安慶銅礦深部破碎復(fù)雜礦柱回采研究

李大和

(銅陵有色金屬集團股份有限公司安慶銅礦， 安徽 安慶市 246131)

安慶銅礦深部破碎復(fù)雜礦柱回采研究

李大和

(銅陵有色金屬集團股份有限公司安慶銅礦， 安徽 安慶市 246131)

安慶銅礦馬頭山礦體存在較為破碎復(fù)雜的特征，在一步驟回采過程中，部分采場發(fā)生了大面積的垮塌，導(dǎo)致采空區(qū)直接采用廢石充填，同時垮塌邊界不明確，給二步驟礦柱回采帶來了嚴(yán)重的困難和安全隱患，針對22#P采場復(fù)雜的賦存特征，提出了一種留礦柱和礦壁的上向水平分層充填采礦法，經(jīng)實踐結(jié)果表明，該采礦方法能夠很好的適應(yīng)類似條件的采場回采，提高了殘礦回收的效率，保證了礦山礦產(chǎn)資源的高效回收和企業(yè)的生產(chǎn)能力，也為相似條件的采場回采提供了良好的參考作用。

上向水平分層充填；破碎礦柱；采場垮塌；殘礦回收

安慶銅礦馬頭山礦體賦存較深，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，局部地段礦體破碎并且存在泥化，在前期一步驟采場采用大直徑深孔采礦法回采試驗過程中，部分采場發(fā)生了大面積垮塌，以及工程巷道頂板冒落、變形等嚴(yán)重地壓活動，對于垮塌無法控制的采空區(qū)直接采用廢石充填，無法全面進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填，這給二步驟礦柱回采帶來了嚴(yán)重的安全隱患和困難。通過對馬頭山礦體22#P采場進(jìn)行新的采礦方法研究，為解決馬頭山復(fù)雜礦柱開采技術(shù)難題，從整體上統(tǒng)籌規(guī)劃，以實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的安全高效回采，確保安慶銅礦的穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 開采方案

1.1 采場概況

馬頭山礦體22#P采場跨-510～-570 m兩個中段，處于W11勘探線與W11A勘探線之間，采場垂直走向布置，采場寬15 m，長約53 m，傾角近似直立。礦石成分主要為含銅磁鐵礦、磁鐵礦和矽卡巖含銅，上盤為矽卡巖和閃長巖，下盤為大理巖。22#P采場地質(zhì)儲量為68756 t，其中銅品位為0.79%，銅金屬量為543.2 t，鐵品位為46.82%，鐵金屬量為32191.55 t，礦石平均體重為4.11 t/m3，與其相鄰的21#R采場在回采的后期垮塌，采空區(qū)采用廢石充填，上部進(jìn)行了少量尾砂膠結(jié)充填，采場橫剖面如圖1所示。

1.2 回采方案

回采22#P采場面臨2個主要問題：一是22#P采場如果依舊采用一步驟的大直徑深孔采礦法開采，當(dāng)下部全斷面拉開后，21#R采場里充填的廢石將會垮落到22#P采場中，22#P采場將無法再回采。二是由于采場內(nèi)礦石比較破碎，局部泥化，15 m×53 m的斷面拉開，采場可能會像21#R采場一樣出現(xiàn)大面積垮塌，而無法控制。

圖1 22#P和21#R采場橫剖面

根據(jù)22#P采場的復(fù)雜賦存條件，經(jīng)綜合比較決定采用上向水平分層充填法進(jìn)行回采，考慮到回采22#P采場可能會出現(xiàn)21#R采場的廢石垮落和采場暴露面積過大出現(xiàn)頂板垮塌等情況，對上向水平分層充填法進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，在采場內(nèi)保留3 m×6.5 m的礦柱，用來支撐采場頂板，靠21#R采場這一側(cè)保留2 m的礦壁層，用來隔離21#R采場內(nèi)的廢石垮落。采場整體自下而上回采至結(jié)束，作業(yè)設(shè)備最后從充填通風(fēng)井向上提升至-510 m中段。

1.3 采準(zhǔn)工程

在-570 m中段22#P采場中掘進(jìn)一條穿脈，同時在-510 m中段靠22#P采場的穿脈中間布置一個充填硐室，采用AT2000天井鉆機，鉆機架設(shè)在充填硐室中，從-570 m中段自下而上反掘進(jìn)一條直徑2 m的充填井，也兼通風(fēng)、行人。在-570 m中段21#R采場靠22#P采場的塹溝里布置一條4 m×3.5 m的出礦聯(lián)絡(luò)道和出礦進(jìn)路。

采場內(nèi)靠下盤順路架設(shè)一條Φ1.5 m的人行井，采場中間順路架設(shè)溜礦井，內(nèi)襯采用錳鋼作為支撐，在溜礦井和人行井旁邊各架設(shè)一條濾水波紋管，作為充填濾水管，其中溜礦井和濾水管外面用麻袋或濾布包裹，防止充填時料漿通過濾水孔和縫隙跑漿，在人行井和充填通風(fēng)井中，人行梯子和充填支架預(yù)先架設(shè)，采準(zhǔn)工程如圖2所示。

圖2 上向水平分層充填法

1.4 回采作業(yè)

采場內(nèi)采用氣腿子鑿巖機打上向淺孔，孔深3 m，第一分層5 m，充填3 m，保留2 m的鑿巖空間，下一循環(huán)為每次爆破3 m，充填3 m，留2 m鑿巖空間，為了保護采場邊界、礦柱和21#R采場的隔離礦壁，邊孔孔距為0.3～0.5 m。采場內(nèi)分層爆破的礦石，采用現(xiàn)有的T4G裝巖機將礦石轉(zhuǎn)運至溜礦井，充填時將鑿巖機和裝巖機通過充填通風(fēng)井往上懸吊，待充填膠結(jié)后放下，進(jìn)行下一循環(huán)鑿巖爆破，采場底部采用現(xiàn)有的ST-1030鏟運機出礦。

由于采場礦界呈葫蘆狀，下部厚大，上部變小，采場內(nèi)的礦柱開始均勻留3個礦柱支撐頂板，隨著回采向上，采場頂板暴露面積變小，根據(jù)實際情況逐漸減少礦柱的個數(shù)，其中礦柱與隔離壁在同一側(cè)，形成一個整體，更好的支撐頂板和21#R采場的幫壁。下盤的人行井和充填通風(fēng)井均作為人員安全出口。

2 通風(fēng)

新鮮風(fēng)流從-570 m中段下盤運輸巷道通過人行井進(jìn)入采場，污風(fēng)經(jīng)充填通風(fēng)井向上排至-510 m中段回風(fēng)巷。在-570 m中段人行井中配局扇，以加強新鮮風(fēng)流進(jìn)入采場，防止炮煙中毒，做好灑水降塵工作，保證人員作業(yè)安全。

3 充填和支護

采場充填采用現(xiàn)有的充填系統(tǒng)，分級尾砂膠結(jié)充填，在地表充填站制備灰砂比為1∶4的充填料漿，通過充填管道輸送至-510 m中段充填硐室，可以分接多個充填軟管進(jìn)入采場，實現(xiàn)采場內(nèi)多點下料，以保證采場每次充填平面近視平整，方便下一循環(huán)的鑿巖爆破和出礦，每次充填高度不要超過順路架設(shè)的人行井口、溜礦井口和濾水管口，防止充填料漿漫過井口流出，溜礦井和濾水管均可以進(jìn)行濾水。充填過程中嚴(yán)禁將洗管水排至采場，以減少充填料的離析發(fā)生，保證充填體的均勻性，同時加強對充填的管理工作，加強對水泥質(zhì)量、充填體的濃度、分級尾砂級配的檢查，以保證充填體的強度要求。

在回采過程中，采場需要及時排除松石，根據(jù)巖層穩(wěn)固狀況采取有效的支護措施，較為破碎的地方以1 m×2 m的錨網(wǎng)加錨桿進(jìn)行支護，對于局部很破碎時，采用錨桿對頂板進(jìn)行預(yù)支護，采用長錨索、錨桿、噴漿進(jìn)行聯(lián)合支護加固頂板和幫壁，出礦進(jìn)路可能會因為多次爆破震動而破壞，可以考慮澆筑鋼筋混凝土。

每次的分層高度不能太高，以防止隔離礦壁垮塌和21#R采場的廢石垮塌，同時還要加強在回采過程中地壓活動的監(jiān)測，隨時觀察鑿巖硐室的頂板與側(cè)幫的巖體變化，出現(xiàn)開裂、垮落等現(xiàn)象應(yīng)及時停止施工并向礦生產(chǎn)安全部門匯報。

4 結(jié) 論

經(jīng)過采場實際開采，結(jié)果表明，該采礦法完全適應(yīng)二步驟破碎復(fù)雜的礦柱開采，利用采場內(nèi)保留礦柱支撐大跨度頂板，保留礦壁來支撐幫壁和隔離21#R采場的廢石垮塌，為采場安全回采提供了保障。雖然有永久礦柱損失，22#P采場損失約5984.19 t，但采場回收率達(dá)91.3%，這實現(xiàn)了高效的殘礦回收，為安慶銅礦礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開采提供保障，也為相似條件的采場回采提供了良好的參考作用。

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2015￣04￣14)

李大和(1967-)，男，安徽廬江縣人，采礦工程師，主要從事礦山安全開采方面研究，Email：Atjjldh@163.com。