琅琊山铜矿废石充填技术的探索与实践

乔小明

（滁州铜鑫矿业有限责任公司， 安徽滁州市 239000）

琅琊山铜矿废石充填技术的探索与实践

乔小明

（滁州铜鑫矿业有限责任公司， 安徽滁州市 239000）

琅琊山铜矿根据矿体开采条件及矿山实际情况，研究试验了废石充填法，详细阐述了其采场结构及回采工艺。该法不仅缓解了采充矛盾，解决了充填料不足的问题，同时减少了地表废石场地的占用，每年可创造100多万元的经济效益。

废石充填；上向水平分层充填法；绿色矿山；回采工艺

滁州铜鑫矿业有限责任公司（以下简称琅琊山铜矿）位于安徽省东部滁州市西城区，是安徽省琅琊山矿业总公司的核心子公司，其前身为滁县铜矿，1958年建矿，2002年改制为国有控股公司，目前年生产能力30万t。近年矿山在资源综合利用方面坚持探索、优化生产布局与流程，充分利用一切矿产资源，特别加强了尾砂的综合利用开发研究。利用尾砂替代石英砂，生产加气砼砌块及蒸压灰砂砖等试验及利用尾砂作为水泥添加料的研究均获得成功。尾砂已经变废为宝，再把其全部用作充填材料已经不合时宜，但是矿山充填材料还存在很大的缺口，同时为了保护环境、解决废石不出窿的问题，公司对废石充填技术在矿山的应用进行了研究试验。

1 废石充填的总体思路

废石充填主要利用采场及掘进废石作为充填料，同时配以适量的尾砂及胶结体。矿山实际生产能力为1000t／d左右，年产矿石量约为28万t，废石4～5万t。本矿废石充填的目标是在废石利用上，形成了“废石不出窿”的采矿新局面，除少量因尾砂坝堆坝需要外，其他废石全部倒入采场做充填料。各中段废石充填利用流程见图1。

由于矿山回采采场主要集中在－285m中段，因此首先考虑废石主要充入该中段采场。－125m中段废石由各出窿点装车，用3t电机车牵引0.7 m3翻转式矿车组运至下一个中段采场充填井卸载（作充填料）或倒入18线废石溜井；－185m中段废石由各出窿点装车，同样组运至下一个中段采场充填井卸载（作充填料）或倒入18线废石溜井、12线废石溜井；－245m中段溜井中的废石由震动给矿机装车，组运至下一个中段采场充填井卸载（作充填料）；－245m中段的废石组运至下一个中段采场充填井卸载（作充填料），－285m中段、－325m中段出窿废石组运至深部17线废石溜井卸载；－365m中段废石组运到－365m盲主井车场，由－245m中段盲井车场转运至采场充填井进入－285m中段采场作充填料。

图1 废石充填流程

2 废石充填试验

矿山主要采用上向水平分层充填法。该方法能够较好地控制地压，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，并可有效地保护采场环境，防止地表塌陷，改善地下采矿环境。

2.1 试验矿块构成要素

93＃7矿体在－285m中段由93＃71、93＃72、93＃73及93＃74四个矿体组成，在平面上沿走向侧列分布，雁形排列。矿体形态为透镜状、囊状、扁豆状，矿体与围岩界线较清晰，属于闪长玢岩与灰岩正接触带成矿，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。主要矿石矿物为黄铜矿，斑铜矿。总揭露面积为984m2，走向长约110m，平均宽约9m，平均品位1.76%。93＃7矿体走向南北、倾向东，倾角60°～80°，侧伏方向为北东，侧伏角45°左右。－285m中段93＃7矿体已开采至－263 m。考虑到工程需要及安全、经济因素，改造原有充填井兼做废石充填井。

2.2 采矿方法选择及采准布置

根据矿山成功经验，93＃7矿体仍采用上向水平分层充填采矿法进行回采。采用脉内采准方式，底板运输道垂直走向布置，然后利用底板运输道施工矿内沿，确定矿体分布情况后，进行拉底层回采工作。回采结束后，要铺设钢砼假底0.5m左右（作为下个中段回收矿体顶柱的人工假顶）。同时顺路布置Φ1.8m的行人通风天井3条；Φ2.0m的放矿漏斗3个；Φ0.5m的滤水井和Φ2.0m的充填井各1条，其中底板运输道穿脉部分要立模浇灌混凝土假巷。

2.3 回采工艺

矿体回采分为矿房与矿柱回采两部分，矿房回采自下而上按水平分层进行，除拉底层采后控顶高为6.5m左右，其余各层采后控顶高度控制在5.5 m左右，具体高度视采场安全状况而定。用YT－28或7655型气腿式凿岩机向上挑顶或压顶落矿进行分层回采，每次落矿高度2.5～3.5m，采场内使用电耙或风动装岩机出矿，出矿结束后，进行充填，要求充填后保留2.5m左右控顶距。待矿房最后一个分层回采结束后，采用胶结充填的方式接顶，最后通过进路回采方式回收5～6m顶柱。

2.4 通风

利用采场充填井、－245m中段回风巷、－285 m中段大巷及采场人道形成通风回路。新鲜风流由－285m中段大巷经采场底板运输巷经行人通风天井进入采场内，污风经由充填井进入上部中段回风系统排至地表。

2.5 充填

采用废石－尾砂结合充填法。回采结束后，先施工混凝土漏斗人道至设计高度，然后待混凝土工程达到强度后实施废石充填工作。废石通过矿车运输到达93＃7采场充填井，通过充填井倒入采场，在采场内通过装运机倒运平铺在采场内，高度达到约2.5m，剩余50cm采用尾砂充填，待水滤干后进入下一分层回采工作，如图2所示。

图2 93＃7采场废石充填示意

3 废石充填试验效果与改进方向

3.1 废石充填效果

琅琊山铜矿自2011年上半年以来，主要加强对采空区充填研究与废石充填的管理，严格按《琅琊山铜矿废石充填试验方案》进行现场废石的充填管理协调工作。除利用－285m以上各中段产生的废石外，还充分利用下部中段开拓的废石，对－285m中段试验的采空区进行充填，较好地缓解了采充矛盾和废石排放的难题；在充填管理中，通过补充部分充填措施工程，现场协调，使上部废石从－245m中段废石溜井放出就近充入采空区；同时下部废石从盲主井提升至－245m中段后直接拉出充填至－285 m中段采场。上下各中段废石互相补充，有力地解决了废石充填的问题，降低了矿山生产成本。实践证明，废石充填工艺安全可靠、技术可行、经济合理、效果显著，应大力推广，为采充平衡提供强有力的技术支持，同时为建设节约型和绿色矿山的发展目标奠定坚实的基础。

根据琅琊山铜矿井下生产进度，年充填空区体积约为10万m3，与利用水泥尾砂胶结充填相比，废石－尾砂（胶结）充填降低充填成本15.76元／m3，其中年废石充填约为5万t（1.8万m3），矿山每年可节约充填资金28.37万元，同时节约提升费用1 01.85万元，投入费用约10万元（废石充填井施工及原有充填井改扩建），每年共计节省120.22万元。同时节约的尾砂用于蒸压灰砂砖的制造，产生可观的经济效益。

3.2 充填方法的改进方向

（1）充填材料还是以尾砂为主，同时要加强废石充填工作的推广力度，同时制定合理的作业顺序防止废石充填影响尾砂充填，保持采充平衡。

（2）继续加大对废石充填的现场管理，及时满足采空区充填的需要；技术部门认真研究井下采场循环顺序，为废石充填提供便利。

（3）进一步试验研究废石与尾砂、废石与胶结体的充填比，找到经济合理的比值，使废石充填工作不影响下分层回采及出矿。

（4）试验比较电耙与风动装岩机等设备在采场废石充填中的工作能力，找到合适的平场设备，提高废石充填效率。

4 结 论

井下废石充填法是琅琊山铜矿根据矿山生产现状及建设绿色矿山的思路，通过工程技术人员的设计、讨论、自行试验实施的。虽然使用废石充填法还要多施工1条充填井，增加了一定的投入，但是该方法的成功运用不但每年能为琅琊山铜矿创造100多万元的经济效益，同时也缓解了井下采充失调的突出矛盾。通过废石充填，建立废石不出井系统，不仅缓解了提升运输的紧张状态，而且减少了地表废石场地的占用，保护了自然环境，取得了显著的社会效益和经济效益。

［1］谢世俊.金属矿床地下开采［M］.北京：冶金工业出版社，2007：295－296.

［2］《采矿手册》编委会.采矿手册［M］.北京：冶金工业出版社，1988.

［3］马正位，乔登攀，魏学松，等.上向水平分层废石充填法在东大山铁矿的应用［J］.有色金属（矿山部分），2009，61（3）：3－5.

［4］吴东旭，刘 让，舒为民.大红山铜矿废石充填工艺的实践［J］.采矿技术，2006，6（3）：192－194.

［5］曾庆友.人工假底上向分层废石充填法在玉水硫铜矿的应用［J］.采矿技术，2010，10（4）：17－19.

2011－09－22）

乔小明（1984－），男，江苏新沂人，助理工程师，主要从事采矿、爆破技术管理工作，Email：cumtmm＠163.com。