分段空場嗣后充填采礦法安全高效開采工藝實踐

分段空場嗣后充填采礦法安全高效開采工藝實踐原廣武;李杰林;張興生【摘要】以某黃金礦山為實例，介紹了分段空場嗣后充填采礦法安全高效開采工藝應(yīng)用，包括采切工程布置、回采工藝流程及參數(shù)、采礦設(shè)備等，并敘述了采空區(qū)CMS探測及殘礦回采設(shè)計過程.該礦山多年的開采實踐表明，該采礦方法能大幅度提高生產(chǎn)能力，降低綜合成本，提高作業(yè)安全,實現(xiàn)礦體開采的安全、高效、經(jīng)濟的技術(shù)目標(biāo).【期刊名稱】《有色金屬(礦山部分)》【年(卷)，期】2015(067)001【總頁數(shù)】4頁(P15-18)【關(guān)鍵詞】分段空場嗣后充填采礦法;安全高效;CMS;遙控鏟運機【作者】原廣武;李杰林;張興生【作者單位】西北有色地質(zhì)勘查局七一七總隊，陜西寶雞721000;中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，長沙410083潔林板廟子礦業(yè)有限公司，吉林白山134300【正文語種】中文【中圖分類】TD853.34分段空場嗣后充填采礦法主要適用于傾斜-急傾斜、厚大且較為連續(xù)礦體的地下礦開采，具有生產(chǎn)能力大、安全、高效等優(yōu)點，已在國內(nèi)夕卜許多礦山推廣使用［1-5］。隨著科技的進步和發(fā)展，具有大型化、智能化和自動化等特點的井下采礦設(shè)備使用愈加廣泛，三維礦業(yè)軟件也逐步用于礦體開采設(shè)計［5-7］，再加上高標(biāo)準(zhǔn)的安全生產(chǎn)管理要求，許多礦山在傳統(tǒng)分段空場嗣后充填采礦法的工藝基礎(chǔ)上，對采場結(jié)構(gòu)布置、參數(shù)設(shè)計以及工藝步驟進行了優(yōu)化［8-9］，更利于實現(xiàn)礦體的安全、高效、經(jīng)濟開采。吉林省某金礦設(shè)計規(guī)模為2000t/d，采用斜坡道的開拓方式。為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)礦山開采技術(shù)條件，礦山選用了分段空場嗣后充填法，并采用了先進的機械設(shè)備和回采工藝進行采礦，通過多年的開采實踐，實現(xiàn)了礦體的安全高效開采。本文以該礦山開采實踐，論述了分段空場嗣后充填采礦法安全高效開采工藝。該礦山的礦體近礦圍巖主要為硅化構(gòu)造角礫巖，主要有4個礦體，其中1號礦體為主礦體，屬隱伏礦體。1號礦體賦存標(biāo)高700~330m,傾角50。~65。，形態(tài)呈“T”字型不規(guī)則的厚大透鏡狀體。礦體走向長度310-390m,礦體水平厚度7.10-66.60m，平均真厚度16.10m。礦體在不同勘探線、不同標(biāo)高，礦體走向長度、傾斜延深和厚度均有很大變化。由于礦體受構(gòu)造控制，構(gòu)造裂隙發(fā)育，構(gòu)造破碎帶和地下水是礦體的不穩(wěn)定因素，工程地質(zhì)類型為堅硬巖石碎裂結(jié)構(gòu)，為中等完整。圍巖的硬度總體為堅硬-半堅硬，巖石的完整性以中等完整為主。由于區(qū)內(nèi)發(fā)育有較大規(guī)模的斷裂構(gòu)造，在垂向上形成多層、規(guī)模不等、薄厚不均的構(gòu)造破碎帶和軟弱夾層，夾層中包括泥質(zhì)粉砂巖和較薄的斷層泥，這些因素將影響巖體的穩(wěn)定。根據(jù)地質(zhì)資源和開采技術(shù)條件，并結(jié)合礦區(qū)地表不允許崩落的情況，設(shè)計采用了分段空場嗣后充填采礦法。2.1礦塊布置及采切工程布置分段高度一般為30m，礦體厚度一般小于20m，礦體傾角為40。-50。。采場沿礦體走向布置，采場寬度為20m。礦房的開采順序采用隔二采一的方式。2.2采準(zhǔn)切割工程采準(zhǔn)切割工程主要包括下盤水平沿脈巷道、出礦穿脈巷道、切割巷道、切割天井、鑿巖巷道等。分段巷道布置在礦體下盤，距離礦體下盤邊界約20m。出礦穿脈巷道用于礦塊出礦，建立采場與分段巷道的通路，用于出礦、采場通風(fēng)和架設(shè)充填管路，沿礦體走向每間隔15m左右布置一條。切割巷道布置在礦塊的兩端，垂直礦體走向，形成中深孔爆破掏槽時的補償空間。切割天井布置于切割巷道的端部礦體內(nèi)，為回采切割槽的形成提供自由面和補償空間。鑿巖巷道布置在礦體下盤或上盤，盡可能地布置在礦脈內(nèi)，以減少貧化率。采準(zhǔn)切割工程的鑿巖采用Boomer282鑿巖臺車鉆鑿直徑40mm、長3.2m的炮孔。爆破采用2#巖石炸藥、非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)。出渣采用R1700GLHD鏟運機配置40t的AD45B井下礦用卡車，巷道頂幫支護采用樹脂錨桿支護，支護網(wǎng)度為1.5mx1.5m,局部巖石破碎地段可采用噴錨網(wǎng)支護。天井掘進采用人工掘進，使用YSP45鑿巖機鉆鑿直徑38mm、長2.0m的炮孔，2#巖石炸藥，非電導(dǎo)爆管起爆。2.3中深孔鑿巖爆破中深孔采用SimbaH1354鑿巖臺車鉆鑿直徑76mm的垂直孔和扇形孔，炮孔設(shè)計參數(shù)見表1。爆破采用氨油散裝炸藥，并使用Charmec6605B裝藥臺車裝藥，起爆系統(tǒng)采用導(dǎo)爆索加非電導(dǎo)爆管按設(shè)計要求實現(xiàn)順序起爆。掏槽孔爆破從靠近切割井的炮孔開始，按照補償系數(shù)不小于1.5的原則分次爆破形成切割槽；正常排扇形炮孔的爆破則從靠近切割槽的炮孔開始，每次爆破量將根據(jù)補償空間的大小來定。2.4采場出礦工作采用無底柱底部結(jié)構(gòu)、分段落礦、集中出礦方式。采場每次爆破結(jié)束后，進行通風(fēng)除塵工作，然后進行巷道和出礦點的安全檢查，及時處理安全隱患。出礦采用無人遙控鏟運機進行，操作人員站在遙控鏟運硐室內(nèi)遠(yuǎn)程操控鏟運機進入采場內(nèi)作業(yè)，人員不進入采場，以保證安全。鏟運機出礦經(jīng)鑿巖巷道、出礦穿脈巷道、分段巷道搬運到分段巷道裝車點，將礦石裝入AD45B礦用卡車，再由卡車?yán)恋乇泶炙檎?，鏟運機裝礦點至裝車點的距離不超過200m。采場內(nèi)每次爆破后的出礦量應(yīng)根據(jù)每天的生產(chǎn)任務(wù)要求和保證下一次爆破具有足夠的補償空間而定，多余的礦暫存于采場內(nèi)，用于支撐圍巖和調(diào)劑產(chǎn)量。崩落的礦石中，約有10%的大塊，鏟運機及時將其剔出，并集中進行二次破碎。采場的回采工作采用強采強出的方式，以減少采場頂板的暴露時間。2.5采空區(qū)CMS探測及殘礦回采采場回采結(jié)束后，采用空區(qū)三維激光精密探測系統(tǒng)（簡稱CMS）進行采空區(qū)掃描，獲得采空區(qū)的實際形態(tài)，探測結(jié)果可視化效果好。探測成果可直接用于計算空區(qū)體積和頂板面積、建立空區(qū)三維模型、確定礦柱實際邊界、計算殘礦儲量、沿任意方向和位置切剖面，從而可進一步用于指導(dǎo)采空區(qū)充填、礦柱爆破設(shè)計、回采貧損控制以及空區(qū)穩(wěn)定性分析等相關(guān)采礦管理和控制過程［10-13］。圖2為某中段采空區(qū)實測結(jié)果及殘礦分布圖。為了安全高效地回采殘礦，將根據(jù)殘礦的賦存條件，制定合適的回采方案，確保資源得到最大程度的回收。殘礦回采一般是利用附近已有的工程來進行中深孔鉆鑿，并根據(jù)殘礦邊界位置進行裝藥設(shè)計。為了提高設(shè)計效率和質(zhì)量，礦山采用了三維礦業(yè)軟件來完成采礦設(shè)計和中深孔爆破設(shè)計，圖3為某采場的殘礦回采設(shè)計平面圖和中深孔爆破設(shè)計圖。中深孔爆破設(shè)計完成后，可以通過軟件自動統(tǒng)計出設(shè)計采場的回收率、貧化率、每個炮孔裝藥量、炸藥單耗等信息，如表2所示。2.6采場充填工作礦山主要采用廢石膠結(jié)充填與尾砂膠結(jié)充填聯(lián)合方式，每個采場上部（上一分段）的兩端各有一條、中部有一條共三條穿脈巷道與采場連通，形成采場的回風(fēng)和充填系統(tǒng)。采場充填將利用礦用卡車和鏟運機將掘進廢石通過充填穿脈巷道卸入采空區(qū)內(nèi)，廢石充填至足夠高度后，利用充填管路進行膠結(jié)充填，灰砂比為1:8。采場充填必須確保充填接頂，以形成上一分段采場的底板，減小礦石貧化。進行膠結(jié)充填前，必須在采場下部各出礦穿脈巷道內(nèi)的適當(dāng)位置砌筑充填擋墻，并在采場內(nèi)和擋墻上安設(shè)泄水裝置，確保充填過程中的水能及時排出采場，保證充填過程快速有效地進行。如果充填采場下部有未采采場，需在充填采場的底部澆筑混凝土，以形成下部采場回采的充填假頂，確保下部采場回采安全，并能減少礦柱，降低礦石損失。通過多年的開采實踐，分段空場嗣后充填采礦法在該礦山逐步完善，其主要采礦技術(shù)指標(biāo)為:回收率90%，貧化率12%，生產(chǎn)能力2000t/d，遙控鏟運機生產(chǎn)能力可達1000t/d，單個采場最大出礦能力840t/d，尾砂充填能力600m3/d。因此，分段空場嗣后充填法在該礦山開采過程中取得了成功，充分發(fā)揮了大型無軌設(shè)備的高效率，提高了全員勞動生產(chǎn)率，減少了采準(zhǔn)工程量，提高了生產(chǎn)能力。而且由于利用井下部分廢石與選廠尾砂充填采空區(qū)，很好地控制了地表塌陷，降低了廢石出坑的運輸費用及尾礦庫的建設(shè)費用，實現(xiàn)綠色礦山建設(shè)。礦山的開采實踐表明，大型無軌設(shè)備的使用提高了生產(chǎn)能力，而遙控鏟運機的使用解決了采空區(qū)中出礦過程的安全問題，CMS激光三維測量的應(yīng)用則解決了采空區(qū)的數(shù)字測圖及三維建模，為殘礦回采的中深孔設(shè)計提供了詳盡的空間位置信息，有利于控制貧化和損失，提高礦山建設(shè)和生產(chǎn)運營的機械化、數(shù)字化水平。分段空場嗣后充填采礦法安全高效開采工藝在該礦山的成功應(yīng)用，為我國同類型礦山的推廣應(yīng)用提供了借鑒。在今后的開采實踐中，還應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，加強安全管理，進一步提高設(shè)備效率，充分挖掘該采礦工藝的潛力?！鞠嚓P(guān)文獻】[1]郭金峰.分段空場嗣后充填采礦方法的試驗研究[J].江西有色金屬，2000,14(3):8-10.[2]綦曉磊，宋肖杰.中深孔高分段空場嗣后充填法在會寶嶺鐵礦中的應(yīng)用[J].有色金屬(礦山部分)，2013,65(3):21-23.[3]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與應(yīng)用[J].有色金屬工程，2012,2(1):38-43.[4]肖保峰，姚香.阿舍勒銅礦深孔階段空場嗣后充填采礦法試驗與應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2006,6(3):195-198.[5]朱明海，王李管，肖英才，等.DIMINE軟件對分段空場嗣后充填采礦法的研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011(4):7-10.[6]賈建紅，周傳波，張亞海，等.基于DATAMINE的三維采礦工程可視化建模技術(shù)研究[J].金屬礦山，2009(3):111-114.[7]龔元翔，王李管，賈明濤.MICRONMINE系統(tǒng)在爆破設(shè)計中的應(yīng)用[J].金屬礦山，2008(4):109-112.[8]姚根華，藍(lán)芝高.改進銅坑錫礦分段空場嗣后充填采礦法的設(shè)想[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2000,20(3):16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