上向水平分層干式充填采礦法在大柳行金礦的應用?

周佳琦,李景波,尹旭巖

(1.福州大學紫金礦業學院 福建福州 350108;2.山東黃金金創集團大柳行金礦,山東蓬萊市 265600;3.重慶大學資源及環境科學學院, 重慶 400030)

上向水平分層干式充填采礦法在大柳行金礦的應用?

周佳琦1,李景波2,尹旭巖3

(1.福州大學紫金礦業學院 福建福州 350108;2.山東黃金金創集團大柳行金礦,山東蓬萊市 265600;3.重慶大學資源及環境科學學院, 重慶 400030)

山東黃金大柳行金礦屬于急傾斜極薄礦體,其開采一直受到礦體厚度的制約,針對其原留礦法資源回收困難,采礦效率差,采場經濟技術指標不理想等問題,提出了上向水平分層干式充填采礦法,并確定了切割、回采工藝,采場試驗表明,該采礦方法應用效果良好,經濟技術指標得到顯著提升,貧化率下降到9%,損失率下降到8%,可為同類礦山開采提供參考。

充填采礦;急傾斜極薄礦體;上向水平分層采礦法

0 前 言

我國正在開采的黃金礦山中,急傾斜極薄礦脈占有很大一部分比重,開采此類礦山一直存在諸多亟待解決的問題。這些問題主要是由于礦體賦存條件的特殊性,不可改變性造成的,例如:

(1)資源回收率低。受礦體成礦因素以及其他地質因素影響,該類礦體厚度常小于1m,礦脈分支復雜,礦巖界限不規則,回采時,廢石混入率大,礦體邊界難以控制,資源貧損嚴重,回收率不理想。

(2)作業安全難以保障。由于礦體厚度薄,作業空間狹小,當使用留礦采礦法回采此類礦體時,依靠留礦堆控制地壓,工人仍需站在礦堆上進行作業,安全得不到保障。

(3)資金周轉困難。該礦采用的留礦法在大量放礦之前積壓大量礦石,以此常造成配礦困難,導致企業資金周轉困難。

山東黃金金礦集團有限公司大柳行金礦奄口礦區黃金儲量豐富,礦體品位高,但受到急傾斜極薄礦體賦存條件的掣肘,一直以來生產能力得不到提升,資源回收情況不甚樂觀,為更好的回收利用該礦黃金資源,增加企業經濟效益,延長礦山服務年限,該礦決定對原有采礦方法進行變更。為此提出了上向水平分層干式充填采礦法,生產實踐表明,采用該采礦方法,損失貧化率得到了顯著改善,生產能力以及工作強度也得到了明顯好轉。

1 地質工程概況

山東黃金金創集團有限公司大柳行金礦奄口568井礦區礦體總體產狀213°,平均傾角67°,平均厚度0.6m,屬于急傾斜極薄礦體。礦區礦體受構造蝕變帶控制,賦礦巖性為黃鐵絹英巖化碎裂巖及石英脈,礦床連續性好,無夾石。巖石堅固性系數高,穩定性較好,無不良地質作用。圍巖穩固性一般。礦床水文地質條件簡單,主要為構造裂隙水、斷層裂隙水等,對井下施工作業影響較小。

2 礦山開采現狀

礦山此前主要使用的采礦方法是留礦采礦法。

采場長度40～50m,寬為礦體厚度,中段高40 m,預留6m間柱和3m頂柱。采切工程主要包括脈外運輸巷、出礦巷、回風平巷、回風井以及人行通風天井的施工。回采隨切割拉底形成落礦自由面開始逐層向上回采,采場作業利用貫穿風流通風。每次回采局部放礦后,需保證平場、撬頂工作質量。局部放礦量一般為崩落礦石的1/3,使回采工作面始終保持2.0～2.5m左右作業空間。整個采場回采結束時,再進行最終放礦。

評價:該法隨礦山開采深度不斷下降,地壓管理愈發困難,且礦脈厚度變化嚴重,采場損失貧化難以控制,工人平場工作強度高。積壓礦石時間長,影響礦山正常資金周轉。

3 上向水平分層干式充填采法

試驗采場位于奄口568盲井六中段－19線,采用上向水平分層干式充填采礦法(見圖1),沿礦脈走向布置,不留間柱,僅設一底柱,礦房中部布置一順路溜礦井、一充填井以及一順路人行天井。隨回采作業的進行,依作業空間靈活崩落圍巖用以充填空區,礦石經溜井溜放至采場底部運輸巷道裝車運走。

圖1 上向水平分層干式充填采礦法

3.1 礦房結構尺寸

試驗采場沿走向布置,長為60m,底柱高度取4 m,相鄰采場不留間柱,僅充填時在采場兩側設混凝土板墻,以降低損失貧化。

3.2 采準切割工程

現階段試驗采場范圍內的沿脈巷已經形成,試驗采場的采準工程在現有已完工程基礎上進行。沿脈巷斷面尺寸為2.0m×2.0m的1/3三心拱,布置于下盤－585m水平,用于出礦。從盲井六中段沿脈巷到出礦巷進入礦體并向上掘進順路人行天井和溜礦井至－585m水平頂板上方4m位置,留出底柱,順路人行天井和溜礦井用6mm厚的原型鋼板順路架設,施工好后即可進行切割拉底工作并形成自由面。切割拉底工程結束后,即可在切割水平搭設人工假底,在礦房底柱上膠結C20鋼筋砼假底,厚500mm。采用Φ12mm鋼筋,鋼筋網度為250 mm×250mm。人工假底搭設結束后,在切割水平上向掘進斷面規格為1.8m×2m,角度約為62°的充填天井。全部采切工程的采切比約為14m/kt,各主要采切工程工程量如表1所示。

表1 采切工程量

3.3 回采工藝

3.3.1 回采順序

使用7655氣腿式鑿巖鉆機由拉底空間開始向上打孔,上向依次分層爆破回采,分層回采高度取2 m。每一分層回采結束后在落礦前于采場內鋪設舊膠布,回收粉礦,防止混入廢石,降低損失貧化率。當每一分層礦石回采結束后,在相鄰采場間砌筑混凝土隔墻,隔墻厚度取0.8～1.0m,再進行廢石充填。待礦房礦石回采完畢后,結合礦區和中段規劃,再回收底板4m厚的礦石。

3.3.2 鑿巖爆破

鑿巖時主要使用7655型風動鑿巖機鉆鑿與礦體傾向平行的上向扇形深孔,孔徑38mm,孔深2.2 m,排距0.8m,孔底距0.8m。爆破時采用孔內延期微差逐孔爆破技術,于孔內中部放置藥包,并采用毫秒延遲塑料導爆管,將二號巖石乳化炸藥以不耦合裝藥的形式置入炮孔。出礦塊度按照規定要小于300mm,采場內遇不穩固情況時可采用短錨桿,錨網或圓木進行臨時支護。

3.3.3 通 風

盲井六中段新鮮風流從下盤的脈內巷以及順路人行天井進入－19線南北側的試驗采場,在充分沖刷工作面之后,污風經由回風井通過主扇風機排出至地表。

3.3.4 出 礦

礦房內爆落的礦石經溜井下放至盲井六中段的出礦水平即－586m水平,并通過沿脈巷將礦石提升至地表。采場崩落的大塊礦石需進行二次鉆孔爆破破碎。

3.3.5 地壓管理

礦房在通風結束后,可進入礦房對頂板進行安全檢查并處理危石、浮石。局部圍巖不穩固時可考慮選擇采用錨桿對頂板進行支護處理,錨桿長度2.0 m,錨桿間距隨礦巖穩固情況可進行調整,正常情況下錨桿網度為:排距1.5m,孔距1m,圍巖破碎可加掛金屬網。由于大柳行金礦奄口568井礦巖較為穩固并且是采用充填采礦法回收礦石,因而地壓管理工作較為簡單,但在進行地壓管理時仍要做到:采空區充填時,及時檢查充填作業情況,確保充填質量并定期對沿脈巷、出礦巷以及采場作業區域頂板進行全面檢查維護,及時進行撬毛。不符合要求的支護工程,責令現場工作人員及時處理或返工。

3.3.6 通訊及照明

(1)運輸巷道上每隔5m至少要設1個照明燈泡。

(2)采場天井每個天井口平臺上設置一個照明燈泡。

(3)每個采場都要有一套完整的通訊設備。3.3.7 主要技術經濟指標

該礦在試驗采場使用上向水平分層采礦法,采場生產能力上達到45t/d,采礦貧化率下降到9%,損失率下降到8%,采場千噸采切比14m/kt,采出礦石量13299t,其中金屬量43.89kg,經濟技術指標提升明顯。

4 結 論

通過對上向水平分層干式充填采礦法的試驗應用,大柳行金礦唵口568盲井六中段－19線南北試驗采場取得了良好的經濟效益,主要體現在以下方面:

(1)采場技術指標得到顯著提升,損失貧化率降到9%和8%,資源回收率提高。

(2)采切,回采作業施工簡單,管理方便,工人勞動強度得到明顯改善。

(3)資金流轉通暢,礦石隨采隨出,采場內不再積壓礦石,企業運轉資金鏈得到保障。

(4)地壓管理強度上升,隨該礦開采深度下降,改善了留礦法地壓管理難的問題。

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2017-04-14)

周佳琦(1995－),男,吉林四平人,主要從事金屬礦床地下開采研究,Email:741316356＠qq.com。

福建省教育廳青年科研項目(JA15073).