人工假底上向分层废石充填法在玉水硫铜矿的应用

2010-11-17曾庆友

采矿技术 2010年4期

关键词：废石中段采场

曾庆友

(广东省梅州市玉水硫铜矿, 广东梅州市 514743)

人工假底上向分层废石充填法在玉水硫铜矿的应用

曾庆友

(广东省梅州市玉水硫铜矿, 广东梅州市 514743)

玉水硫铜矿根据开采技术条件,成功地应用了人工假底上向分层废石充填采矿法,介绍了该采矿法的采场结构和回采工艺,对人工混凝土假底的施工及设计作了详细叙述。

上向分层废石充填法;混凝土假底;回采方案

玉水硫铜矿位于梅州市北北东30°,距离城区14km处,是一个富含铜、铅、锌并共生、伴生银等多金属的中等规模矿床。矿区呈东西向展开,东西长4km,南北宽2km。始建于1985年5月,矿区开采的主要是1号矿体[1]。根据矿体的赋存情况,矿山采用斜井开拓。主、副、风井3条明斜井直达-28m中段,在-28m中段再掘一暗斜井至-208m中段,在-208m中段又掘一暗斜井至-250m中段,共11个中段,各中段高度15～30m。矿山生产能力为每年5万t。从建矿至今,矿山开采了23年,开采深度大,开采面积大,从上至下分布着40多个采场。主要采矿方法有:人工假底上向分层废石充填采矿法,留矿法,空场法及全面法。其中人工假底上向分层充填采矿法在矿山得到了广泛的应用,生产实践表明,该采矿法适应性强,施工工艺比较复杂,工程量大,资源回收率高(达95%以上)。

1 采场地质概况

(1)矿块位置。-2082#矿块位于0′～2′勘探线之间,西邻主暗斜井保安矿柱及-2081#采空区,东接-2083#采场,上延至-180m标高,其下盘为-1903#采区,下部为-2400#矿房及-240西采空区,如图1所示。

(2)矿体形态及产状。矿体呈层状、似层状产于忠信组石英砂岩与壶天群灰岩接触面上,主要以铜矿石为主,含有一些铅锌矿石。矿体下盘以F9断层为界,矿体厚度变化较大,最薄约2.0m,最厚达12m,东厚西薄,上厚下薄,往上铜含量逐渐增高,往下铜矿石中含铅逐渐增高。矿体走向南东,倾向北东,倾角20°～40°。

(3)矿石类型及组分。矿石类型为块状铜矿、块状铅锌矿、浸染状砂岩铜矿,浸染状灰岩铜矿。矿石组分主要为黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿及少量辉铜矿,脉石矿物为石英、方解石。

图1 -2082#采场位置

(4)围岩性质。矿体底板为忠信组石英砂岩,上盘为壶天群灰岩,岩性较稳定,沿F9断层两旁,岩石裂隙较发育,较易出现片帮现象。

(5)水文地质情况。除断层和裂隙中含有少许滴水外,本采场的水文地质简单,对采矿影响不大。

2 开采方案

2.1 采矿方法选择

根据本矿块的矿体赋存特点,及与相邻的-208 3#采场已采用人工假底上向水平分层废石充填采矿法回采的实际情况,为充分回收本采场高品位富矿,选用人工假底上向水平分层废石充填采矿法进行回采。采场分为A、B两个区,东部为A区,其下部对应部位为-2400#采场,西部为B区,其下部对应部位为-240西采空区[2]。由于本采场的矿体北西段厚度小、南东段厚度较大,所以分为A、B两个区进行回采。A区矿体水平厚度大,用人工假底充填法进行回采,以利于下部-2400#矿房顶部矿体的回收。B区矿体水平厚度小,且对应下部-240西采场已回采结束,并留有1.2～5m厚的顶柱,可直接用废石充填法进行回采。

2.2 矿块参数

矿房长轴沿矿体走向方向布置。矿房总长68 m,其中A区长度40m,B区平均长度28m。采场宽度与矿体水平厚度基本一致。矿体水平厚度不足2m时,采幅为2m。矿房总高度约28m,其中至-190m水平垂直高度为18m,-190m中段上延高度约10m。分层充填高度4m,共分为5～6个分层回采,最后一个分层采高为6m。

2.3 采准切割工程

在下盘运输巷内,分别掘进1#、2#、3#溜矿井,在穿脉一侧分别掘进4#、5#溜矿井。在1#溜矿井右帮的-203m水平位置和3#溜矿井-199m水平位置分别掘进一条平巷至矿体,作为行人联络平巷。利用-2081#上山,作为采场的充填上山。同时,待胶结充填工作完成后,在本采场A区的原主运输巷位置用水泥砖砌筑一条人工假巷,代替原有的运输、行人通道[3]。利用采场的沿脉巷道作为切割巷道。

2.4 回采工作

回采工作自下而上按水平分层进行,第一分层以切割巷道为自由面进行扩帮挑顶,上下盘扩至围岩边界,挑顶高度3.5～4.0m,形成5.0～6.0m的采空区。崩下的矿石运完后,对A区的上下盘围岩进行扩削,扩削高度为2.0～2.5m,作为砼假底支座,然后进行人工假底施工。人工假底施工结束7d后拆除模板砖,以假底端面作墙面,砌筑人工假巷,假巷规格为2.2m×2.0m。第二分层不再分为A、B两区,回采工作待废石充填面水泥砂浆养护结束后,从切割上山处开始,向两翼推进,采空高度5.5～6.0m,爆下矿石人工搬运至溜矿井。矿石采完后,清理采场内的高品位矿粉,然后砌筑溜矿井和隔墙,接着进行充填,如图2所示。其余各分层回采顺序基本相同。

2.5 人工假底施工

A区形成空区后进行平场,然后根据设计要求布设钢筋。主筋用Φ28mm螺纹钢,间距142.9 mm。次筋用Φ11mm圆钢,间距500mm。主筋接头用单面焊接,长度不小于200mm,次筋搭接长度不小于110mm,主次筋分别用铁丝捆扎固定,钢筋离底板高度为100mm。钢筋布设完成后在A区两端用砼砖砌筑模板墙,接着进行砼连续浇灌工作,假底厚度0.6m。石料从-2081#上山放下,搅拌站设在两采场之间的空区。浇灌工作从主运输巷开始向北西沿走向推进,一次浇灌全厚0.6m。每班浇灌以条带状从上盘到下盘或从下盘到上盘,宽度以每班恰好完成一条带为宜。施工时应保证质量,随浇随振捣。浇灌完成后应有专人洒水,养护时间不少于20d。

图2 第2分层结束后的A—A剖面(第二分层结束)

2.6 充填工作

A区的人工假巷及人工假底养护完成后即可进行废石充填。每分层充填高度约4.0m,留下1.5～2m空区作为作业空间。A、B区的废石充填工作同时进行。充填料从-2081#上山的-190m中段上山口倒下,经-2081#上山进入采场,分层充填高度4m。充填结束后将废石充填面耙平,再铺设一层约100mm厚的水泥砂浆作隔离层,待水泥砂浆养护期过后即可进入下一分层的回采工作。