上向水平分层干式充填采矿法在大柳行金矿的应用∗

周佳琦,李景波,尹旭岩

(1.福州大学紫金矿业学院 福建福州 350108;2.山东黄金金创集团大柳行金矿,山东蓬莱市 265600;3.重庆大学资源及环境科学学院, 重庆 400030)

上向水平分层干式充填采矿法在大柳行金矿的应用∗

周佳琦1,李景波2,尹旭岩3

(1.福州大学紫金矿业学院 福建福州 350108;2.山东黄金金创集团大柳行金矿,山东蓬莱市 265600;3.重庆大学资源及环境科学学院, 重庆 400030)

山东黄金大柳行金矿属于急倾斜极薄矿体,其开采一直受到矿体厚度的制约,针对其原留矿法资源回收困难,采矿效率差,采场经济技术指标不理想等问题,提出了上向水平分层干式充填采矿法,并确定了切割、回采工艺,采场试验表明,该采矿方法应用效果良好,经济技术指标得到显著提升,贫化率下降到9%,损失率下降到8%,可为同类矿山开采提供参考。

充填采矿;急倾斜极薄矿体;上向水平分层采矿法

0 前 言

我国正在开采的黄金矿山中,急倾斜极薄矿脉占有很大一部分比重,开采此类矿山一直存在诸多亟待解决的问题。这些问题主要是由于矿体赋存条件的特殊性,不可改变性造成的,例如:

(1)资源回收率低。受矿体成矿因素以及其他地质因素影响,该类矿体厚度常小于1m,矿脉分支复杂,矿岩界限不规则,回采时,废石混入率大,矿体边界难以控制,资源贫损严重,回收率不理想。

(2)作业安全难以保障。由于矿体厚度薄,作业空间狭小,当使用留矿采矿法回采此类矿体时,依靠留矿堆控制地压,工人仍需站在矿堆上进行作业,安全得不到保障。

(3)资金周转困难。该矿采用的留矿法在大量放矿之前积压大量矿石,以此常造成配矿困难,导致企业资金周转困难。

山东黄金金矿集团有限公司大柳行金矿奄口矿区黄金储量丰富,矿体品位高,但受到急倾斜极薄矿体赋存条件的掣肘,一直以来生产能力得不到提升,资源回收情况不甚乐观,为更好的回收利用该矿黄金资源,增加企业经济效益,延长矿山服务年限,该矿决定对原有采矿方法进行变更。为此提出了上向水平分层干式充填采矿法,生产实践表明,采用该采矿方法,损失贫化率得到了显著改善,生产能力以及工作强度也得到了明显好转。

1 地质工程概况

山东黄金金创集团有限公司大柳行金矿奄口568井矿区矿体总体产状213°,平均倾角67°,平均厚度0.6m,属于急倾斜极薄矿体。矿区矿体受构造蚀变带控制,赋矿岩性为黄铁绢英岩化碎裂岩及石英脉,矿床连续性好,无夹石。岩石坚固性系数高,稳定性较好,无不良地质作用。围岩稳固性一般。矿床水文地质条件简单,主要为构造裂隙水、断层裂隙水等,对井下施工作业影响较小。

2 矿山开采现状

矿山此前主要使用的采矿方法是留矿采矿法。

采场长度40～50m,宽为矿体厚度,中段高40 m,预留6m间柱和3m顶柱。采切工程主要包括脉外运输巷、出矿巷、回风平巷、回风井以及人行通风天井的施工。回采随切割拉底形成落矿自由面开始逐层向上回采,采场作业利用贯穿风流通风。每次回采局部放矿后,需保证平场、撬顶工作质量。局部放矿量一般为崩落矿石的1/3,使回采工作面始终保持2.0～2.5m左右作业空间。整个采场回采结束时,再进行最终放矿。

评价:该法随矿山开采深度不断下降,地压管理愈发困难,且矿脉厚度变化严重,采场损失贫化难以控制,工人平场工作强度高。积压矿石时间长,影响矿山正常资金周转。

3 上向水平分层干式充填采法

试验采场位于奄口568盲井六中段－19线,采用上向水平分层干式充填采矿法(见图1),沿矿脉走向布置,不留间柱,仅设一底柱,矿房中部布置一顺路溜矿井、一充填井以及一顺路人行天井。随回采作业的进行,依作业空间灵活崩落围岩用以充填空区,矿石经溜井溜放至采场底部运输巷道装车运走。

图1 上向水平分层干式充填采矿法

3.1 矿房结构尺寸

试验采场沿走向布置,长为60m,底柱高度取4 m,相邻采场不留间柱,仅充填时在采场两侧设混凝土板墙,以降低损失贫化。

3.2 采准切割工程

现阶段试验采场范围内的沿脉巷已经形成,试验采场的采准工程在现有已完工程基础上进行。沿脉巷断面尺寸为2.0m×2.0m的1/3三心拱,布置于下盘－585m水平,用于出矿。从盲井六中段沿脉巷到出矿巷进入矿体并向上掘进顺路人行天井和溜矿井至－585m水平顶板上方4m位置,留出底柱,顺路人行天井和溜矿井用6mm厚的原型钢板顺路架设,施工好后即可进行切割拉底工作并形成自由面。切割拉底工程结束后,即可在切割水平搭设人工假底,在矿房底柱上胶结C20钢筋砼假底,厚500mm。采用Φ12mm钢筋,钢筋网度为250 mm×250mm。人工假底搭设结束后,在切割水平上向掘进断面规格为1.8m×2m,角度约为62°的充填天井。全部采切工程的采切比约为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 回采工艺

3.3.1 回采顺序

使用7655气腿式凿岩钻机由拉底空间开始向上打孔,上向依次分层爆破回采,分层回采高度取2 m。每一分层回采结束后在落矿前于采场内铺设旧胶布,回收粉矿,防止混入废石,降低损失贫化率。当每一分层矿石回采结束后,在相邻采场间砌筑混凝土隔墙,隔墙厚度取0.8～1.0m,再进行废石充填。待矿房矿石回采完毕后,结合矿区和中段规划,再回收底板4m厚的矿石。

3.3.2 凿岩爆破

凿岩时主要使用7655型风动凿岩机钻凿与矿体倾向平行的上向扇形深孔,孔径38mm,孔深2.2 m,排距0.8m,孔底距0.8m。爆破时采用孔内延期微差逐孔爆破技术,于孔内中部放置药包,并采用毫秒延迟塑料导爆管,将二号岩石乳化炸药以不耦合装药的形式置入炮孔。出矿块度按照规定要小于300mm,采场内遇不稳固情况时可采用短锚杆,锚网或圆木进行临时支护。

3.3.3 通 风

盲井六中段新鲜风流从下盘的脉内巷以及顺路人行天井进入－19线南北侧的试验采场,在充分冲刷工作面之后,污风经由回风井通过主扇风机排出至地表。

3.3.4 出 矿

矿房内爆落的矿石经溜井下放至盲井六中段的出矿水平即－586m水平,并通过沿脉巷将矿石提升至地表。采场崩落的大块矿石需进行二次钻孔爆破破碎。

3.3.5 地压管理

矿房在通风结束后,可进入矿房对顶板进行安全检查并处理危石、浮石。局部围岩不稳固时可考虑选择采用锚杆对顶板进行支护处理,锚杆长度2.0 m,锚杆间距随矿岩稳固情况可进行调整,正常情况下锚杆网度为:排距1.5m,孔距1m,围岩破碎可加挂金属网。由于大柳行金矿奄口568井矿岩较为稳固并且是采用充填采矿法回收矿石,因而地压管理工作较为简单,但在进行地压管理时仍要做到:采空区充填时,及时检查充填作业情况,确保充填质量并定期对沿脉巷、出矿巷以及采场作业区域顶板进行全面检查维护,及时进行撬毛。不符合要求的支护工程,责令现场工作人员及时处理或返工。

3.3.6 通讯及照明

(1)运输巷道上每隔5m至少要设1个照明灯泡。

(2)采场天井每个天井口平台上设置一个照明灯泡。

(3)每个采场都要有一套完整的通讯设备。3.3.7 主要技术经济指标

该矿在试验采场使用上向水平分层采矿法,采场生产能力上达到45t/d,采矿贫化率下降到9%,损失率下降到8%,采场千吨采切比14m/kt,采出矿石量13299t,其中金属量43.89kg,经济技术指标提升明显。

4 结 论

通过对上向水平分层干式充填采矿法的试验应用,大柳行金矿唵口568盲井六中段－19线南北试验采场取得了良好的经济效益,主要体现在以下方面:

(1)采场技术指标得到显著提升,损失贫化率降到9%和8%,资源回收率提高。

(2)采切,回采作业施工简单,管理方便,工人劳动强度得到明显改善。

(3)资金流转通畅,矿石随采随出,采场内不再积压矿石,企业运转资金链得到保障。

(4)地压管理强度上升,随该矿开采深度下降,改善了留矿法地压管理难的问题。

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2017-04-14)

周佳琦(1995－),男,吉林四平人,主要从事金属矿床地下开采研究,Email:741316356＠qq.com。

福建省教育厅青年科研项目(JA15073).