用沙坝矿段充填采矿下的探采结合研究

2012-09-13程津汉靳云川

采矿技术 2012年4期

关键词：沙坝矿段探矿

程津汉,靳云川,罗曼

(贵州开磷集团有限责任公司, 贵州开阳县 550302)

用沙坝矿段充填采矿下的探采结合研究

程津汉,靳云川,罗曼

(贵州开磷集团有限责任公司, 贵州开阳县 550302)

由于开磷集团的快速发展,对用沙坝矿段的开采进行了相应的扩能技改,以满足企业发展的需求。但开采能力的提高给矿山带来探采失衡的问题,探采矛盾将严重制约矿山生产能力和总体布局。通过对用沙坝矿段的探采结合研究,提出了行之有效的探采结合方案,以期能解决探采的矛盾。

充填采矿;生产勘探;探采矛盾;探采结合方案

1 生产现状

用沙坝矿为了实现200万t/a的生产能力,进行了扩能技改。目前,已经全面应用了充填采矿和胶带运输,已形成4个中段(1120中段至920中段)同时采矿的局面。这样的开采方式得益于充填采矿方法的充分应用,但同时也加快了开采下降的速度,致使开拓和探矿工程难以跟上采矿的步伐。

根据充填采矿方法及胶带运输方式的要求,结合用沙坝矿段的矿体赋存地质条件,选择以70～80 m高差划分开采中段,以140～160 m高差安装胶带运输系统。每个中段在走向上划分为9个开采盘区。胶带运输平巷一般布置在矿层底板脉外,尽量少转弯的同时还要考虑和矿层保持一定的安全距离。其余中段运输系统及分层采准平巷都布置在顶板白云岩内。

1120中段的保有矿量仅能维持2012年的开采,920中段已经开始回采,920中段以下的开拓工程由于受地质勘探程度不够的影响,未能提前施工。

2 以往勘探情况

2.1 地质勘探情况

1956年8月～12月,原贵州省重工业厅第五勘查队对用沙坝矿段进行了不完全踏勘。1957年4月～1958年7月,贵州省原地质局开阳队进行了初勘,并于1959年9月提交了初勘报告。1965年2月～1966年元月,贵州省原地质局102地质大队以初勘时提交的地质报告和地质图件为依据,对用沙坝矿段进行了详勘,并于1966年2月提交了详勘报告,经省储委审查批准,作为矿山设计建设和开采的依据。

根据用沙坝矿段详勘报告及采矿许可证要求,确定最低开采标高为700 m。而920～700 m标高有效控制矿体的钻孔仅有3个,导致该区域的资源储量级别较低,不能满足该地段开采设计的需要。

2.2 生产勘探情况

根据用沙坝矿段矿体及构造特征,用沙坝矿自1989年投产至今,矿山的生产勘探一直采用坑钻结合方式,坑探和坑内钻探一般以100 m间距交替布置,遇到地质构造复杂的地段则加密勘探工程。坑探采用的是断面为2 m×2 m的穿脉探矿方式,坑内钻探采用的是钻孔直径为35 mm的小型钻机。一般是在中段开拓大巷内布置垂直于矿体平均走向的水平探矿工程。这样的生产勘探方式完全能满足矿山生产能力不大时的开采需要。

多年的生产勘探及采矿经验表明,1120中段以上的地质构造相对简单、矿体厚度较稳定、矿体连续性较好。但1120中段以下,构造逐渐变得复杂、矿体的连续性遭到不同程度的破坏、矿体的厚度变化较大(出现了大量的薄矿带)。

针对日趋复杂化的矿体赋存条件和生产能力的不断提升,以及大型无轨设备和充填采矿在井下的普及应用,原来的勘探方法已显得力不从心。

3 存在的问题

在充填采矿及产能短时间大幅度提升的背景下,还遵循原有生产勘探方法,致使生产勘探严重滞后,产生了探采矛盾及其带来的一系列问题。

(1)制约开拓进度。由于用沙坝矿段920中段以下的地质勘探程度极低,不能作为开采设计的依据,于是920～700的开拓系统设计就无法完成,这将直接制约开拓进度。

(2)影响生产组织。用沙坝矿要完成每年200万t的供矿任务,至少需3个中段同时采矿,尽量让采场在纵向上集中,利于采空场的充填。若把采场大量布置在一个中段,走向战线太长,不仅不利于充填,而且生产组织难度大。若920中段以下的中段开拓系统不能尽快形成,那么必将影响下一步的生产组织。

(3)生产接替困难。采掘平衡是矿山生产正常进行的保证。预计2012年底,用沙坝矿段1120中段将闭坑,只剩下1070,990和920中段。目前990和920中段的开拓还未完全形成,920以下开拓系统还未开工建设,而开拓系统建设至少需3～5 a时间,如不及时开工建设,在现有生产能力下,必定出现采掘失衡,这将导致今后生产接替困难。

(4)限制生产能力。在生产矿山,地质储量的级别是衡量矿床勘探程度的标志,而生产矿量的级别则是采掘生产准备程度的标志。地质储量是编制矿山采掘计划的基础,地质储量的获得与级别的提高为3级生产矿量的获得提供了条件和依据;同时,采矿准备程度的提高,采矿准备工程的增加又加深了对矿床地质条件的了解,从而提高了矿床的控制程度及其储量级别。如不尽快解决探采矛盾,将导致采掘失调,无法保证2级矿量平衡(充填采矿只存在2级矿量),继而出现采场不足,严重限制生产能力的发挥和提高。

(5)影响总体布局。用沙坝矿段的年供矿量占矿业总公司的一半,供矿一旦出现问题,将直接影响总公司的总体布局与长远规划的实施,后果极为严重。

4 探采结合方案

4.1 坑内钻探与地表钻探相结合

为了解决用沙坝矿段日显突出的探采矛盾及其带来的一系列问题,有效的应对措施就是必须尽快提高探矿效率,提高920中段以下的地质勘探程度。

由于用沙坝矿段920中段为布置在底板内的最低胶带运输系统,其盘区底柱石门需掘进至顶板内约50 m,然后再布置盘区斜坡道,因此,可利用胶带转运平巷(即盘区底柱石门)顶板白云岩段布置下斜孔,勘探920中段以下约100 m垂高的矿体情况,可提供下中段开拓设计所需的地质资料。

但由于目前坑内钻探采用的是井下小型钻机(受巷道断面限制),斜孔施工最长能达到孔深150 m。所以,仅利用坑内下斜钻最深能控制800 m标高以上的矿体。然而,作为年生产能力为200万t的开拓系统整体设计,920中段以下的设计需考虑至700中段。虽然现在已有用于井下施工垂直深孔的大直径钻机,但前提是必须在矿体顶板内掘进一条脉外大断面探矿辅助巷道,而且该巷道还很少能被采矿所用。根据用沙坝矿段的矿体赋存情况,施工这样的探矿巷道每条长度在100～500 m间,不但影响探矿进度,而且井下空气质量较差,不利于施工长距离钻探;坑内钻探的优势是:成本相对较低、工期短(钻探量小)、见效快、便于管理。而地表钻探的最大优势就是可以实现多钻机同时作业,可大大缩短整体勘探时间;其缺点是成本相对较高,因地表离探矿点多在1000 m左右,故不能全用地表钻探。据此,建议仅700中段的地质勘探选择施工地表钻孔。

通过以上分析可见,要尽快提高探矿效率,建议920～800 m区间采用坑内下斜钻探,800～700 m区间采用地表钻探,实现坑内钻探与地表钻探相结合的生产勘探方式,见图1。

图1 钻探布置示意

4.2 坑探工程与采矿工程相结合

根据目前矿山的发展,每年的开拓速度都在加快,如果坑探还以小断面(2 m×2 m)的穿脉形式掘进(排碴困难),不但会影响开拓的进度,而且还跟不上采矿的需要。所以,建议布置在主开拓大巷内的坑探工程选择大断面巷道,既便于大型设备除渣,从而节省时间,又能被今后采矿所利用(比如超前疏干工程、胶带运输石门等)。

由于充填采矿的分层采准平巷均布置在顶板白云岩内,建议分层的矿房石门按探矿需要提前施工,既可起到探矿作用,及时指导脉外采准掘进的方向,又可为日后采矿节省时间。

总之,矿体及地质构造的复杂程度对选择勘探工程影响很大。对矿体相对稳定、构造相对简单的区域,建议多采用钻探方式,就能达到控制矿体的目的;针对地质条件比较复杂的地段,建议采取坑钻结合的勘探方式:用坑道探明矿体主要部位的地质构造特征,用坑内钻探控制矿体局部复杂地段,指导巷道掘进;针对地质条件极为复杂的地段,建议采取以“坑探为主,钻探为辅”的探采结合方式。