充填采矿法在难小矿体回收中的实践

吴 飞

(滁州铜鑫矿业有限责任公司, 安徽滁州市 239000)

充填采矿法在难小矿体回收中的实践

吴 飞

(滁州铜鑫矿业有限责任公司, 安徽滁州市 239000)

为了加快上部中段难小矿体的回收和矿山生产的连续性,在琅琊山铜矿的生产实践中,对矿山上部中段留下的难小矿体采用上向分层尾砂充填法进行有计划的回采,并加强施工管理,年回收矿石可达 7.5～9.0万 t,实现了矿产资源的充分回收利用,取得延长矿山服务年限、充分回收资源的良好经济和社会效果。

充填采矿法;采准布置;浅孔爆破;小矿体回收

琅琊山铜矿地理环境优越,位于滁州市风景秀丽的琅琊山脚下,距津浦铁路滁州火车站 3 km,市区主干大道直通矿区,交通便利。

琅琊山铜矿 1958年建矿,建矿初期只有日处理矿石 100 t的生产能力,从业人员 18人,现已发展成为年采掘总量 30余万 t,日处理量近 1000 t,年产精砂含铜 3500～4000 t,采选从业人员 1300人的中小型地下矿山。采矿方法以上向水平分层尾砂充填法为主,浅孔留矿法为辅。矿床开拓方式为竖井开拓,目前,-95 m以上中段已基本闭坑,-125,-185 m中段已进入难小矿、顶底柱矿及残矿回收阶段,主要生产中段为 -245,-285 m中段;-325,-365 m为新开拓中段。近年来,由于 -285 m以上矿产资源日渐萎缩,而新开拓中段尚未形成生产能力,矿山生产能力有逐年下降的趋势。为了保证矿山生产的连续性和资源的有效回收利用,矿山组织力量对 -245 m中段以上复杂、难小矿体逐步进行了回收。

1 地质概况及开采技术条件

琅琊山铜矿床属于矽卡岩型富铜矿床,矿体大多为不连续的小型孤立矿体,单个矿体的形状亦不规则,矿体的分支、复合现象比较严重,矿体形态一般为不规则透镜状、囊状、脉状和豆荚状。矿体一般为接触带成矿,矿体与围岩界线较清晰,上盘围岩以石英闪长玢岩为主,下盘以灰岩为主。矿石类型主要有含铜矽卡岩、少量含铜闪长玢岩及含铜大理岩。矿石主要有致密块状、浸染状、脉状、条状及星散状构造。主要含铜矿物为黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿等,矿石中除铜之外还伴生有金、银、铁等可供综合利用。

近年来,上部中段相对较大矿体开采接近尾声,但是难小矿体因其规模小,控制程度及开采条件相对较差,采准工程投入较大,如何合理充分利用矿产资源成为矿山亟待解决的问题。上部中段难小矿体走向长一般为 10～30 m不等,走向和倾角变化较大,走向多为北东,倾角为 50°～75°,矿体厚度一般为 0.5～6 m,而且变化反复,平均厚度 3.5 m。矿石和围岩界线明显,局部构造风化,顶底板的稳固性一般。矿石平均比重为 3.37 t/m3,围岩比重为 2.7 t/m3。矿石品位变化大,一般为 1.45%,局部矿石品位较高。

2 难小矿体回采的设计规划

2.1 采矿方法

由于上部中段难小矿体的控制程度相对较差,形态复杂,为了尽可能回收矿产资源,加快上部中段矿体回收,减少生产管理成本,本着“安全第一和探采结合”的原则,并考虑矿山特定的地理环境,一般采用上向分层尾砂充填法予以回收。该方法能够较好的控制地压,回采方法灵活,贫化率和损失率都比较小,采场暴露空间较小,采场结构简单,安全条件较好,并可有效的保护采场环境,防止地表塌陷,改善地下采矿环境等,因此矿山首选充填法为上部难小矿体采矿方法。

2.2 采准布置和构成要素

采准工作主要包括运输平巷、充填平巷、充填井、人行天井、放矿溜井的掘进和构筑 (见图1)。如果人行天井在脉外还包括采场分层联络道,大部分矿体的脉外人道选择错位上升,可以提高天井上掘的安全性。由于上部中段难小矿体面积小,在布置采准工程前,需要仔细核查矿体周边环境和工程地质的情况,保证工程布置的可靠性和准确性。采场基本是沿矿体走向布置,一般一个矿体就是一个采场,如果是囊状小矿体可以是距离较近的几个矿体合并为一个采场,可适当减少采准工程量,矿山中段高度为 60 m或 30 m。

图1 上向分层尾砂充填法采准工程布置

2.3 切割拉底

切割拉底根据矿体赋存状况分为留底柱法和不留底柱两种。如果矿体在中段平面未出露,为上部中段悬挂矿体,则采用留底柱法。不留底柱法一般拉底层高度为 6.5 m,运出全部矿石后在拉底平面浇 0.5 m钢筋混凝土底板,为底柱回收创造条件,如果底板运输道穿过矿体,拉底后立模板浇灌混凝土人工假巷。

2.4 分层回采

分层回采高度一般为 3.6 m,补偿空间 2.0 m。在分层回采中严格执行“先刷帮,后落顶”施工顺序。如果矿体倾角较小或矿体在剖面上变化较大,矿体找边到位后不压顶或适当降低落顶高度,这样可以有效控制围岩的混入贫化,并且尾砂充填后可为下一分层提供安全可靠的工作平台。如果采场矿体刷帮后矿体面积较大,而且矿体向下延续,可以沿漏斗向下开挖,开挖后漏斗浇混凝土上升到原砂面标高后充砂或用废石充填到原砂面同一标高。这样可以保证资源有效回收利用。

落矿方法是浅孔落矿,一般采用大眼距、小抵抗线、水平孔落矿,采场顶板要求采用光面爆破,使顶板略呈拱形。由于矿体面积小,爆破规模较小,火工材料消耗相对较大。出矿主要采用电耙出矿,采场生产能力为 120 t/d。

新鲜风流由中段运输道沿人行道进入采场,清洗工作面后污风由充填井排到上部中段回风巷道,由回风巷道经风井排到地表。

2.5 分层充填

分层回采完毕后进入充填阶段,采场内工程顺路上升,一般采用混凝土或钢模,并预设溜水管道,分层充填高度为 3.6 m,一般采用全尾砂充填,对于矿体围岩复杂的采场,局部采用胶结尾砂充填以提高回采作业面的安全性。

3 采场施工管理

该矿由于成矿的复杂性和矿体的多变性,为典型的“鸡窝矿”,小矿体的储量所占比例较大。因此在难小矿体回采过程中必须加强采场周边的探边扫盲工作,及时反馈信息,同时根据矿体赋存状况及时调整回采方案,从而达到资源的有效利用,实现井下各中段之间有序的交接和替换,保证矿山良好的发展态势。同时,由于难小矿体赋存条件复杂,对采、出矿和充填的管理工作提出了更高要求。在采场施工过程中,应加强各工序的施工组织管理,有条不紊的执行设计中各种技术要求和施工顺序,从设计、采矿、出矿、充填、采场地压管理、采场贫化损失管理及采场生产环节管理,应都明确分工,具体到人。采场顶板采用光面控顶,顶板整体性较好,爆破以后,敲帮问顶,检查顶板、帮壁浮石,如有不安全因素,均应立即采用相应支护手段,大多采用锚杆注浆进行支护,少量采用长锚索支护。

4 经济效益与评价

通过采用充填采矿法对 -245 m中段及上部中段难小矿体合理回采,施工管理工作具体而精细,使得矿产资源得到充分回收利用,取得了良好的社会和经济效果,大大提升了上部中段难小矿体回收和供矿幅度,每年可回收高品位矿石 7.5～9.0万 t,同时减少尾砂的排放,而且还有潜力可挖。这样不仅延长了矿山寿命,改善了矿区环境,为矿山的可持续发展找到了战略性的支撑措施。

在现阶段,资源的合理开发利用和日益强烈的环境保护意识,对采矿方法提出了更高要求。充填法已成为安全、高效的采矿方法之一,琅琊山矿地理环境优越,尾矿库库容相对有限,充填采矿法具有对地表生态环境破坏小,防止地表塌陷和回收率高等一系列不可替代的优点,特别是在矿山难小矿体的回收中得到进一步拓展,使其在矿山生产中具有广泛的应用前景。

[1] 《采矿手册》编辑委员会.采矿手册 (第四卷)[M].北京:冶金工业出版社,1990.

[2] 路世豹,李 晓,等.充填采矿法的应用前景与环境保护[J].有色金属,2004,(1):2～4.

[3] 冯纯安.有底部结构分段空场嗣后充填法在楚雄矿冶公司的应用[J].采矿技术,2009,(1):4～5.

2010-03-09)

吴 飞 (1970-),男,安徽滁州人,工程师、注册安全工程师,主要从事矿山安全及生产技术管理工作,Email:2009wufei@2008.sina.com。