玲瓏金礦靈山分礦盤區(qū)機(jī)械化充填采礦法的應(yīng)用

時傳龍，盧 亮，閆懂金

(山東黃金集團(tuán)西和縣中寶礦業(yè)有限公司， 甘肅隴南市 742100)

玲瓏金礦靈山分礦盤區(qū)機(jī)械化充填采礦法的應(yīng)用

時傳龍，盧 亮，閆懂金

(山東黃金集團(tuán)西和縣中寶礦業(yè)有限公司， 甘肅隴南市 742100)

玲瓏金礦靈山分礦多年來在應(yīng)用下向高水固結(jié)全尾砂充填采礦法的過程中，存在著采礦效率低、工人勞動強(qiáng)度大、采礦成本高等問題。通過對其他類似礦山成功經(jīng)驗的學(xué)習(xí)，針對自身礦體賦存特征，在井下試驗運用了盤區(qū)機(jī)械化充填采礦法，采用新型尾砂膠結(jié)材料作為充填膠結(jié)料，有效解決了原采礦方法的問題，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

盤區(qū)機(jī)械化充填采礦法；新型膠結(jié)材料；回采工藝

1 地質(zhì)概況及開采技術(shù)條件

玲瓏金礦靈山分礦位于招遠(yuǎn)市西北25 km處的蠶莊鎮(zhèn)靈山溝村。礦區(qū)位于區(qū)域Ⅱ級控礦斷裂靈山-北截斷裂帶及其上盤，目前生產(chǎn)的1＃脈金礦體產(chǎn)于靈-北斷裂上盤的分支斷裂F1中。1＃脈礦體分布于F1斷裂下盤，走向NE30°～60°，傾向SE，傾角41°～80°，礦體厚度1～30 m。礦石類型為碎裂狀黃鐵礦化絹英巖化鉀化花崗巖，裂隙發(fā)育，穩(wěn)固性差，硬度系數(shù)f＝8～10。礦石體重2.70 t/m3，松散系數(shù)為1.6，自然安息角40°～45°，常伴有滴水、淋水，開采技術(shù)條件復(fù)雜。

2 傳統(tǒng)采礦方法

礦山過去主要采用下向水平分層進(jìn)路高水固結(jié)全尾砂充填采礦法，礦房進(jìn)路布置見圖1。礦房沿礦體走向布置，長度為50 m，中段高度為40 m，礦房寬度即為礦體厚度，分層高度3 m。采場從上中段大巷水平開始逐層向下回采，下部分層回采作業(yè)在上分層的充填體保護(hù)下進(jìn)行，在水平分層內(nèi)，將采場平均劃分為沿礦體走向布置的回采進(jìn)路，進(jìn)路長度25 m左右，寬2.0～3.0 m，高度3.0～3.5 m。回采順序由下盤向上盤(采準(zhǔn)天井布置在礦體下盤時，順序相反)后退式回采。采場回采方式為一步回采，不留礦柱，礦石采出后即對采空區(qū)進(jìn)行充填，該采礦方法的技術(shù)指標(biāo)見表1。

采用該采礦方法存在的問題主要有以下幾點:

(1)采礦效率較低。受回采工藝、充填材料及出礦方式等因素的影響，回采進(jìn)路的長、寬、高等各項參數(shù)已基本固定，礦房每班只有一條進(jìn)路作業(yè)，落礦、出礦、打板墻、充填、挪電耙等工序在時間上需要依次進(jìn)行，勞動組織形式單一。采場生產(chǎn)能力與相同條件的先進(jìn)礦山相比，是比較低的。

圖1 礦房進(jìn)路布置平面

表1 傳統(tǒng)采礦方法的主要技術(shù)指標(biāo)

(2)本采礦方法采用的膠結(jié)充填體長時間暴露在空氣中容易風(fēng)化，后期強(qiáng)度低。所以，片幫壓頂后的進(jìn)路長度達(dá)到10 m左右時就要進(jìn)行充填，充填次數(shù)多，充填工作占用的時間較長，采礦強(qiáng)度和效率都較低。

(3)采礦成本較高。由于充填材料價格較高，礦房回采效率低，采場作業(yè)條件差、勞動強(qiáng)度高，在低迷的市場環(huán)境下，嚴(yán)重影響了企業(yè)的發(fā)展。

(4)工人勞動強(qiáng)度大。采場的材料、設(shè)備只能通過天井運輸，當(dāng)?shù)V房采至底部時，物料需要輾轉(zhuǎn)十幾掛梯路才能運送到作業(yè)地點。另外，采場電耙絞車要隨著回采工作的推進(jìn)而頻繁的搬運、安裝，工人勞動強(qiáng)度較大。

3 盤區(qū)機(jī)械化充填采礦法的創(chuàng)新應(yīng)用

根據(jù)該區(qū)段內(nèi)礦體的賦存特點，借鑒其他礦山的成功經(jīng)驗，企業(yè)決定對下向水平分層盤區(qū)機(jī)械化充填采礦法進(jìn)行試驗應(yīng)用，空區(qū)充填選用價格相對低廉的新型尾砂固結(jié)材料作為膠結(jié)料。

3.1 礦房構(gòu)成要素

試驗礦房長度40 m左右，階段高度40 m，在垂向上將礦房分為4個分段，分段高度10 m。每分段分為3個分層，分層高度3.3 m，從上往下逐層回采。在每一分層內(nèi)，沿礦體走向或垂直于礦體走向布置回采進(jìn)路，進(jìn)路長度15～30 m，寬度3.0 m。

3.2 采準(zhǔn)工程布置

試驗方案采用下盤脈外斜坡道加分段運輸巷采準(zhǔn)方式。斜坡道采用“之”字形沿礦體走向布置，斷面2.8 m×2.6 m，直線段傾角10°。斜坡道標(biāo)高到達(dá)每個分段高度時，由斜坡道向礦體方向掘進(jìn)水平分段運輸巷。從各分段運輸巷垂直于礦體掘進(jìn)聯(lián)絡(luò)巷與采場連通。在采場下盤分層聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)布置一條溜井，溜井與四條分段運輸巷貫通，作為采場礦毛轉(zhuǎn)運的通道。方案采準(zhǔn)工程見圖2、圖3。

3.3 回采工藝

采場自上而下順序回采，分層高度3.3 m，每條分段運輸巷服務(wù)于3個分層，第一分層聯(lián)絡(luò)巷以10°傾角上坡掘至礦體，回采上部3.3 m礦體；第一分層回采充填結(jié)束后，將原分層聯(lián)絡(luò)巷以0°傾角前掘至礦體，在上層充填體下回采中部3.3 m礦體；第三分層聯(lián)絡(luò)巷以-10°角度下坡前掘，回采下部3.3 m。分段范圍內(nèi)礦體回采結(jié)束后即轉(zhuǎn)到下分段回采。

每分層內(nèi)進(jìn)路的布置形式與原采礦方法基本相同，只是礦房可以實現(xiàn)多條進(jìn)路同時回采。進(jìn)路布置一般要保證最佳運輸距離和采場生產(chǎn)能力，在維持頂板安全的條件下，最多可同時回采30%～50%的工作面。

(1)落礦與出礦。采場崩落的礦石，由鏟運機(jī)鏟到礦石溜井內(nèi)，經(jīng)溜井進(jìn)入下中段外運。

(2)通風(fēng)。采場通風(fēng)方式與原采礦方法相同。采場通風(fēng)采用局部強(qiáng)制通風(fēng)，局扇安裝在采場上部水平大巷新鮮風(fēng)流處，風(fēng)筒經(jīng)人行井、分層電耙道進(jìn)入采場，沖洗工作面后的污風(fēng)經(jīng)原路返回上中段大巷，隨大巷主風(fēng)流進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)。

圖2 試驗礦房采準(zhǔn)工程平面示意

圖3 實驗礦房第一分段回采

(3)勞動組織。由于無軌設(shè)備的應(yīng)用，同時回采的進(jìn)路條數(shù)以及每一分層內(nèi)進(jìn)路的回采順序可根據(jù)生產(chǎn)情況及時調(diào)節(jié)，勞動組織方式較為靈活。分層內(nèi)的出礦、支護(hù)、充填等工序在時間和空間上可以相互錯開，每分層內(nèi)可保證多個作業(yè)面施工，采礦強(qiáng)度相對較高。

(4)充填。由于每個分層內(nèi)可以有多個作業(yè)面同時進(jìn)行施工，相對于原采礦方法來說，每條進(jìn)路對充填體的凝結(jié)時間要求不高，所以礦山選擇了價格相對低廉、形成的充填體相對穩(wěn)定的新型尾砂固結(jié)材料作為膠凝劑對采空區(qū)進(jìn)行充填，充填成本大大降低。新型充填膠結(jié)材料后期強(qiáng)度較高，充填體不會產(chǎn)生脫水風(fēng)化，允許的暴露時間和面積相對增大，使得每條進(jìn)路的充填次數(shù)減少，采礦效率較高。

綜上所述，根據(jù)盤區(qū)機(jī)械化充填采礦方法在礦山的實際應(yīng)用，得到其主要技術(shù)指標(biāo)(見表2)。

表2 盤區(qū)機(jī)械化充填采礦方法的主要技術(shù)指標(biāo)

4 結(jié) 論

高效無軌設(shè)備回采和充填工藝的改進(jìn)，使得盤區(qū)機(jī)械化充填采礦法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以達(dá)到較高的水平。本方法為采場提供了備采進(jìn)路，使回采的各項工序在時間和空間上互相錯開，打破了原有的勞動組織模式，無軌自行設(shè)備的運用大大減輕了礦石及材料、設(shè)備運搬工作的勞動強(qiáng)度，提高了勞動效率；機(jī)械化出礦方式及回采進(jìn)路結(jié)構(gòu)參數(shù)的增大有效提高了采場的采礦強(qiáng)度，采礦效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。新型充填膠結(jié)材料的運用大幅降低了充填成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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2016-01-13)

時傳龍(1988-)，男，山東德州人，采礦助理工程師，主要研究地下礦山開采及礦山生產(chǎn)技術(shù)管理，Email: 814146864@qq.com。