上向分层块石胶结充填房柱法在云锡松矿的应用

郭其号

【摘 要】开展废石回填采空区的工艺研究，实现排渣系统与充填系统的合理达接，构建废石不出坑或少出坑的充填系统，实现绿色采矿。运用充填法的主要特征在于充填顺序作为回采工序的一环，充填体起到了控制采场地压、支撑围岩，减小、延缓采后空区围岩的破坏和移动的作用。通过实践上向分层块石胶结充填房柱法在云锡松矿1-2矿体开采后，结果证明此方法是可行的。

【关键词】上向分层 充填 矿柱 矿房 充填顺序 分层进路

1 引言

充填法采矿回收率高、损失贫化小、有利于环保、经济效益显著，是目前矿山生产的首选工艺[1]。充填强度设计及其配合比优化是充填工艺的主要研究内容，设计强度过低，则充填体不能对地压活动进行有效控制，对井下安全生产造成隐患；设计强度过高，又会加大水泥等胶结材料的掺入量，造成不必要的、浪费问[2]。块石胶结与矿柱充填满足了回采的安全性。采矿顺序的，决定采场生产能力与搭接，提高采场作业能力。

2 地质概况

1-2矿体产于两个花岗岩突起之间的凹槽中，矿体底板及周边直接同花岗岩接触，赋存于T2g15层位中，矿体呈凹状产出，矿体形态随花岗岩起伏变化一致。矿体走向为南北走向，矿体长100米，北高南低。矿石类型致密块状硫化矿，主要元素为锡铜共生的硫化矿，且含锡品位高。

矿体东西侧以及南端侧为风化花岗岩，西侧花岗岩局部呈倒转趋势，北侧为大理岩，底板为风化花岗岩，大理岩中等稳固，花岗岩稳固性较差，矿石中等稳固。

3 开拓现状

现有工程，中段开拓平巷已施工到矿体最南端，达矿岩接触带位置，上向斜坡道已施工到三分层，在距离矿体200米处建有充填搅拌站，矿体南段有专用充填、回风巷道，整个矿体形成了完整的运输、通风、材料、充填等相关系统。

4 采矿方法

采场矿房、矿柱垂直矿体走向布置，矿房、矿柱的宽度和高度均为4米，长度为矿体厚度（图1）。水平方向上矿体从南往北依次回采矿房，垂直方向上从下往上依次分层回采（图2）。在矿体北边中段布置坡度为-8°/8°的主斜坡道通达矿体，然后由北向南沿矿体走向以及花岗岩和矿体接触带施工回采巷道到达矿体南端（图1、图3）。矿体从南往北回采，先采矿柱，再采矿房，矿柱上下对应，（回采方式为隔一采一或隔三采一）达到采充平衡。进路式回采矿石，采用楔形掏槽，采用浅孔爆破落矿，凿岩设备为YT-28型气腿式凿岩机，炮孔径为φ42mm，孔深一般为1.5～2.0m，炮孔平行布置，最小抵抗线为0.8～1.0m，炮孔间距1.0～1.5m。回采自下而上后退式回采，当超过于3米时，工作面布置成阶梯状，依次超前一定的距离，阶梯数2～3个，刷帮，挑顶的炮空夹角不得超过30°，选用药卷直径为32mm的岩石粉状乳化炸药，人工柱状不耦合装药，采用非电秒管控制起爆。采下的矿石用ST--2D铲运机直接运至出矿井装入矿车，由有轨运输设备运至中段溜井中。以上下协同开采，产量最大化为原则，整个矿体以中段一分层（为两段开采，一分层矿体已采用上向分层块石胶结充填房柱法回采，此开采工艺已基本成熟。且经过论证分析，为满足生产需要上下两部分可以同时回采，都采用上向分层块石胶结充填房柱法。

图1

图2

图3

5 充填

各分层矿体回采过程中矿柱采用混凝土充填，矿房采用废石充填采空区（废石来源于斜坡道开拓），在保证废石堆高度与顶板距离为0.5-1m的前提下再对废石堆表面进行胶结充填，充填厚度为0.5-1m。

6 经济技术指标

矿石生产能力：每层200t/d；

采场劳动生产率：70t/班；

矿石损失率：0.5%；

矿石贫化率：3%。

7 成本分析

以第二分层计算，采高4米计算，地质矿量25900吨，地质锡品位3.304%，锡金属856吨，地质铜品位0.265%，铜金属69吨。由贫化率为8%，损失率为5%，则采出矿量为26740吨，采出锡品位3.04%，锡金属813吨；采出铜品位0.244%，铜金属65吨。

按上半年品位为3%原矿锡金属价格为65130元/吨，品位为0.244%原矿铜金属价格为19000元/吨计算。则总价值为813*65130+65*19000=5418.569万元。

混凝土用量2488m？，单位成本1500元/m？，总充填成本为373.2万元，通过分摊原矿锡金属充填成本为4486元/吨，原矿铜金属充填成本为1309元/吨。废石用量2820m？，单位成本100元/m？，总充填成本为28.2万元，通过分摊原矿锡金属充填成本为339元/吨，原矿铜金属充填成本为99元/吨。按上半年原矿石平均成本350.7元/吨，总成本为26740*350.7=937.77万元，通过分摊除充填成本外原矿锡金属成本为11272元/吨，原矿铜金属成本为3288元/吨。

则原矿锡金属总成本为16097元/吨，原矿铜金属总成本为4696元/吨。

每吨锡金属利润为65130-16097=49033元；

每吨铜金属利润为19000-4696=14304元；

8 向分层块石胶结充填的评价

（1）矿石回采率较高，贫化率底，对于回采经济价值较高的矿体很适用。

（2）可以有效的控制地压，保护顶板，采场不发生陷落，开采不影响上下中段。

（3）劳动生产率大。

（4）充填增加了一部分生产成本，但是回采矿量的增加大大的弥补了这一损失。

（5）人员工作环境好，安全性高。

上向分层块石胶结充填房柱法在云锡松矿1-2矿体得到了很好的运用，为加快现代化矿山建设，采矿方法变更，运用“新技术、新设备、新工艺”推动“三新”技术，实现了生产方式转变。对与新设备相配套的采矿工艺、配套工程进行优化，通过装备、技术的集成创新，实现安全、高效、低贫损、低成本开采，促进传统型矿山向现代化矿山转变打下了夯实的基础。

参考文献：

[1]韩斌，王贤来，肖卫国.基于多元非线性回归的井下采场充填体强度顶测及评价[J]采矿与安全工程学报，2012，29（5）：714～718.

[2]卢平.确定胶结充填体强度的理论与实践[J].黄金，1992，（3）：14～19.

[3]中国有色金属工业总公司《矿山生产技术规程》起草委员会.《有色金属矿山生产技术规程》，1990.

[4]采矿手册委员会等著，采矿设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[5] 古德生等著.《现代金属矿床开采科技学技术》.北京冶金工业出版社，2006.

[6] 李建波等著.《金属矿床地下开采》（第二版）.北京冶金工业出版社，2011.