瑯琊山銅礦廢石充填技術的探索與實踐

喬小明

（滁州銅鑫礦業有限責任公司， 安徽滁州市 239000）

瑯琊山銅礦廢石充填技術的探索與實踐

喬小明

（滁州銅鑫礦業有限責任公司， 安徽滁州市 239000）

瑯琊山銅礦根據礦體開采條件及礦山實際情況，研究試驗了廢石充填法，詳細闡述了其采場結構及回采工藝。該法不僅緩解了采充矛盾，解決了充填料不足的問題，同時減少了地表廢石場地的占用，每年可創造100多萬元的經濟效益。

廢石充填；上向水平分層充填法；綠色礦山；回采工藝

滁州銅鑫礦業有限責任公司（以下簡稱瑯琊山銅礦）位于安徽省東部滁州市西城區，是安徽省瑯琊山礦業總公司的核心子公司，其前身為滁縣銅礦，1958年建礦，2002年改制為國有控股公司，目前年生產能力30萬t。近年礦山在資源綜合利用方面堅持探索、優化生產布局與流程，充分利用一切礦產資源，特別加強了尾砂的綜合利用開發研究。利用尾砂替代石英砂，生產加氣砼砌塊及蒸壓灰砂磚等試驗及利用尾砂作為水泥添加料的研究均獲得成功。尾砂已經變廢為寶，再把其全部用作充填材料已經不合時宜，但是礦山充填材料還存在很大的缺口，同時為了保護環境、解決廢石不出窿的問題，公司對廢石充填技術在礦山的應用進行了研究試驗。

1 廢石充填的總體思路

廢石充填主要利用采場及掘進廢石作為充填料，同時配以適量的尾砂及膠結體。礦山實際生產能力為1000t／d左右，年產礦石量約為28萬t，廢石4～5萬t。本礦廢石充填的目標是在廢石利用上，形成了“廢石不出窿”的采礦新局面，除少量因尾砂壩堆壩需要外，其他廢石全部倒入采場做充填料。各中段廢石充填利用流程見圖1。

由于礦山回采采場主要集中在－285m中段，因此首先考慮廢石主要充入該中段采場。－125m中段廢石由各出窿點裝車，用3t電機車牽引0.7 m3翻轉式礦車組運至下一個中段采場充填井卸載（作充填料）或倒入18線廢石溜井；－185m中段廢石由各出窿點裝車，同樣組運至下一個中段采場充填井卸載（作充填料）或倒入18線廢石溜井、12線廢石溜井；－245m中段溜井中的廢石由震動給礦機裝車，組運至下一個中段采場充填井卸載（作充填料）；－245m中段的廢石組運至下一個中段采場充填井卸載（作充填料），－285m中段、－325m中段出窿廢石組運至深部17線廢石溜井卸載；－365m中段廢石組運到－365m盲主井車場，由－245m中段盲井車場轉運至采場充填井進入－285m中段采場作充填料。

圖1 廢石充填流程

2 廢石充填試驗

礦山主要采用上向水平分層充填法。該方法能夠較好地控制地壓，回采方法靈活，貧化率和損失率都比較小、采場暴露空間較小、采場結構簡單、安全條件較好，并可有效地保護采場環境，防止地表塌陷，改善地下采礦環境。

2.1 試驗礦塊構成要素

93＃7礦體在－285m中段由93＃71、93＃72、93＃73及93＃74四個礦體組成，在平面上沿走向側列分布，雁形排列。礦體形態為透鏡狀、囊狀、扁豆狀，礦體與圍巖界線較清晰，屬于閃長玢巖與灰巖正接觸帶成礦，礦石類型主要有含銅矽卡巖、少量含銅閃長玢巖及含銅大理巖。主要礦石礦物為黃銅礦，斑銅礦。總揭露面積為984m2，走向長約110m，平均寬約9m，平均品位1.76%。93＃7礦體走向南北、傾向東，傾角60°～80°，側伏方向為北東，側伏角45°左右。－285m中段93＃7礦體已開采至－263 m?？紤]到工程需要及安全、經濟因素，改造原有充填井兼做廢石充填井。

2.2 采礦方法選擇及采準布置

根據礦山成功經驗，93＃7礦體仍采用上向水平分層充填采礦法進行回采。采用脈內采準方式，底板運輸道垂直走向布置，然后利用底板運輸道施工礦內沿，確定礦體分布情況后，進行拉底層回采工作?；夭山Y束后，要鋪設鋼砼假底0.5m左右（作為下個中段回收礦體頂柱的人工假頂）。同時順路布置Φ1.8m的行人通風天井3條；Φ2.0m的放礦漏斗3個；Φ0.5m的濾水井和Φ2.0m的充填井各1條，其中底板運輸道穿脈部分要立模澆灌混凝土假巷。

2.3 回采工藝

礦體回采分為礦房與礦柱回采兩部分，礦房回采自下而上按水平分層進行，除拉底層采后控頂高為6.5m左右，其余各層采后控頂高度控制在5.5 m左右，具體高度視采場安全狀況而定。用YT－28或7655型氣腿式鑿巖機向上挑頂或壓頂落礦進行分層回采，每次落礦高度2.5～3.5m，采場內使用電耙或風動裝巖機出礦，出礦結束后，進行充填，要求充填后保留2.5m左右控頂距。待礦房最后一個分層回采結束后，采用膠結充填的方式接頂，最后通過進路回采方式回收5～6m頂柱。

2.4 通風

利用采場充填井、－245m中段回風巷、－285 m中段大巷及采場人道形成通風回路。新鮮風流由－285m中段大巷經采場底板運輸巷經行人通風天井進入采場內，污風經由充填井進入上部中段回風系統排至地表。

2.5 充填

采用廢石－尾砂結合充填法。回采結束后，先施工混凝土漏斗人道至設計高度，然后待混凝土工程達到強度后實施廢石充填工作。廢石通過礦車運輸到達93＃7采場充填井，通過充填井倒入采場，在采場內通過裝運機倒運平鋪在采場內，高度達到約2.5m，剩余50cm采用尾砂充填，待水濾干后進入下一分層回采工作，如圖2所示。

圖2 93＃7采場廢石充填示意

3 廢石充填試驗效果與改進方向

3.1 廢石充填效果

瑯琊山銅礦自2011年上半年以來，主要加強對采空區充填研究與廢石充填的管理，嚴格按《瑯琊山銅礦廢石充填試驗方案》進行現場廢石的充填管理協調工作。除利用－285m以上各中段產生的廢石外，還充分利用下部中段開拓的廢石，對－285m中段試驗的采空區進行充填，較好地緩解了采充矛盾和廢石排放的難題；在充填管理中，通過補充部分充填措施工程，現場協調，使上部廢石從－245m中段廢石溜井放出就近充入采空區；同時下部廢石從盲主井提升至－245m中段后直接拉出充填至－285 m中段采場。上下各中段廢石互相補充，有力地解決了廢石充填的問題，降低了礦山生產成本。實踐證明，廢石充填工藝安全可靠、技術可行、經濟合理、效果顯著，應大力推廣，為采充平衡提供強有力的技術支持，同時為建設節約型和綠色礦山的發展目標奠定堅實的基礎。

根據瑯琊山銅礦井下生產進度，年充填空區體積約為10萬m3，與利用水泥尾砂膠結充填相比，廢石－尾砂（膠結）充填降低充填成本15.76元／m3，其中年廢石充填約為5萬t（1.8萬m3），礦山每年可節約充填資金28.37萬元，同時節約提升費用1 01.85萬元，投入費用約10萬元（廢石充填井施工及原有充填井改擴建），每年共計節省120.22萬元。同時節約的尾砂用于蒸壓灰砂磚的制造，產生可觀的經濟效益。

3.2 充填方法的改進方向

（1）充填材料還是以尾砂為主，同時要加強廢石充填工作的推廣力度，同時制定合理的作業順序防止廢石充填影響尾砂充填，保持采充平衡。

（2）繼續加大對廢石充填的現場管理，及時滿足采空區充填的需要；技術部門認真研究井下采場循環順序，為廢石充填提供便利。

（3）進一步試驗研究廢石與尾砂、廢石與膠結體的充填比，找到經濟合理的比值，使廢石充填工作不影響下分層回采及出礦。

（4）試驗比較電耙與風動裝巖機等設備在采場廢石充填中的工作能力，找到合適的平場設備，提高廢石充填效率。

4 結 論

井下廢石充填法是瑯琊山銅礦根據礦山生產現狀及建設綠色礦山的思路，通過工程技術人員的設計、討論、自行試驗實施的。雖然使用廢石充填法還要多施工1條充填井，增加了一定的投入，但是該方法的成功運用不但每年能為瑯琊山銅礦創造100多萬元的經濟效益，同時也緩解了井下采充失調的突出矛盾。通過廢石充填，建立廢石不出井系統，不僅緩解了提升運輸的緊張狀態，而且減少了地表廢石場地的占用，保護了自然環境，取得了顯著的社會效益和經濟效益。

［1］謝世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京：冶金工業出版社，2007：295－296.

［2］《采礦手冊》編委會.采礦手冊［M］.北京：冶金工業出版社，1988.

［3］馬正位，喬登攀，魏學松，等.上向水平分層廢石充填法在東大山鐵礦的應用［J］.有色金屬（礦山部分），2009，61（3）：3－5.

［4］吳東旭，劉 讓，舒為民.大紅山銅礦廢石充填工藝的實踐［J］.采礦技術，2006，6（3）：192－194.

［5］曾慶友.人工假底上向分層廢石充填法在玉水硫銅礦的應用［J］.采礦技術，2010，10（4）：17－19.

2011－09－22）

喬小明（1984－），男，江蘇新沂人，助理工程師，主要從事采礦、爆破技術管理工作，Email：cumtmm＠163.com。