階段礦房嗣后充填采礦法在壩頭鉬礦的應用

龍云剛

(福建省新華都工程有限責任公司)

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階段礦房嗣后充填采礦法在壩頭鉬礦的應用

龍云剛

(福建省新華都工程有限責任公司)

摘要分析了壩頭鉬礦開采技術條件并對該礦的采礦方法進行了選擇，對礦區內主要礦體(Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅸ#礦體)采用階段礦房嗣后充填采礦法進行回采，并從采場構成要素、采準切割工作、礦房回采、采場出礦及空區處理方面對該采礦工藝進行了探討。通過階段礦房嗣后充填采礦法的應用，壩頭鉬礦的生產能力達到了設計要求，現場作業條件得到了很大改善，可供類似礦山參考。

關鍵詞開采技術條件階段礦房采礦法嗣后充填采空區

1礦山開采技術條件

壩頭鉬礦位于福建省古田縣城北西方向直距約22 km處，隸屬風埔鄉管轄。地理坐標：東經118°39′9.55″～118°40′22.7″，北緯26°45′42.5″～26°46′48.14″。礦區屬中低山地貌，主要山脊走向NW—近SN，海拔標高最高1 113.8 m，最低7 25 m，相對高差388.8 m，地勢西北高，東南低，地形切割深，坡度較大，呈V型和U型山谷，懸崖峭壁林立，植被極為發育。礦區內共分83個礦體，其中主要礦體9個，編號為Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#、Ⅴ#、Ⅵ#、Ⅶ#、Ⅸ#、Ⅺ#，零星的工業礦體37個，零星的低品位礦體37個。Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅸ#礦體規模較大，沿走向、傾向分布較穩定，礦體傾角10°～35°，總體傾角約12°，厚度變化較大。Ⅰ#礦體為區內最主要的礦體，賦存于巖體上部，工業礦層(332)+(333)鉬金屬資源量1 051.54 t，占礦區總資源量的67.20%，一般厚5.05～17.63 m，平均厚12.02 m，其中單工程單層見礦最大厚35.26 m，鉬礦體分布于似斑狀黑云母二長花崗巖巖體內，地表出露較差，主要為隱伏礦體。Ⅱ#礦體地表在東礦段出露較好，以其為標志礦層，與開采區對比，東西礦段之間礦層呈背型分布。西礦段礦層受背型北西翼的原生層節理控制，大部分傾角較緩，呈舒緩波狀展布，沿走向和傾向均存在分枝復合現象,總體呈似層狀、透鏡狀沿花崗巖原生層節理分布，礦化強度與巖石破碎程度、節理裂隙發育程度有關。礦段容礦巖石及頂底板圍巖普遍為似斑狀中—細粒黑云母二長花崗巖，屬堅硬工程地質巖組。根據鉆探揭露情況，巖芯一般多呈長柱狀、柱狀，巖石完整性好，RQD值平均81%，巖石抗壓強度大于60 MPa，巖體質量指標值為0.345，巖體質量屬優。坑道揭露礦體及其頂底板圍巖普遍穩固性較好，未見支護現象，總體工程地質條件屬簡單類型。

2采礦方法選擇

若采用崩落法回采，為形成正常的回采條件和防止圍巖大量崩落造成安全事故，在崩落礦石層上部須覆以巖石作為覆蓋層。因礦體傾角緩，須形成與礦體水平面積相當的巖石覆蓋層，根據國內采用崩落法生產的礦山資料，巖石覆蓋層厚度正常值約20 m，而主礦體平均厚僅12.02 m，覆蓋層的鑿巖爆破量與回采爆破量基本相當，礦石回采成本高、效率低，礦區地表森林資源較豐富，經濟植物以松、杉、竹為主，地表不允許陷落，因此該方法不適用。

根據礦體的賦存特征和開采技術條件，以Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅸ#礦體為首采對象，對厚度不小于8 m的礦體，選擇階段礦房嗣后充填采礦法[1]進行回采(圖1)，該部分資源量約占設計利用資源量的90%；對厚4～8 m 的礦體，采用淺孔房柱法，該部分資源量約占設計利用資源量的10%。

3階段礦房嗣后充填采礦法

3.1采場構成要素

礦房按垂直于礦體走向布置，按2個步驟回采，一步驟回采礦柱，二步驟回采礦房。礦房寬20 m，礦柱寬10 m，長度為礦體水平厚度，高度為礦體垂直厚度，每4個礦房劃為1個盤區，先回采礦柱，礦柱回采完畢后進行尾膠充填，尾膠充填體達到養護期后，可回采礦房，礦房回采后進行分級尾砂充填。

3.2采準切割

在礦體上下盤分別掘進運輸平巷，垂直于上下盤運輸平巷掘進鏟運機出礦巷道(出礦穿脈)，在出礦巷道沿礦體走向掘進出礦進路，進路間距6～8 m，利用一分層鑿巖巷道掘進塹溝巷道。在礦房中央掘進1條人行設備井和1條采場溜礦井，從人行設備井每隔10 m垂高掘進分段鑿巖巷道。切割天井布置于礦房一側的中間部位，以切割天井為自由面沿礦房寬度方向爆破形成切割槽。開塹溝在塹溝巷道中鉆鑿上向扇形炮孔，與落礦同次分段形成。以795-1906-S采場為例，采場總工程量664 m，采切比4.8 m/kt[2]，采切工程量見表1。

圖1　795-1906-S階段礦房嗣后充填采礦法設計

表1　采切工程量

3.3礦房回采

沿礦房長度由礦房一側向另一側推進。利用YGZ-90型鑿巖機配CTC141鑿巖臺車在分段鑿巖巷道中鉆鑿上向扇形中深孔，孔徑55 mm，最小抵抗線1.5 m，孔底距2 m，邊孔角42°，炮孔排距1.5 m，采用銨油炸藥，FZY-1裝藥器裝藥，耦合連續裝藥方式。對于堅硬的礦巖，需用炮泥堵塞，炮泥堵塞長度不低于0.8 m，裝藥密度1 g/cm3[3]。以切割槽為自由面分次爆破，一次爆破3～5排炮孔，采用毫秒微差爆破方式，非電導爆管雷管引爆。為確保通風質量，所有分段鑿巖巷道中的中深孔都鑿完，并經地質、測量、采礦技術人員驗收合格后，方可進行中深孔爆破裝藥設計[4]。

3.4采場出礦

采用EST-2D電動鏟運機出礦，將礦石運至礦石溜井，鏟運機運輸距離不大于200 m[5]。出礦過程中若遇大塊礦石，采用爆破方式處理，二次爆破在采場出礦進路中進行。

3.5采空區處理

采場回采完畢后，利用選礦廠的尾砂充填采空區，充填前，首先布置好泄水口，然后對采場通向中段運輸巷道的所有出口用鋼筋混凝土封堵。礦柱以1∶5的灰砂比膠結充填，礦房用分級全尾砂充填。

4結論

(1)階段礦房嗣后充填采礦法實施后，出礦能力可達到3 000 t/d，采礦工效得到了保障。

(2)鑿巖爆破、出礦作業均在巷道中進行，人員無需進入空區下方作業，避免了安全事故的發生。

(3)階段礦房嗣后充填采礦法的實施既提高了礦石回采率，有效控制了地壓活動，又節約了尾礦庫庫容。

(4)根據中深孔爆破效果，逐步調整排距、孔底距以及單孔裝藥量，逐步優化爆破參數，可獲取最佳的爆破效果。

(5)對于二步驟礦房回采，建議采用澳瑞凱高精度導爆管逐孔起爆技術，以改善爆破效果，減少爆破振動對尾膠充填體的破壞，降低因充填體垮方造成的礦石二次貧化。

參考文獻

[1]李公堂.舞陽鐵礦區階段礦房嗣后充填采礦法的應用[J].現代礦業，2014(11)：41-42.

[2]殷埠橋.分段空場嗣后充填采礦法初探[J].有色金屬：礦山部分，1997(11)：33-35.

[3]王曉峰，王衛東，張華濤，等.改善分段鑿巖中深孔爆破質量的措施[J].河南科技，2011(8)：16-19.

[4]謝永生.分段空場嗣后充填采礦法在巴基斯坦杜達鉛鋅礦的研究[J].有色金屬工程，2012(2)：17-20.

[5]郭金鋒.分段空場嗣后充填采礦方法的試驗研究[J].江西有色金屬，2000(9)：5-8.

(收稿日期2015-12-21)

龍云剛(1973—)，男，工程師，364200 福建省上杭縣人民路366號。