并中段分段凿岩阶段空场嗣后干式充填采矿法

胡训华,陈林兵

(湖南有色新田岭钨业有限公司,湖南郴州 424421)

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并中段分段凿岩阶段空场嗣后干式充填采矿法

胡训华,陈林兵

(湖南有色新田岭钨业有限公司,湖南郴州 424421)

文章分析了黄沙坪矿业分公司传统上向水平分层充填采矿法存在的不足,详细介绍了并中段分段凿岩阶段空场嗣后干式充填采矿的特点、结构尺寸、采准切割工程施工、矿房回采及间、底柱的处理方案。通过工业实践表明,该方法达到了安全、高效回采该区域内多金属矿体的目的,可以在类似矿山中推广使用。

并中段;分段凿岩;阶段空场;嗣后充填

空场法是有色金属矿山中应用最早、最广泛、技术上最成熟的采矿方法,该采矿方法采用比率达55.7%,随着凿岩、出矿设备的发展,空场法采用比率有增大趋势,但该法要预留间柱,间柱回采难度大,矿石损失大。综合充填采矿法的优点,采取嗣后干式充填方案,并中段对矿体进行回采,减少了一个底部结构,从而有效地解决了间柱回采和降低损失率的问题。

1 传统上向式干式充填采矿法存在的问题

上向分层干式充填采矿法从使用以来,由于其劳动强度大,生产能力低,人员暴露在采空区下作业,不安全、成本高等因素,逐渐被其它采矿法所替代。自20世纪70年代后,从国外引进尾砂胶结充填技术及无轨自行设备,使充填采矿法发展到机械化充填水平,使用范围在高价值矿山中逐渐扩大。黄沙坪矿业分公司钨钼锡铋多金属矿体品位低,属低价值厚大矿体,传统上向分层干式充填采矿法难以满足高效安全回采的要求。

上向分层充填法是在中段中自下而上水平分层对矿体进行回采,随工作面向上推进,逐层充填采空区,并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩,并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体表面上,用机械方式将矿石运至溜井。

2 方法特点及结构尺寸

当矿体为直立厚大矿体时,为了提高回收率、降低采准切割工程量、加大矿块的生产能力,通常中段高度一般设定为60～70 m。根据黄沙坪矿中段开拓的实际情况,考虑采用将两个中段并为一个中段进行回采的设计方案。

方案沿走向布置时结构及尺寸如图1所示。

3 采准切割

根据黄沙坪矿目前的施工设备和技术条件,底部结构采用普通法施工,采准的凿岩用YT-24和01 -45型凿岩机,出碴用30 kW和5.5 kW电耙。采准的顺序:阶段运输平巷→装矿穿脉→溜矿井,底柱内人行通风天井→电耙道→斗川,电耙硐室与底柱内人行通风天井的联络平巷,电耙道尾部联络平巷→堑沟平巷→矿房中央切割通风天井、房间柱的人行通风天井→充填穿脉→分段凿岩平巷→切割平巷。

图1 回采方案

各采准工程规格为:在底柱内,沿走向布置2条电耙道,当矿体厚度小于8 m时,则应采用1条电耙道,电耙道规格为2×2 m2,单侧配斗穿,斗穿交错布置,电耙道间距为10 m,电耙硐室布置在房间柱内,电耙道与中段运输平巷的连通方式有两种,其一为通过装矿穿脉、溜矿井连通,以保证矿石运输通畅,其二为通过装矿穿脉、人行通风天井以及联络平巷连通,以人员材料安全通行,两条电耙道之间在尾部也通过联络平巷连通,装矿穿脉规格为2×2 m2,溜矿井规格为2×2 m2,人行通风天井规格为2×2 m2,联络平巷规格为2×2 m2;沿走向布置一条堑沟平巷,其规格为2.7×2.7 m2;堑沟平巷与电耙道通过斗川连通,斗川间距为7 m,斗川规格为2×2 m2;沿矿房中央和房间柱中央分别掘进切割天井和人行天井,切割天井规格为3×3 m2,人行天井规格为2×2 m2,切割天井和人行天井通过充填穿脉与上中段阶段运输平巷连通,充填穿脉规格为2×2 m2,充填穿脉相距15 m布置一条;堑沟平巷以上每隔12～15 m则沿走向掘进分段凿岩平巷,其规格为2.7×2.7 m2;堑沟平巷和分段凿岩平巷通过切割天井和人行天井连通;从堑沟平巷和分段凿岩平巷掘切割穿脉,切割穿脉规格为2.7×2.7 m2。

该采矿法的采准切割工程量列于表1。

表1 采准切割工程量表

4 矿房回采

矿房回采包括凿岩、装药爆破、出矿、支护、充填、通风等工序。

4.1 凿 岩

采准切割工程完成后即可开始凿岩。

采用YGZ-90凿岩机在堑沟平巷和分段凿岩平巷中钻凿上向扇形中深孔,中深孔的孔径60～65 mm。打上向炮眼是目前国内采用分段凿岩阶段矿房法的矿山中使用最普遍的一种打眼方式,它崩落的矿石大块较多,一般为了减少这种情况的发生,要控制炮孔的装药量、打眼方式、炮孔的一些参数等。

为使凿岩过程中排粉顺畅,水平孔应略微向上倾斜,倾角可取3°～5°,一般取3°。

凿岩工在进行作业时,必须检查工作面是否有无松石、盲炮、残药,发现后必须及时处理,严禁在松石下打眼。

为了避免二次破碎污浊风流影响凿岩工作,一般情况下,一个矿房中的炮孔全部钻凿完后,再分次进行爆破。

首先在堑沟平巷和分段凿岩平巷钻凿以切割天井为自由面的拉槽平行中深孔,拉槽中深孔的参数为:排距1.0 m,孔底距1.0 m。

其次在切割穿脉钻凿以切割槽为自由面的扇形中深孔,扇形中深孔的参数为:排距1.2 m,孔底距2.0～2.4 m。

最后在堑沟平巷和分段凿岩平巷钻凿以切割穿脉爆破所形成的补偿空间为自由面的扇形中深孔,扇形中深孔的参数为:排距1.2 m,孔底距2.0～2.4 m。

4.2 装药爆破

用2#岩石抗水铵锑炸药为回采爆破炸药,采用BQF-100型风动装药器装药,为了更好地利用炸药能量,实现装药机械化,减少装药回弹,利用2#岩石抗水铵锑炸药防水的特点,将炸药中加入2%的清水,以增加炸药的粘性和密度,加水后,炸药密度为1.089 g/cm3,殉爆距离在30 mm左右。

装药前先用压风清洗炮孔,然后测量孔深、倾角及偏差情况。按照现场实测,调整设计装药量和起爆顺序,按调整后的设计要求进行装药。

装药器由4人操作,1人上药,1人操作排料阀及搅拌,2人配合持输药管及安放导爆索与非电导爆管。装药器内每次装药不多于100 kg。

每孔导爆索随2#岩石抗水铵锑散装炸药装到孔底,装药管应捅到孔底后再拉回20 cm后方可装药,孔口留2.0 m不装药,由导爆管和硝铵筒状药卷做成的起爆药包装在孔口,并用木楔塞紧固定,最后用炮泥堵塞20 cm。

采用非电毫秒导爆管及导爆索连接,以形成复式爆破网络,每排孔用导爆索连接,组成导爆索副起爆网络;起爆药包内的微差导爆管与主导爆索连接,组成主起爆网络,每排孔导爆索连接采用三角搭接,尽量靠近巷道帮顶,起爆导爆管与主起爆导爆索搭接,搭接长度不小于20 cm,方向与传爆方向相反。

装药时值得注意的是:务必要清除炮眼中的岩石碎块和积水,在用炮棍压实药包和炮泥时,应注意防止破坏导爆管和雷管的根线,在潮湿或积水的炮眼中,起爆药包外面应涂上一层黄油或绝缘套药包。爆破时以通风切割上山为自由面,沿采场全断面拉开。采场全断面拉开后即可进行分次爆破。

在同一垂直方向上的各分段一起爆破,每次每分段爆破3～5排,但上分段应超前下分段1～2排。

4.3 出 矿

崩下的矿石落入由堑沟平巷形成的堑沟内,再经斗川进入电耙道,用2DPJ-55型的电耙(耙斗容积为0.55 m3)将电耙道内的矿石耙入溜井,控制溜井底部的振动放矿机,将矿石放到装矿穿脉的矿车中。

电耙绞车安置在电耙硐室内,用短锚杆和坑木固定。

电耙道沿矿体走向布置,如果电耙道远远超过30 m的最佳耙矿距离时,建议把一条耙道只有一条溜井矿、一个耙矿方向的方案改为一条耙道具有两条溜井、两个耙矿方向的优化方案,这样有效地缩短了耙矿距离,大大提高了电耙耙矿效率,具体操作是在耙道两头各设计一条装矿穿脉以构成电耙向两边耙矿形式。

4.4 支 护

根据黄沙坪矿矿岩条件,必须对巷道顶板节理裂隙比较发育的采场进行护顶。护顶方法由客观实际情况确定。

4.5 充 填

出矿完毕后,用混凝土封住斗川底部,嗣后利用废石一次充填采空区。

在上中段充填穿脉内利用矿车翻充废石处理采空区,为解决废石充填在采空区只能形成半个圆锥体,空区废石充填量受到很大的限制这一大难题,应采取如下措施:

1.将充填穿脉掘进穿过矿体且相距15 m布置一条,这样位于阶段充填穿脉下面、且与充填穿脉贯通的空区可以采用矿车直接翻充。

2.翻充充满后,将铁路接入空区继续翻充,直至充满。此法充填平巷顶板距岩碴2.5 m左右,不能接顶。为保证充填安全,铁路每隔10 m用木垛支撑,铁路下部每间隔2 m用钢梁固定,钢梁用钢丝绳吊在空区顶板上,钢梁铺上厚5 cm的木板,形成翻车平台,人员站在翻车平台上翻车。为了破坏废石充填在采空区所形成的圆锥体和使废石充填尽可能地接顶,从而保证底柱回采的安全,可在充填穿脉的废石堆上采用Y Q-100潜孔钻机钻下向孔,装药爆破。

4.6 通 风

新鲜风流由下阶段运输平巷,经装矿穿脉、联络天井、联络道、电耙硐室、电耙道、斗川、堑沟平巷进入工作面。为了避免上下风流混淆,采用分段集中凿岩(全部炮孔打完),分次爆破,使出矿污风不影响凿岩工作。采场污风经工作面,由通风切割上山和充填穿脉排入上阶段运输平巷。

4.7 主要技术经济指标

矿房回采主要技术经济指标列于表2。

5 底柱回采

5.1 回采方案

底柱回采采用无底柱分层崩落法。

电耙道以上底柱回采时以电耙道作为回采进路进行退采、浅孔或中深孔爆破落矿,采下矿石由电耙道、装矿穿脉装入矿车运走。

电耙道以下底柱以充填穿脉作为回采进路进行退采、浅孔或中深孔爆破落矿,采下矿石由充填穿脉装入矿车运走。

5.2 凿岩爆破

分层高度为6～7 m,进路间距为6～7 m,采用YGZ-90型凿岩机凿扇形孔,局部浅孔及缓倾斜孔用YSP-45型凿岩机辅助配合,装药方式以装药器为主,辅以人工装药;使用普通岩石炸药,采用导爆索及非电导爆雷管复式起爆,进行同排同段爆破。

表2 矿房回采主要技术经济指标

6 房间柱处理

由于黄沙坪矿地表不允许陷落,矿岩稳固,采空区采用废石干式充填,为了防止大面积充填不接顶而引起顶板塌落,同时也为防止矿房回采时充填废石混入而引起的贫化,房间柱保留。

[1] 于润沧.采矿工程师手册[M].北京:冶金工业出版社,2009.

[2] 解世俊.采矿手册(第四卷)[M].北京:冶金工业出版社,2006.

Abstract:The paper analyzed the insufficiency of traditionally horizontal separation filling method which was used in Huangshaping mining industry.It detailedly introduced the subsequently dry-filling mining method’s points,structure sizes, the mining cut construction,and the treatment schemes for the re-mining,and the rooms,columns at the end of the stope.The industrial practice indicates that the subsequently dry-filling mining method is the better way to re-mine multmetal safely,effectively.The filling mining can be popularized in the similar mining industry.

Key words:incorporative middle mine laneway;section excavation;emptying subsection stope;subsequent backfilling

The Subsequently Dry-filling Mining Method of Emptying Stope Using in the Incorporative Middle Subsection Laneway

HU Xun-hua,CHEN Lin-bing
(Hunan Nonferrous Metals Xintianling Wolfram Mine Co.,Ltd,Chenzhou424421,China)

TD231.6

A

1003-5540(2011)04-0001-04

2011-06-05

胡训华(1975-),男,工程师,主要从事采矿技术管理工作。