上向水平分層膠結(jié)充填法在東際金礦的應(yīng)用

呂志文　劉允秋

(1.福建省政和縣源鑫礦業(yè)有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

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上向水平分層膠結(jié)充填法在東際金礦的應(yīng)用

呂志文1劉允秋2，3，4

(1.福建省政和縣源鑫礦業(yè)有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

東際金礦的金礦價(jià)值高，礦體厚度大，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合分析對(duì)比，采用回采率高、貧化率低的上向水平分層膠結(jié)充填采礦法進(jìn)行回采，與空?qǐng)霾傻V法相比，每年多創(chuàng)收240萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

上向水平分層膠結(jié)充填法空?qǐng)龇ú煽諈^(qū)

東際金礦位于福建省政和縣石屯鎮(zhèn)，屬構(gòu)造侵蝕中低山丘陵地貌，地形切割較深，最高峰海拔827.4m，最底溝谷海拔250m。

東際礦區(qū)內(nèi)主要有Ⅰ#主礦體，以及Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#和Ⅴ#等4個(gè)小礦體，其中Ⅰ#主礦體被F1-2斷層切斷錯(cuò)位，上部礦體為斷層錯(cuò)段后相對(duì)抬升部分，該礦體埋深0～200m，賦存標(biāo)高600～360m，走向延伸305m，傾向斜長(zhǎng)200～280m，礦體真厚度0.41～10.83m，平均3.90m，礦體走向10°～60°，傾向SE，傾角20°～45°；下部分礦體為斷層錯(cuò)斷后的相對(duì)斷陷部分，該礦體埋深410～630m，賦存標(biāo)高210～20m，走向長(zhǎng)度440m，傾向斜長(zhǎng)130～160m，礦體真厚度1.32～24.87m，平均7.85m，礦體走向20°～60°，傾向SE，傾角20°～45°。

本礦礦體分布相對(duì)集中，可同時(shí)布置的有效礦塊數(shù)不多，建設(shè)規(guī)模為14.85萬(wàn)t/a。

根據(jù)該礦礦體賦存條件、礦山開(kāi)采現(xiàn)狀及開(kāi)采技術(shù)條件，采用地下開(kāi)采。

1　采礦方法選擇

根據(jù)東際金礦礦體地質(zhì)賦存條件，選擇2種采礦方法：充填采礦法和空?qǐng)霾傻V法。2種采礦方法的比較見(jiàn)表1。

表1　兩種采礦方法比較

根據(jù)上述兩種采礦方法的對(duì)比可知，盡管方案一比方案二前期多投資約1 200萬(wàn)元，采礦直接成本每年多222.75萬(wàn)元，但是方案一比方案二多回收的金屬價(jià)值為1 662萬(wàn)元/a，故方案一比方案二在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性大；考慮到本礦尾礦庫(kù)庫(kù)容不足，且新的尾礦庫(kù)尚未建好，故礦山客觀上必須將部分尾砂充填至采空區(qū)內(nèi)，以確保礦山正常生產(chǎn)的接續(xù)。綜合比較，最終采用上向水平分層尾砂充填法采礦，出礦采用無(wú)軌運(yùn)輸設(shè)備(鏟運(yùn)機(jī))，該采礦方法具有回采率高，機(jī)械化程度高，礦塊生產(chǎn)能力大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。

2　上向水平分層尾砂充填法

2.1礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)

礦塊(長(zhǎng)×寬×高)(80～100)m×12m×礦厚,分段高10m，進(jìn)路間距2.5m，采礦方法見(jiàn)圖1。

圖1　上向水平分層膠結(jié)充填采礦法

2.2采準(zhǔn)切割工作

采準(zhǔn)切割工作包括采區(qū)斜坡道、分段巷道、分層聯(lián)絡(luò)道、溜礦井和充填回風(fēng)井、切割橫巷等。從斜坡道向礦體開(kāi)掘分段巷道，每條分段巷道負(fù)擔(dān)上、下各兩層的回采，每一分層采高為2.5m。在垂直方向上間隔10m布置一條分段巷道，斜坡道和分段聯(lián)絡(luò)道的坡度最大為16.7%，再在采區(qū)中部礦體的上、下盤(pán)脈外分別掘進(jìn)充填回風(fēng)井和溜礦井，采切比取33m/kt。

2.3回采

回采工序主要有鑿巖、爆破、通風(fēng)、出礦、平場(chǎng)、充填。由切割巷道沿礦體走向向兩端掘進(jìn)，采用YSP45型鑿巖機(jī)打上向眼，炮孔深2.5m。采場(chǎng)采用淺孔鑿巖，膨化硝銨炸藥爆破，非電導(dǎo)爆管雷管爆破落礦，起爆采用激發(fā)槍。鏟運(yùn)機(jī)出礦，先把大塊堆在一旁，班末進(jìn)行二次破碎。礦塊生產(chǎn)能力取250t/d，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2　回采技術(shù)參數(shù)

2.4充填

每一分層回采后立即進(jìn)行采場(chǎng)充填準(zhǔn)備工作，在進(jìn)路口用木柱、木板建筑隔墻，內(nèi)側(cè)襯以塑料紡織袋或草袋作濾水層。進(jìn)路與木隔墻、立柱間的空隙要用水泥砂漿或環(huán)氧樹(shù)脂堵塞封死，防止漏漿、跑漿。然后沿進(jìn)路頂部鋪設(shè)充填管到進(jìn)路內(nèi)進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填，每個(gè)采場(chǎng)的底部第一個(gè)分層用灰砂比1∶4 的尾砂膠結(jié)充填(充填體強(qiáng)度3～4MPa)，必要時(shí)鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，作為下中段采場(chǎng)回采時(shí)的假頂；其余分層先用分級(jí)尾砂充填2.0m，剩下的0.5m用灰砂比1∶4 的膠結(jié)尾砂進(jìn)行充填，以利于回采上一分層時(shí)鏟運(yùn)機(jī)的鏟裝和行走。采用預(yù)埋快速脫水管方式對(duì)充填體脫水，分層充填后，充填體中的水由預(yù)先埋設(shè)的快速脫水管脫出，流經(jīng)充填水平以下的聯(lián)絡(luò)道，進(jìn)入分段平巷水溝，再匯入中段平巷。

2.5采場(chǎng)通風(fēng)

在采區(qū)分層聯(lián)絡(luò)道口安裝1～2臺(tái)局扇，將新鮮風(fēng)壓入工作面，在上盤(pán)充填回風(fēng)井上部安裝1臺(tái)局扇，將污風(fēng)抽至回風(fēng)道。

3　尾砂充填采空區(qū)

由于礦山已開(kāi)采多年，淺部已形成了大量的采空區(qū)，可采用尾砂膠結(jié)充填采空區(qū)。充填前，先在采場(chǎng)頂板施工一充填井，將充填管下放到采場(chǎng)；然后在采場(chǎng)底部漏斗和兩側(cè)聯(lián)絡(luò)道用木柱、木板建筑擋墻，采場(chǎng)下盤(pán)預(yù)埋快速脫水管進(jìn)行脫水，并在擋墻與漏斗、聯(lián)絡(luò)道接觸周邊抹水泥漿，防止跑漿。

密閉擋墻及濾水設(shè)施檢查合格后，即開(kāi)始充填。先試充，未發(fā)現(xiàn)漏洞時(shí)方可正式充填。采場(chǎng)充填為分期充填，為防止跑漿事故，減少充填體對(duì)隔墻的壓力，一般先充5～7m膠結(jié)料或相應(yīng)的非膠結(jié)料，待初凝或脫水以后再依次充填，直至充滿(mǎn)為止，采空區(qū)充填見(jiàn)圖2。

圖2　尾砂充填采空區(qū)(單位：m)

4　結(jié)　語(yǔ)

結(jié)合東際金礦實(shí)際，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合分析對(duì)比，最終確定了上向水平分層膠結(jié)充填采礦法，每年多創(chuàng)收240萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2016-03-16)

呂志文(1989—),男，助理工程師, 353600 福建省政和縣石屯鎮(zhèn)。