盤區上向水平分層充填法在謙比西銅礦的應用

郭 雄，喬 偉，羅 騁

(1．貴州開磷(集團)礦肥有限責任公司， 貴州 貴陽 550302;2．長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012)

盤區上向水平分層充填法在謙比西銅礦的應用

郭 雄1，喬 偉1，羅 騁2

(1．貴州開磷(集團)礦肥有限責任公司， 貴州 貴陽 550302;2．長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012)

根據贊比亞謙比西銅礦的開采技術條件，并吸取過去礦山生產的經驗和教訓，采用機械化盤區上向分層充填法，達到了很好的經濟效益和社會效益。

謙比西銅礦;機械化盤區上向水平分層充填法;采場結構;回采工藝

1 礦床開采技術條件

贊比亞境內的謙比西主礦體位于卡伏埃背斜西翼，謙比西—恩卡納盆地的北翼。礦體走向東西，傾向南。礦體出露地表，地表走向長度1200 m，地表以下走向長度先增加而后又縮短，在650 m水平走向長度達2250 m，而在900 m水平，走向長度為1800 m。礦體產狀與謙比西—恩卡納盆地北翼巖層產狀一致，為向南傾斜的單斜構造。淺部受局部褶皺的影響，局部礦體變得平緩厚大，這部分礦體已用露天開采工藝回采完畢。200 m水平以下(西端除外)礦體呈單斜狀，總的趨勢是礦體上部傾角緩，下部傾角陡;沿走向東部傾角陡，西部傾角緩;500 m以上西部，礦體平均傾角43°，平均厚度12．7 m;500 m以上東部，礦體平均傾角47°，平均厚度6 m;500～600 m水平平均厚度9 m，平均傾角50°;600～700 m水平平均厚度9 m，平均傾角55°;700～800 m水平平均厚度7．2 m，平均傾角60°;800～900 m水平平均厚度7．3 m，平均傾角70°。

礦體直接上盤圍巖是礦化泥質板巖，該巖層厚度約10 m，其巖性與礦體相近，直接上盤圍巖下部的礦頁巖為粉砂質淤泥板巖，而上部則為砂質泥板巖，礦體上盤邊界要通過取樣化驗確定。下盤片巖是礦體與下盤直接圍巖下盤礫巖的分界線。該層礦石含銅品位很高，過去生產在300～400 m水平沿走向中部，厚度達3 m，而品位曾高達15% ～20%。沿走向東西兩側下盤片巖逐漸變薄到1 m或更薄，其品位相對位于其上的礦頁巖仍較高，但很少超過4%。綜合有關資料和過去生產經驗，謙比西主礦體銅品位賦存的特點是:上部高，下部低;東部高，西部低;下盤高，上盤低。

礦體間接上盤圍巖有石英巖、石英巖與泥質板巖互層、白云泥質板巖、片巖與石英巖互層和燧石白云巖等，其中對開采影響最大的是距直接上盤約60 m處的燧石白云巖，該巖層是礦區主要含水層之一。礦體本身是礦區另一主要含水層，位于礦體和燧石白云巖之間的隔水層是位于礦體上盤35 m處的上石英巖層，其導水系數遠小于1×10－6cm/s。礦體間接下盤有泥質石英巖、中礫礫巖、長石石英巖、基底礫巖和基底花崗巖。采礦的大部分脈外采準工程均在泥質石英巖和中礫礫巖內。根據謙比西礦過去生產經驗，當脈外沿脈巷道處于中礫礫巖內時，巷道需用密集錨桿支護。

2 采礦方法選擇

根據謙比西銅礦的開采技術條件，并吸取過去礦山生產的經驗和教訓，結合中國礦山生產的成功經驗，對采礦方法進行了進一步論證，并遵循了以下原則:

(1)大量引進充填法取代過去廣泛使用的分段空場法和分段崩落法，以提高出礦品位;

(2)對充填法的不同方案進行詳細的比較論證，確定最優方案;

(3)考慮留少量永久礦柱，盡量少用膠結充填，降低采礦成本;

(4)選用先進的鑿巖設備，嚴格控制鑿巖爆破參數，盡量鑿平行炮孔，保證靠下盤的高品位礦石得以充分回收，同時為減少上盤圍巖垮落，應保持礦房上盤圍巖邊界平整，局部可用錨索加固，以減少礦石貧化;

(5)建立完整的礦石和廢石系統，避免采掘廢石混入礦石中;

(6)針對采場穩定性主要受傾向與礦體傾向相同的層理和節理控制的特點，在同等暴露面積條件下，盡量加大分段高度，縮小沿走向采場長度尺寸;

(7)在過去生產的老采區附近采礦時，充分利用礦山已有采準工程。

按上述原則，結合礦體開采技術條件，選擇采用機械化盤區上向分層充填法。

3 機械化盤區上向分層充填法

如圖1所示，機械化盤區上向分層充填法采場沿走向布置，長60 m，每2個采場間留3 m永久間柱，每2個采場為1個盤區。采場分層高度3．3 m，每5個分層為1個分段，分段高度16．5 m。

機械化盤區上向分層充填法以盤區為回采單元，并進行采準切割布置。每個盤區布置1條采準斜坡道，1條脈外礦石溜井。在盤區中央、礦體下盤掘進采準斜坡道及分段聯絡道，自分段聯絡道掘進進路通達礦體，進路斷面4．0 m×3．6 m。通過采場進路，在礦體內沿走向掘進水平拉底巷道，巷道斷面3．6 m×3．3 m，然后刷大至礦體水平厚度形成拉底層。在采場遠端部掘進人行通風天井，井內設梯子。在盤區中央礦柱內掘充填濾水井，上部做充填井，下部架設順路濾水井。采場進路自分段聯絡道先以－15%坡度下掘到達礦體，隨逐層采礦而逐層挑頂墊底形成逐層采場進路，以適應每分層回采進路的要求，采場進路最終坡度為+15%。每采完5個分層后重新自分段聯絡道掘進采場進路。采準斜坡道布置應離開礦體下盤礫巖層。

圖1 機械化盤區上向水平分層充填法

采場鑿巖采用Boomer281單臂電動液壓鑿巖臺車鑿水平炮孔，炮孔直徑Φ45 mm，孔網間距1．1 m×1．3 m，孔深4．6 m。采用 ANFO 炸藥，裝藥車裝藥，非電起爆。爆破通風完畢后，用撬毛車撬毛，然后鏟運機出礦。出礦用ST1000型鏟運機，鏟斗容積5．6 m3。鏟運機經采場進路將礦石卸入礦石溜井。出礦完畢即用錨桿臺車對頂板進行錨桿支護，錨桿網度1．5 m×1．5 m。回采每循環進尺4．4 m。每分層全部采完后即進行充填。一個采場充填時，另一個采場鑿巖爆破或出礦。采準廢石回填采空區。

充填準備包括架設濾水井、設置脫水籠、鋪設脫水管、架設充填管等。采場充填擋墻不另設置，在分層充填前，先對采場進路挑頂，以挑頂廢石自然形成擋墻。采場濾水井布置在盤區中央礦柱內，兩側采場共用1條充填濾水井。濾水井隨采礦逐層架設形成。充填管從充填井鋪設至采場。每分層充填高度距采場頂板應留出至少1．5 m高的自由空間。

采場通風:新鮮風流來自中段(分段)下盤沿脈巷道，經盤區斜坡道、采場進路進入采場，清洗工作面后的污風從采場端部人行通風天井用局扇送入回風水平巷道。

礦體平均水平厚度按11．75 m計算，傾角小于55°，則采場回采長度57 m。每循環鑿巖時間0．75班;爆破及通風時間0．25班;每循環崩礦量為456 t。使用撬毛車，撬毛時間0．1班;出礦時間0．9班。采場頂板支護時間1班。每循環時間3班;每分層回采時間39班;充填準備時間2 d，尾砂、廢石充填及膠面時間4 d，養護時間7 d，合計13 d。

盤區內2個采場，其中一個采場的鑿巖、爆破、出礦、支護等工序可與另一采場的充填作業平行進行。

采場綜合生產能力為227 t/d，盤區綜合生產能力取400 t/d。

贊比亞謙比西銅礦的機械化盤區上向分層充填法通過減少損失貧化率，并且將廢石充填到井下采空區，達到了很好的經濟效益和社會效益。

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2010－11－29)

郭 雄(1967－)，男，湖南岳陽人，工程師，主要從事采礦方法、礦山地壓和巷道掘進與支護方面的設計與研究的工作。