两步骤分段空场嗣后充填采矿法充填体混入研究

2017-04-13王爱民

采矿技术 2017年2期

关键词：矿房矿柱采场

王爱民

(河北崇礼紫金矿业有限责任公司，河北崇礼县 076350)

两步骤分段空场嗣后充填采矿法充填体混入研究

王爱民

(河北崇礼紫金矿业有限责任公司，河北崇礼县 076350)

东坪金矿井下厚大矿体采用两步骤分段空场嗣后充填采矿法，在矿房回采过程中，矿柱尾砂充填体不同程度混入采下的矿石中，增加了采矿贫化率，并导致选厂矿浆pH值变大，浮选跑槽，尾矿品位居高不下，选矿回收率降低等问题。通过原因分析，提出了“钻”“探”结合、预留矿壁等多种措施使混入率由15%降低到2%以下，有效减少了充填体混入，降低了矿石损失率和贫化率，取得了显著的经济效益。

嗣后充填；爆破震动；充填体；矿壁

1 概述

东坪金矿井下厚大矿体主要采用两步骤分段空场嗣后充填采矿法，矿块垂直矿体走向布置，长为矿体的水平厚度，宽30 m，矿柱宽10 m，矿房宽20 m；底柱10 m(含巷道)，分段高10 m，中段高度40 m；底部结构采用堑沟底部结构，铲运机出矿。一步骤先回采10 m宽矿柱，尾砂胶结充填后，二步骤再回采20 m矿房采场。目前所用的采矿方法在东坪金矿工艺成熟，操作便捷。

东坪金矿在回采二步骤矿房时，矿柱尾砂充填体不同程度混入采下的矿石中，导致选厂矿浆pH值变大，浮选跑槽，选矿回收率降低，尾矿品位居高不下，最高达到0.8～0.9 g/t，造成了严重的经济损失。选厂技术人员通过分析研究，最终确定是由于入选原矿中混入充填体，造成矿浆pH值变大，并呈不稳定变化，影响了整个浮选工艺。因此，为保持浮选工艺稳定，提高选矿回收率，必须减少原矿中充填体的混入。

2 充填体混入的原因分析

针对原矿中混入充填体的问题，通过对整个回采工艺、现场作业各环节进行仔细研究分析后，得出充填体混入的主要原因有以下几点：

(1) 充填体强度不达标。根据对矿房回采过程中，片帮落入采场中的充填体强度的分析结果，发现充填体强度没有达到设计强度，造成一步骤胶结充填的矿柱固结性不强，矿房回采时导致矿柱部分充填体塌落。

(2) 一步骤矿柱回采超挖。一步骤矿柱回采时，在裂隙及结构面发育的地方，由于矿体不稳固，实际爆下的矿体范围超出了矿柱的设计范围，即一步骤矿柱回采时超挖了二步骤矿房开采范围。一步骤回采后，由于没有对矿柱回采后的空区进行测量，造成二步骤回采时，设计炮孔进入到充填体里面，从而导致二步骤回采时爆下一步骤超挖部分的充填体，造成矿石的贫化。

(3) 爆破震动破坏矿柱充填体。矿房采场回采时，通过现场观察，矿柱充填体有被爆破震动破坏的现象，在矿房回采周期内，矿柱充填体因爆破震动原因，完整性受到影响，部分充填体脱落混入崩落矿石中，导致回采的二次贫化。

(4) 充填跑浆及管理不到位导致回采贫化。由于裂隙发育，充填矿柱采场时容易出现跑浆现象，在矿房各分层凿岩巷道中出现大量充填体，由于管理不到位，跑浆充填体未得到有效的处理，随着放炮一起混入矿石中；另外，在充填一步骤矿柱采场时，部分二步骤采场中探矿穿脉也被充填，没有对其进行有效的处理，出矿时，随矿石被铲运至溜井运至选厂。

3 解决充填体混入的方法研究

3.1 优化充填体配比，提高充填体强度

为尽量模拟井下的实际环境，在井下进行充填体配比及养护试验。分别测试了1∶6，1∶8，1∶10等灰砂比在7，14，28 d以及更长养护时间内的充填体单轴抗压强度。

试验结果表明，1∶10的充填体单轴抗压强度尚未达到室内实验时的1.5 MPa，充填料浆浓度对充填体强度影响较大，高浓度料浆充填体强度大，因此，充填时，在保证自流的情况下，需尽量提高充填体的浓度；此外，充填体强度随养护时间的延长而逐渐增大，特别是在28 d内强度提高较快。因此，在回采二步骤采场时，应提前做好一步骤采场的充填，确保矿柱充填体充足的养护时间，保证充填体强度。水泥强度越大充填体强度也越大，试验中，采用标号42.5复合硅酸盐水泥、1∶6灰砂比的充填体强度高于采用标号32.5复合硅酸盐水泥、1∶4灰砂比的充填体强度(见图1～图2)，综合成本测算，为保证矿柱充填体的整体稳定性及完整性，可适当降低灰砂比1∶10的充填体高度。

图1 标号32.5水泥、1∶4灰砂比的充填体强度曲线

图2 标号42.5水泥、1∶6灰砂比的充填体强度曲线

3.2 “钻”“探”结合，确定矿房边界

针对矿柱采场超挖问题，二步骤回采时，通过“钻”“探”结合方式，确定矿房实际边界，重现圈定矿房。每个分层每隔9.80 m设计中深孔探孔重新圈定矿房边界，探孔在剖面上尽量保证在一条直线上，有利于进行后续圈定边界工作，探孔在底部处理后，可作为爆破的中深孔钻孔利用，做到“钻”“探”结合，节约工程。同时施工过程中，设计人员到井下进行跟班作业，确保记录每排探孔真实的施工距离，在到达设计终孔边界，没有见到充填体时，进行探孔加深，直至打到充填体；根据探孔情况，重新圈定矿房的边界，再进行合理的中深孔炮孔设计，这样可以精准的确定矿房爆破界限，尽量保证不爆下充填体。同时，还可以回收原来矿柱采场由于放炮不到位而损失的矿石。

3.3 预留矿壁，保护矿柱充填体

针对放炮过程中，爆破震动破坏矿柱采场充填稳定导致充填体混入的问题，提出预留矿壁，保护矿柱充填体的措施。为保护矿柱，避免预留矿壁造成矿体损失，试验设计了0.5，0.7，0.8，1.0 m四组试验，在1224中段15S-28采场分别进行了留0.5 m矿壁试验以及留1.0 m矿壁试验、在1264中段17S-8采场分别进行了留0.7 m矿壁试验以及留0.8 m矿壁试验。通过观察并统计各组试验条件下的充填体破坏及混入情况，以及矿体损失率，结果表明，在矿壁留0.7 m厚的情况下，既能有效地保护好矿柱充填体，又不影响矿房回采。

3.4 加强管理，预防跑浆

针对充填体出现跑浆，在矿房各分层凿岩巷道中出现大量充填体的问题，采取对采矿班组加强管理。二步骤回采前，必须清理完各个分层的充填体，包括以前探矿穿脉的充填体，经技术人员验收合格后，方可进行中深孔爆破作业；加强对出矿工人的培训教育，制定奖惩制度，保证在充填体混入较多时，及时进行矿碴的分离，避免出矿时大量充填体混入矿石中。