沙溝礦削壁充填法采場管理研究

馮彥平,畢文嗣

(河南發恩德礦業有限公司, 河南洛寧縣 471700)

沙溝礦削壁充填法采場管理研究

馮彥平,畢文嗣

(河南發恩德礦業有限公司, 河南洛寧縣 471700)

針對急傾斜薄礦體采用削壁充填法開采時采場安全性差、管理復雜的現狀,以河南發恩德礦業公司沙溝礦區的采場管理工作為例,闡明了急傾斜薄礦脈削壁充填法采場管理的要點與難點,并總結了相應的處理辦法,為類似礦山進行復雜環境下的采場管理工作提供了借鑒與參考范例。

急傾斜薄礦體;削壁充填法;采場管理

削壁充填采礦法是干式充填采礦方法的一種回采方案。在回采過程中分別崩落礦石和圍巖,采下的礦石經采場順路溜礦天井放出,削壁崩落的圍巖則用作采空區充填料及回采工作平臺,回采時根據礦巖的穩固性決定先采礦石或是先采圍巖。削壁充填法[1]的優點是能最大限度地降低礦石的廢石混入率,充填料能有效地支撐圍巖使之不發生錯動;缺點是勞動生產率低、回采工序復雜、材料消耗多、工效較低。該法適用于礦脈產狀穩定的極薄礦脈,礦脈與圍巖接觸明顯、易分離且圍巖不含礦的礦體。該方法與留礦法相比較,由于降低了廢石混入率、提高了出礦品位,可明顯提高企業的經濟效益,而且在礦石搬運時因使用電耙,大大降低了工人的勞動強度,提高了礦塊生產能力,因此在很多礦山均有應用。

1 沙溝礦采礦方法

1.1 礦山概述

沙溝礦區是河南發恩德礦業有限公司下屬的 3大礦山之一,坐落于河南省洛陽市西南部的熊耳山上,距離縣城 65 km左右,距離鎮政府所在地 10 km左右,有水運、公路 2條運輸線路。沙溝礦區主要生產坑口為 4條豎井和 4個平巷以及斜井,生產作業面平均達 120個,目前日供礦石能力已達 1000 t左右。

沙溝礦區礦體均賦存于蝕變構造帶中,構造帶內為含礦石英脈型,完整性較好,礦化蝕變帶一般,寬度一般為 0.2～0.5 m。礦體礦化較為連續,主要以方鉛礦、閃鋅礦、銀及少量黃鐵礦化、鉻云母化為主,金屬硫化物礦物結晶細密,呈浸染狀、塊狀構造,礦化以充填為主,與圍巖存在交代作用,脈石礦物以石英、長石及蝕變礦物為主,分枝復合現象不太明顯。構造不復雜,圍巖結構致密堅固,頂底板巖石致密堅硬且節理發育,與礦脈界線明顯,且易于分離,礦脈見有明顯的硅化、鉻云母化。礦體為蝕變帶內構造石英脈型,圍巖以斜長角閃片麻巖為主,致密堅硬,結構較緊密,具較好的穩固性,一般不易片幫、冒頂,但個別地段圍巖因頂底板構造解理發育易于脫落。礦區礦體平均厚度為 0.5 m,礦體平均產狀為295°∠71°,礦石平均品位為 Ag 441.07 g/t,Pb 8.78%,Zn 7.95%,屬于急傾斜薄礦脈[2,3]。

1.2 采礦方法

基于沙溝礦區礦體的基本條件,選用削壁充填采礦法開采,該采礦方法經過多年應用,現已被沙溝礦區工程技術人員熟練掌握,相對于其它類似礦山所采用的采礦方法,可以大大降低礦石的損失與貧化。

(1)削壁充填法相關參數:階段高度為 40 m,礦房長度為 90 m,礦房回采寬度和礦脈厚度相同,底柱高 3 m,天井保安礦柱為 3 m×4 m,充填時上下盤削壁厚度各為 1,1.25 m。

(2)采準切割工序:沿礦脈走向掘進脈外運輸平巷,按采場長度之半掘一探礦穿脈。探礦穿脈到達礦脈后,再沿脈向上掘進先進天井、礦石溜井等,在礦塊的另一側底柱中開掘順路天井作為人行材料井。先進天井掘成后,掘進回風橫巷連通上階段脈外運輸平巷,就此完成削壁充填法的采準和運輸、通風系統 (見圖1)。

(3)回采工序:水平分層向上回采,分層高度一般為 1.8 m,回采工作包括鋪墊、鑿巖、爆破、通風、放礦、手選廢石、順路架設、溜井架設、削壁、挑揀礦石、平場等。采場空間保持在 3.5 m以下,采下礦石不存窿,立即從溜井放出,隨之崩落圍巖,然后進行分層充填。在經過平場的廢石墊層上,又進行下一個分層回采,如此循環作業至全礦房礦石采完。

圖1 削壁充填法采礦方法

(4)采場通風:新鮮風流由階段運輸平巷進入,從順路天井進入采場,污風經由先進天井,通過回風橫巷,從上階段的運輸平巷排出。

沙溝礦區應用削壁充填法所取得的主要技術經濟指標見表1。

表1 主要技術經濟指標

2 采場管理

一直以來,削壁充填法的采場管理[4,5]都是影響該采礦方法貧化率、損失率等主要技術經濟指標以及礦山安全水平的主要因素。河南發恩德礦業有限公司沙溝礦區在應用削壁充填法時,由于采場管理工作得力,礦山礦石貧化損失較低,而且安全事故發生率大大低于類似礦山,本文總結了其采場管理經驗。

2.1 采場鑿巖前的管理

(1)削壁充填后,要把削下的圍巖在采場內平整好,大塊突出的棱角要用大錘砸平,然后才能鋪膠帶及彩條布;

(2)采場鋪墊時,鋪墊膠帶的搭接不得小于0.2 m,邊角必須用彩條布鋪嚴,經采礦技師驗收合格后方可進行落礦作業;

(3)每分層出礦結束后,必須把邊角殘留的礦石、采場兩壁粘連的粉礦清理干凈,經主管工程師驗收合格后,方可撤墊;

(4)采場每分層充填前,先進行鐵溜井、順路天井的架設,鐵溜井之間必須搭接嚴密,周圍用廢石夯實;鐵溜井的架設高度要高于充填后采場底板 0.3 m,鐵皮桶高出的部分四周要用廢石圍好,以免放炮時將鐵皮桶砸壞。順路天井采用坑木壓合式咬口的支架方式,每分層架設高度要高于充填后采場底板0.3 m,木支護高出的部分四周要用廢石圍好,以免放炮時將木支護砸壞。

2.2 采場的削壁充填管理

采場削壁原則上削下盤,同時要嚴格控制充填料的塊度,特別是上部鋪墊的塊度,以便于整平。對于礦脈厚度偏大、且圍巖不很穩固的采場,經主管工程師同意后,可在下盤施工小穿脈巷道取料。

2.3 出礦管理

出礦時應在鐵溜井上口架設 300 mm×300 mm的格篩,塊度大于 300 mm的礦石不能直接進入溜井;適宜手選的廢石不能進入礦石中;兩壁未爆下而能撬下的薄層礦必須撬下;墊板上及兩壁的粉礦要清掃干凈以免二次損失;落入廢石中的塊狀礦石必須揀干凈。

2.4 采礦施工的技術管理

采礦技師要對采礦過程的各個環節進行檢查、監督與技術指導。特別是鋪墊前對充填廢石是否混有礦石的檢查、平場后底板平整度的檢查,鋪墊后膠墊嚴密程度的檢查,鑿巖前炮孔位置的檢查與指導、鑿巖過程中炮孔角度的檢查、鑿巖后現狀的檢查,采場出礦完畢后的檢查、撤墊前粉礦清理情況的檢查,充填時削壁情況的檢查等。

2.5 鑿巖管理

鑿巖在采場充填后的廢石堆上進行,依礦石穩固性的好壞,采用上向炮孔。工作面的炮孔排列形式應隨礦脈厚度和礦巖分離的難易程度決定。

(1)采礦技師須在鑿巖前用紅漆劃出打眼的范圍,將炮眼的眼位布置好,同時拍好照片作好照片的編輯工作。鑿巖完畢后,數好炮孔數,再進行拍照并作好編輯工作。

(2)礦體厚度小于 0.3 m時,炮孔呈“一”字型或“之”字型布置,炮孔不得超過礦體邊界 0.1 m;礦體厚度大于 0.3 m時,炮孔必須布置在礦體上,呈“之”字型或“梅花”形布置。以上 2種布置孔間距為 0.6～0.8 m。

(3)一般采用一采一充為 1工作循環,采礦技師可視現場情況做適當變動,每循環的采高不得高于 1.8 m,采場控頂高度不得大于 3.5 m。

(4)每分層削壁的高度要小于采礦高度 0.5 m,以減少削壁時造成的礦石損失。

(5)炮孔深度不得大于 1.8 m,炮孔間距按采場技術管理辦法執行。

2.6 爆破與通風管理

單位炸藥消耗量可按實際資料選取,為防止炸藥在炮孔中分布不勻而崩成大塊,炮孔裝藥系數不宜低于 60%～70%。

鑿巖爆破等作業中產生的粉塵量一般都比較大,工作面通風應滿足排塵和排煙所需風量,使掘進工作面中空氣的含氧量不低于 20%,風速不低于0.15 m/s。

2.7 采場安全管理

(1)采場必須有良好的照明,照明電壓必須為36 V安全電壓,且線路質量良好,無老化和明線頭。

(2)順路行人井梯子架設要牢固,電線不得與梯子纏繞,順路井每分層架設高度要高于充填后采場底板 0.3 m,防止活石落下傷人,木支護高出的部分要用廢石圍好,以免放炮時將坑木砸壞;梯子架設也必須高出采場平面 0.3 m以上,且固定牢固,同時經常檢查梯子連接和損壞程度,發現損壞和連接不牢固時應立即處理。

(3)保持采場 2個安全出口暢通,在處理順路井上口浮石時,下方必須有人警戒。

(4)進入作業面后,必須認真檢查頂幫,及時處理活石,對圍巖不好的局部地段要采取可靠的臨時支護。保證采場有良好的空氣,禁止在通風不良情況下進行作業。

(5)凡停止作業 10 d以上的采場,在恢復作業前必須由主管工程師和施工隊長組織人員進行檢查,對存在的問題進行處理后方可恢復。

(6)施工人員要管理好火工品,對所領火工品分箱存放。爆破時要及時通知附近作業人員撤離,同時做好警戒。

(7)溜礦井上口必須放置有 300 mm×300 mm的格篩。溜礦井上口在爆破后必須留有明顯的記號,一般用錨桿標記。

(8)采礦過程中必須遵循有關的安全規程與技術規范,未盡事項可參見公司采場管理規定。

3 結論與建議

河南發恩德礦業有限公司沙溝礦區在采取針對削壁充填法的采場管理措施后,礦區礦石損失貧化有顯著下降,安全事故的發生率也大為減少,起到了提高礦山經濟效益、保障礦山生產安全的作用,因此,采用削壁充填法進行礦床開采的礦山可以借鑒沙溝礦區的采場管理辦法。但在管理中,也應根據礦體走向、厚度以及礦石品位、自身的技術經濟條件等因素對采場管理的各個方面進行必要調整,使之能更好地適應自身實際,這樣才能取得良好的經濟效益與綜合效益。

[1]羅懷長.茶山礦削壁充填法采礦法采場充填體回收技術研究[J].采礦技術,2009,9(6):3-4.

[2]黃建功,平壽康.大傾角煤層采面頂板巖層運動研究[J].礦山壓力與頂板管理,2002,(2):19-22.

[3]趙洪亮,袁 永,張 琳,等.大傾角松軟煤層綜放面礦壓規律及控制田[J].采礦與安全工程學報,2007,24(3):345-348.

[4]呂兆海.大傾角煤層綜放工作面采場管理研究[J].中國礦山工程,2009,38(4):31-34.

[5]崔建軍,馬立成,蘇春乾.采場管理在開采低品位復雜礦體中的應用[J].有色金屬 (礦山部分),2008,60(2):47-49.

2010-10-04)

馮彥平 (1969-),男,河南洛陽人,助理工程師,從事礦山工程技術工作,Email:yanpingf@163.com。