，金属量347.42kg。设计工程量1453米。从4月份开始采矿，到十一月采矿34600吨，工程量工程1130米.其中斜坡道掘进300米，分段运输巷480米。,,,,鉴于该区段内矿体较厚大，赋存相对稳定集中等特点，决定以-590中段1-4线矿块为试验矿块，对下向水平分层盘区机械化充填采矿法进行创新应用。本方法采用斜坡道加分段巷的采准布置形式，以新型胶结充填料C料作为胶结材料，出矿方式采用铲运机出矿。本方案有效解决了下向采场回采效率低、安全性差等问题，取得了良好的效果。,2、采场布置采场仍沿用现有三个采场的布置方式。采场沿矿体走向布置，采场宽度即为矿体水平厚度，采场长度50m左右，中段高度40m，分段高度10.8m，分层高度3.6m。（见纵投影采场试验阶段采用2.4m3.3m规格前掘（宽2.4m，高3.3m），如果顶板充填体假顶稳固，相邻充填体接顶，回采安全可把进路规格调整到3m3.6m规格前掘。,3、采准工程布置采用下盘脉外斜坡道采准方式。斜坡道采用“之”字形布置，断面2.52.6m，直线段倾角10。在分段联巷开口处及斜坡道转弯处为平段。平面图、纵投影自斜坡道垂直于矿体在-552.610m、-563.489m、-574.366m、-585.245m水平分别掘进各分段联巷，在矿体下盘平行于矿体走向掘进各分段运输巷，将各采场连通。再从各分段运输巷掘进各采场的分层联巷。在1.7线、3.3线下盘脉外设矿石溜井，天井下部10m为了多存矿，规格定为3.02.0m，上部规格2.51.5m。废石溜井布置在2.1线下盘脉外，规格同矿井。原2.5线脉外天井作为人行、通风、充填、泄水天井，天井的上部通风、敷设充填管路，下部采场泄水。下步新充填站建好后，管路走盘区斜坡道，经溜井到采场。,分段运输巷规格3.12.7m、分段联巷、分层联巷断面规格2.52.6m，转弯角度大于90的重要弯道，转弯半径10m，其余各种弯道半径取6m。从斜坡道2号点开始，每隔30米布置一个躲避硐室（斜坡道以斜距为准）。施工顺序首先同时施工-550中段斜坡道、-585.245米分段运输巷及溜井。各分段联巷到位后，同时掘进斜坡道及分段联巷、分段运输巷。溜井到位后，马上掘进溜井联络道。在有力量和条件的情况下，几个掘进头可以同时施工；主要是以溜井及溜井联络道为主。以最快的速度打好溜井，减少毛石从斜坡道往上端（见进度图）,采准工程布置示意图,采准工程布置示意图,4、采场回采采场自上而下分层进路回采，各分段沿着矿体走向布置回采进路，每一分层必须根据上部已回采分层揭露的矿体情况重新二次圈定矿体，并作分层回采设计。回采进路布置应与上分层对应进路错开布置。（1）回采方式及回采顺序每分段高度10.8m，分为3层回采，第一分层先回采上部3.6m，分层联络道以10倾角垂直于矿体前掘，前掘到矿体上盘后，沿矿体走向布置回采进路，进路自上盘向下盘布置。同一分层两翼或同翼进路可同时回采。回采进路以设计规格回采至采场边界；第二分层联络道以0角度前掘,回采中部3.6m矿体；最后第三分层联络道以-10角度前掘，回采下部3.6m。为避免分层联络道空顶过高，上下分层联络道错开布置，以确保回采安全。上盘矿体不明，边采边探，根据取样控制二次圈矿，然后决定下层是否回采。（2）采场回采进路回采属于掘进式回采，炮孔布置与平巷掘进布孔方式基本相同。为了防止破坏与其相邻的充填体和假底，需将帮眼和顶眼与充填体之间的距离增大。进路回采炮孔布置帮眼与充填体之间的距离为0.4m左右，顶板眼数目可以适当减少，并且顶板眼与上分层假底的距离要增大到0.6m以上。,光面爆破要点,1、周边眼的合理布置周边眼间距一般为孔眼直径的10～20倍。灵山巷道掘进周边眼间距一般取500～650之间，要保证周边眼的眼位、方向、角度和深度，使符合规格，而且各眼互相平行，眼底落在同一垂直面上，只有这样才能达到光面爆破的预期的效果。2、最小抵抗线周边眼的最小抵抗线也就是光面层厚度。其厚度一般为W700～800毫米，当岩石性质和地质构造不同时，光面层厚度也不一样，灵山-采场取300500毫米。3、空气间隔装药直接为32毫米的药卷，按一定的间隔分成3段半管药均匀地分布于炮眼内，装药后，必须堵塞炮泥。4、起爆间隔时间实验研究表明，齐发起爆的裂缝表面最平整，微差起爆次之，而秒延期起爆最差。在实施光面爆破时，必须使用导爆索，周边眼同时起爆壁面平整的效果越有保证。,,,,巷道掘进二次爆破布置图1为一次爆破巷道轮廓；2为炮孔,图2矿房回采进路眼布置1-掏槽眼2-扩槽眼3-辅助眼4-相邻矿体已回采5-周边眼,（3）采场顶板管理由于下向采场回采是在上分层的假底下作业，安全性较好，一般不支护。为确保施工安全，回采进路较长时，可每5米用挂马架木棚支护。上下盘全部用锚杆钢带支护，确保安全作业。如果后续进路发现相邻进路充填未接顶，需用人工接顶的办法维护顶板，即用废木头等楔紧顶板（打木垛）。（4）采场通风采场新鲜风流由新竖井→5线主运巷→斜坡道→分段联巷→分段运输巷→分层联巷→采场，新鲜风流清洗采场后，污风由2.5线脉外通风天井排至-590中段的0.5线回风系统。因采场沿脉进路回采，独头掘进，必须辅以局扇强制通风。,支护方法要求如下,1、锚杆支护安装锚杆应符合以下要求①锚杆应交错呈梅花网状布置，锚杆网度根据岩石破碎程度现场确定。②锚杆孔轴线与构造面夹角不得小于60，锚杆不得沿构造面或裂隙布置，托盘安装应凹面向里并紧靠岩体，不得将托盘反装或挤压变形。③锚杆眼打上一个必须安装一根，禁止打完锚杆眼集中安装锚杆。④采用管缝锚杆进行支护时，管缝锚杆不准将其砸扁后再使用。2、穿带支护要保证穿带与被支护岩体贴紧，将倒三角等欲支护险石“兜”住，需要视实际情况在穿带与围岩空隙之间加垫木板，且必须接顶。锚杆要打入稳固的围岩内，禁止将锚杆钉在浮石、有冒落危险的破碎带内。打锚杆时应使锚杆角度向穿带外，以确保穿带支护有效。具有预应力。3、金属网支护施工时，应尽量保证金属网紧贴岩面，打锚杆时宜先钉在岩面凹陷处，同时锚杆应打入较稳固的围岩中，每张金属网至少用5根锚杆固定。,支护方法要求如下,4、木托支护在比较破碎、节理发育、松软岩体及主断层中，选择木托支护，施工时要使木托与节理面平行，并确保木托紧贴岩石面，锚杆托板紧贴木托，禁止使用糟朽破损的木托。主要用于分层联巷、采场进路。5、螺旋支柱支护为防止局部突发性冒顶，危害作业人员，作业时必须采用金属螺旋支柱支护作业区顶板，作业区域必须用螺旋支柱进行支护，根据情况可采用单柱、多柱及加木板支护，人员在支护区保护下作业，确保作业人员安全。6、木支护撑窝应打在稳固的岩石上，禁止挖在浮石或松石上。窝深0.03m以上，硬度系数低的地点窝深要增加；不准砍撑头，撑头不准加楔子，确保牢固可靠；不准使用腐朽、蛀孔、劈裂的坑木和软杂木，撑木小头直径不少于0.16m；木支护的横梁要楔入两帮，立柱柱脚要支在底板实体上，顶帮要塞牢、填实，必须接顶。,支护存在问题,,1、关于锚杆支护顺序问题焦家锚杆支护技工先打锚杆后掘进工作面，工作程序好，灵山需要加强管理，增强安全意识改变作业程序，习惯成自然。确保锚杆推进速度及质量。2、施工队要及时兑现锚杆工资，工人不爱打与单价有很大关系，也即是说打锚杆和不打一样钱，希望施工队高度重视，积极处理好有关问题。3、各单位重视程度不够，车间、安全部、运营部及时定方案，重点现在指导、引导及时，要工人知道怎样打，往哪打，及时协调沟通。4、锚杆质量问题①角度低于60，现场及时指导讲解，②再就是别不开钻，及时加工短气腿；③外口预留一节，一个钎头只能打23个锚杆眼，④再就是深度要打够。,（5）矿石装运采用0.75m、1m柴油铲到分段溜井，经590中段由电机车运输。（-630开拓图）（6）采场排水采场内淋水，充填水流入每个采场的水仓，充填滤水由潜水泵抽至斜坡道水仓，然后抽至-550大巷，下步斜坡道贯通后水由分段巷抽至斜坡道水沟，流入-590水仓。5、采场充填（1）充填管路由－550中段主充填管路接至－550中段2.5线充填管路井，然后接入采场。下步。,（2）进路充填进路回采结束后，用灰砂比14和110的C料充填。（进路底板1/3高度用高配比料浆，以确保下层采矿作业的安全性，上部2/3高度接顶用110的料浆）。等回采23层以后，安全了底部110和120的C料充填，减少成本。（3）充填准备工作在进路底板留30cm左右的碎矿石垫层。碎矿石垫层既可起爆破缓冲作用，使胶结充填体假底在下分层回采爆破时免遭破坏。在矿石垫层上铺设钢筋网并挂设吊筋。钢筋直径φ12mm，钢筋网网度300300mm，钢筋交叉搭接处要连接牢固。横向钢筋一端与揭露相邻进路钢筋焊接，如果待充进路为上盘（或下盘）进路，必须在矿体上盘（或下盘）设置锚杆（间距1m）并与钢筋网牢固连接。,管路吊挂充填管、出气管必须挂设在待充进路最高位置。充填接顶后出气管满了直接溢流。其次，进路密封用木材、塑料布、土工布进行密封，板墙要牢固，密闭要严实。充填接顶充填体必须溢流，因此要构筑两道板墙，第二道板墙用于矿房充满后，管路中多余充填体溢流到第二板墙内，最后再把第二道板墙及充填体清除。现在存在清理不及时，导致放炮处理，今后施工队及时处理现场卫生，尽可能在这方面少耽误生产。（充填板墙图）,,5、进路钢筋铺设示意图,7、灾害预防与避灾路线灾害预防措施工作地点一旦发生冒顶片帮、火灾等事故，影响作业人员安全或造成人员伤害时必须由当班带班长迅速组织作业人员按避灾路线撤离，并立即汇报调度室，以便采取有效的抢救措施。避灾路线有二条①作业面→分段运输巷→盘区斜坡道→-550石门→新竖井②作业面→分段运输巷→2.5线充填通风井→-550中段运输巷→-430斜井→-270斜井→-270中段大巷→主井石门→东竖井。③作业面→分段运输巷→盘区斜坡道→-590中段→-550斜井→-550石门→新竖井。,总结现阶段出现问题及解决办法1、关于灵山板墙问题目前充填板墙漏浆较严重，两边及顶板密封不严，速凝水泥涂抹不均，板墙必须用短木板加土工布两边堵实，靠近充填体一侧把土工布随充填体或实体延伸2～3米用木板钉牢在充填体或矿体上，板墙一般不漏。2、充填不接顶问题灵山尾砂未分级，充填泥浆多，凝固效果不好；设备不好使，下料不均匀，充填配比达不到，水大，影响充填效果；板墙封堵不严，漏浆。④管路吊挂不合理。解决办法按标准吊挂管路，出气管最高，充填管略低于出气管，信号管比充填管低10cm,再加一根泄水管比信号管低20cm。充填管尽量靠前吊挂。按要求封堵板墙，确保质量。必须三次充填，最后接顶时空顶高度不能超过50cm，充填体有回缩性。④南河及时看好设备，确保下料均匀，确保配比。⑤专业及时跟踪验收。,,3、关于低水位放水阀门问题放水阀门远，造成充填接顶后，管路刷管路水最后又进入采场，导致二次不接顶，在采场充填板墙前加一三通阀门，以便于及时放水，保证接顶效果。4、关于进路不直问题技术人员加强责任心，及时测图，及时给点，每条进路必须中线、腰线跟上，确保贴充填体直送。3.5线二分层进路回采时顶板到充填体，两帮顺直，用挂马架1.5米一根支护，底板不平可以垫实找平。5、关于空顶过高问题专业及时控制高度，指挥要到位，用长撑支护或在顶板的两帮打圆钢，圆钢上用横撑、竖撑连接支护。也可以先铺钢筋充1.2米，然后再回采，回采完后，为预防充填两层分离，第二次充填钢筋与第一次钢筋焊接，确保充填效果。反二层实验比较成功。,6、钢筋吊挂问题钢筋铺设次序不对，先铺好钢筋再打板墙，有利于运送物料按要求必须吊筋，焦家吊筋不吊，但是根据灵山岩石情况还得吊，吊筋不太理想，利用支护撑木及两帮锚杆钢带都可以吊，但横筋相邻进路必须焊接，焊接长度10cm，竖筋焊接长度5cm，确保焊接质量，靠近实体一侧预留1米钢筋，便于下条焊接。再就是按要求回采完后打锚杆铺钢筋，一分层牵扯前送后压顶，所以在想顺序上调整一下，前送完后打锚杆，再压顶，铲矿铺钢筋充填，减少人员在空顶采场作业时间，确保安全。下步技术员、车间带班长及时跟踪验收，确保质量达到要求。7、关于转层问题及时调整采场回采顺序，两矿房要错开落层时间，落层时尽快组织，加强掘进速度，以减少落层对采矿的影响。8、关于进路布置问题现在采矿强度高，在确保顶板安全情况下，最佳回采工艺脉内垂直进路回采，即减少工程量，又增加回采作业面。,9、关于盘区卫生、泄水问题焦家一个采场在下盘跟一个泄水井，灵山为节约工程，在每个采场设水仓，每次充完填后要施工队要及时清理，及时抽水，及时清挖水仓，下步斜坡道贯通后水由斜坡道水沟流入-590水仓，抽至地表。（下步泄水井必须打，现在加泥浆泵溢流充填体抽到本采场或相邻充填采场，解决清淤工作量大问题，降低成本，）。10、关于锚杆支护问题焦家锚杆支护技工先打锚杆后掘进工作面，工作程序好，灵山需要加强管理，确保锚杆推进速度及质量。,,盘区矿房高水材料与c料充填费用比较分析灵山分矿于4月份起在-550中段投入盘区采矿，自5月份开始进行c料充填实验，截止到8月份共充填5826m3,发生充填费用568636.06元，折合97.60元/m3;如采用高水材料（甲乙料）充填，理论测算充填单耗为117.02元/m3,二者相差19.42元/m3；采用c料充填节约费用19.42*5826m3113140.92元；与现行的下向矿房甲乙料充填费用83.28元/m3比较未实施盘区采矿前，高14.32元/m3。原因分析1、由于盘区矿房第一分层上部为老式下向采矿矿房，属甲乙料充填体，为确保采矿安全，对充填体强度要求高，在充填配比时14充填量所占比例超过60。因此，c料相应用量多；同样原因，支护量远远大于下向矿房，木材用量大且大部分未回收；做假底钢材直径大、破布改为土工布、锚杆用量大，导致充填费用相对偏高。随着第一分层假底做好后，下层充填料、木材、钢材消耗等将逐步减少，费用逐步降低。2、由于盘区采矿法属实验阶段，技术和工艺掌握还不成熟，充填过程中料浆冒漏等现象时有发生，无形中增加了c料用量。下向矿房在充填时有时未接顶，也是目前下向矿房充填成本低于盘区充填的原因之一。3、理论测算的盘区矿房甲乙料充填成本，是按照设计标准要求计算的，和实际会有一定的偏差。,经济效益分析,1、试验阶段采矿效率提高了近两倍，如果顶板安全后，组织得力，大规格回采，一个采场月采矿25003000吨有保障。2、安全性有了更大的保障新型充填材料及工艺的应用大大提高了充填质量，充填体强度及人工假顶质量的提高、充填接顶效果的改善为下部矿体及相邻进路的回采提供了相对安全的作业环境。斜坡道加分段巷的采准布置形式也使得采场的安全出口数目增加，安全性也相应增强。3、铲运机出矿方式有效减轻了工人的劳动强度。工人在向采场运送物料时，由斜坡道直达采场，改变了原来由溜矿井运送物料的方式，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率，大大有利于人员、材料、设备的运输。4、运用铲运机出矿，可将采场毛石或溢流充填体回填至已结束的采场脉外巷或分段巷内，废石充填，有效降低提升压力。,下步盘区接续及工程安排,1、斜坡道贯通后，在-590中段形成12采场，-590牵扯提升问题。2、-630中段5线施工到上盘构造，继续往西打，重点矿毛溜井和系统通风井。溜井钻孔打好。3、同时下部打溜井上部从-590布置-630盘区斜坡道，为盘区接续做准备。4、加快-590-1618采场盘区采场采矿，增加矿量。,谢谢,