胡八庄金矿上盘不稳固矿体开采技术研究

2011-10-13秦忠虎曹善川赵兴东

采矿技术 2011年2期

关键词：矿法贫化矿房

秦忠虎，曹善川，赵兴东

(东北大学，辽宁沈阳 110819)

胡八庄金矿上盘不稳固矿体开采技术研究

秦忠虎，曹善川，赵兴东

(东北大学，辽宁沈阳 110819)

胡八庄金矿的矿体为上盘不稳固矿体，在采用无底柱浅孔留矿法时，顶板破碎易掉，片帮、冒顶时常发生，出矿损失率、二次贫化率也随之增大，给生产、安全造成很多隐患和困难。针对此种情况，提出采用上向水平分层干式充填采矿法，该工艺大大地提高了矿石回采率、回采进度及工人工作的安全性，可在相似地质条件的矿山推广应用。

不稳固薄矿体;上向水平分层干式充填;损失率;贫化率

1 矿体地质赋存条件

胡八庄矿区隶属于山东金洲集团富岭矿业有限公司。区内矿体主要为含金石英脉，局部为蚀变岩，主要有3条含金矿体，编号Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号。

+5 m中段VI－2矿体，现已控制矿体长度50 m，69线向北40 m处尖灭，向南10 m处尖灭，矿体走向5°，倾角60°，矿体下盘为蚀变花岗岩，较稳固;上盘为煌斑岩，厚度1～4 m，极不稳固。

目前，矿区井下最大开采深度已至－140 m标高，共计3个井作业，分别为69线井、82线井、79线井，主要开采的矿体为V脉和VI脉。现井下保有地质储量12万t，其中Ⅴ号脉7万t，Ⅵ号脉5万t。

在－140 m中段81线现有坑道已控制矿体长度40 m，厚度2 ～2．5 m。矿体连续，倾角 60°，走向20°。矿体上盘存在2～2．5 m的煌斑岩破碎带，非常不稳固，为下一步开采带来非常大的困难。

2 原用的采矿方法及存在的问题

胡八庄矿区井下采矿一直沿用无底柱浅孔留矿法，矿块生产能力35 t/d。前期，在69线井 +35，+70 m中段VI－2号矿体已有矿房回采过程中采场顶板和上盘围岩因脉岩穿插、节理发育、破碎，矿体倾角缓倾近60°等诸多原因造成冒顶、沉(片)帮现象发生频率增加，矿房上盘围岩沉(片)帮厚度有时高达2～3．5 m，沉(片)帮长度几近矿房总长，随矿房回采高度上升沉(片)帮现象逐渐严重，因而造成回采过程中矿石贫化率大幅增加(最高可达50%)，出矿损失率、二次贫化率随之增大，给生产、安全造成很多隐患和困难。前阶段为解决以上问题也多方考证、多次试验，但效果均不理想，始终无法解决围岩沉片帮的问题。

浅孔留矿法矿房从下而上逐层回采，每次崩下的矿石利用自重暂时只放出1/3左右，而其余的矿石存留于采空场中，用以支护两盘岩石和便于工人站在其上继续进行下一循环作业。留矿采矿法采场内暂留的矿石在回采矿房过程中是经常移动的，因而不能作为地压管理的主要手段。

矿山多年生产实践表明，原用的无底柱浅孔留矿法主要存在以下问题:

(1)应用浅孔留矿法进行回采上盘不稳固矿体时，造成上盘经常冒落，矿石损失率和二次贫化率较大，给生产、安全造成很多隐患和困难;

(2)在大量放矿时，矿体不能被完全放出，导致了大量的资源浪费;

EM断路器产生的热量主要源于其内部脱扣器和触头等导体的通电热效应，并通过热的3种传递方式由自身传导到周围空气中。其传热过程如图2所示。当EM断路器有负荷电流流过时，由焦耳定律可知，EM断路器的火线(L)和零线(N)回路的电能功耗转化为热能。热能经导体、内部气隙与外壳间的热对流以及导体与外壳间的热辐射，被传到外壳金属部分的内壁上。外壳内壁的累积热量通过热传导传递至外壳表面，最后经由外壳与周围空气间的热辐射和热对流，把热量传到周围的空气中。当负载电流、空气温度等条件不发生变化，热量的产生和耗散相等时，温度场达到平衡。

(3)浅孔留矿法的作业机械化程度不高，人工平场工作量大;

(4)冒落和片帮的大块围岩会堵塞溜井，给大量放矿造成了很大的困难。

3 采矿方法改进

在胡八庄矿区通过现场实地调查，收集矿岩试样及其相关地质资料，在实验室对试样的物理力学性质进行了详细的分析，结合现场实际情况，对矿岩稳定性进行定性分级，并结合矿体赋存条件，选择了干式充填采矿法(如图1所示)。

3．1 采场布置及结构参数

2个矿房同时回采，充填1#矿房时回采2#矿房，矿房沿走向布置，矿房长分别为37 m和39 m，宽度为矿体的厚度，矿体倾角51°，阶段高度为30 m，矿房斜长约40 m。联络道间距均为5 m，不留顶柱，留5 m厚的底柱，间柱宽度为6 m。每分层回采2 m，然后进行充填。

3．2 采准切割工程布置

图1 胡八庄金矿上盘不稳固矿体干式充填采矿法

(1)底部结构。在5 m厚的底柱内，2个矿房中分别凿直径为1．3 m的放矿溜井，并架设放矿漏斗。

(2)切割拉底方案。连通第一层联络道，形成拉底空间。

(3)掘进充填井。由于矿体比较薄，并且矿房也不是很长，所以每个矿房内布置1条充填井，充填井沿矿体上掘至－110 m中段，断面1．6 m×1．8 m。

(5)联络道布置。沿天井向上每5 m向采场掘进一穿脉联络道。为保证回采贯通，联络道穿过矿体，一是起探矿作用，二是用作行人联络道和采场通风道，联络道断面1．6 m×1．8 m，此外，电耙绞车设置在联络道内。

3．3 回采充填工作

1#矿房和2#矿房同时回采，每个矿房各设1条充填井和1条矿石溜井。回采自下而上进行，每次爆破后，从溜井放出所有矿石，搭建直径为1．3 m的钢溜井，然后通过充填井向矿房中放入废石，并用电耙整平，最后在充填的废石料表面铺设0．2 m厚、强度5～8 MPa的混凝土。从右向左依次回采，当采完1#矿房时，对1#矿房进行充填，然后回采2#矿房，采完2#矿房，对其进行充填，同时回采1#矿房。依次交替采充，互不干扰，节省了充填体凝固的等待时间，提高了工作效率。

依次自下而上沿着斜向向上推进至矿块的顶部。随着回采的进行，将电耙绞车向上一层联络道转移。充填料主要来自－110 m中段掘进所产出的废石。

3．4 落矿与出矿

采用7655型凿岩机，站在爆堆上打上向倾斜炮孔，孔径42 mm，孔深2 m，排距0．5 m。使用铵油炸药或乳化炸药卷进行爆破，采用微差导爆管雷管起爆。

该方案直接采用下盘溜井出矿，矿石溜至出矿巷道，通过放矿漏斗装车。

3．5 通风与排水

新鲜风流由下盘阶段运输平巷进入通风行人天井，通过联络道进入采场，污风通过充填回风天井进入上中段的回风巷道。

中段排水由马头门、车场和石门巷水沟流入中段天井，再由天井倒段至－350 m中段水仓，经水仓一次排水至地表。