新民金矿采空区充填方法的研究与探讨
2019-02-09靳舒博
靳舒博
(辽宁省第四地质大队有限责任公司,辽宁 阜新 123000)
新民金矿现开采三个中段,分别是223m中段、180m中段、140m中段,各中段采用分段凿岩阶段空场采矿法,阶段高40m,矿块长50m,凿岩分段高10m,底柱高7m,顶柱高4m,间柱宽10m。先开掘间柱天井,再开凿底部结构漏斗或崭沟;利用天井联络道开凿分段凿岩巷道等,然后掘进切割天井及切割巷道。矿房回采结束后根据生产需求进行矿柱回采和采空区充填,设计采用碎石胶结充填处理采空区后,利用原有矿柱内天井工程,采用碎石胶结分段采矿法进行回采。
2 空区充填方法选择及方案
1 地质条件及采空区现状
1.1 地质情况
金矿体赋存标高在+100m~+310m之间,含矿岩性为蚀变的长英质糜棱岩和蚀变的黑云斜长糜棱岩,岩石的片理、面理较发育,但都为闭合型,RQD值多在75%以上。区内断裂构造较发育,F1断裂位于矿体上盘,在39线距矿体较近,走向近东西,倾向5°~20°,倾角25°~80°,长1km,宽1m~10m,局部闭合。
金矿体顶、底板岩层较稳定,在岩土工程地质特征值内摩擦角C=45°,粘聚力Q=54MPa,干(PC)抗压强度175MPa,软化系数0.85(kb)。
综上所述,该矿区工程地质条件中等。
1.2 采空区现状
目前矿山已完成开拓有3个中段:223中段;180中段;140中段。已采完的矿房形成采空区,三个中段采空区均有分布。223中段分布12个矿房形成的采空区;180中段分布10个矿房形成的采空区;140中段分布5个矿房形成的采空区,总采空区体积约在25.8万立方米左右。采空区现阶段没有进行充填处理。
2.1 充填方法选择
新民金矿从矿体赋存条件看,开采范围内矿体具有如下特点:①T1主矿体平均倾角在39°~88°,属倾斜、急倾斜矿体;②T1主矿体平均厚度在16.97m,最大73.64m,属中厚矿体;③围岩岩体稳固;④地表不允许塌陷;⑤矿石无自燃和粘结现象,矿石品位1.62×10-6,价值中等。
上述开采技术条件表明:矿体周边围岩完整度较好,坚硬稳固,矿体局部具分支复合、膨胀夹缩的特点。T1主矿体长1460m,水平厚1.00m~73.64m。矿体总体产状:走向东西,倾向北,倾角39°~88°,采用分段空场嗣后充填法开采。
对上部223、180m两个中段内原有阶段空场法留下的矿柱,设计采用碎石胶结充填处理采空区后,利用原有矿柱内天井工程,采用碎石胶结分段采矿法进行回采。
对其它厚度小于5m的少量矿体地段,采用浅孔留矿嗣后废石充填采矿方法进行回采。
经统计分段空场嗣后充填采矿法和浅孔留矿嗣后充填法所占比例约为75%,分段胶结充填法所占比例约为25%。
2.2 充填采矿方法
(1)分段空场嗣后充填采矿法。①矿块布置及结构参数。矿体厚度大于20m时矿块垂直走向布置;矿体厚度小于20m,矿块沿走向布置,长40m,高为中段高度,矿块两端设人行通风天井。留设顶柱高3m~4m,间柱6m,底柱5m,分段高度10m~12m。②采准切割。阶段运输巷道布置在脉外,通过穿脉与脉内天井、出矿巷道相通,行人通风天井布置在矿柱中,服务两个矿块,作为通风、行人、运输材料的通道;天井用分段横巷与分段凿岩巷道相通,每个分段设置一个分段凿岩巷道,分段凿岩巷道布置在矿体下盘。
出矿巷道和出矿进路位于最下分段的底部,出矿进路间距7m~8m,出矿巷道布置在矿体下盘,巷道内每两个矿块中间布置一个采场溜井。在出矿进路内沿矿体水平厚度形成拉底水平,布置切割上山;切割上山布置在矿体中央,切割横巷布置在矿块中间,与切割上山相通,用于凿岩、爆破、形成切割槽。
采切设备:水平巷道、斜坡道掘进采用Boomer281单臂液压凿岩台车凿岩,使用ACY-2柴油铲运机出碴,工作面进尺2.1m/班~2.29m/班,效率1900m/台年~2100m/台年,小断面平巷的施工设备,选择使用YT-27凿岩机,工作面进尺1.8m/班。垂直巷道掘进采用YSP-45凿岩机凿岩,工作面进尺1m/班。作面配JK58-1No.4型局扇辅助加强通风。
(2)分段胶结充填采矿法。①矿柱回采。分段空场法采场利用废石胶结充填以后,对矿房间柱和部分顶底柱进行回采。利用矿房间柱内下部人行通风井作为人行、通风通道和矿石溜井,自分段联络巷道内分段后退式回采矿柱,采用YGZ-90型凿岩机自分段联络巷道内向上打扇形炮孔,侧向崩矿,非电起爆采,利用电耙将矿石运搬至溜井下放至中段巷道内的矿车。一个分段矿柱矿石回采结束后,利用上部通风人行井内的充填管路进行废石胶结充填,同时顺路架设下部人行通风井和溜井至下一个分段采场生产能力100t/d~130t/d。②矿块通风。设计采场原则上利用矿井主风流进行通风,新鲜风流由穿脉或沿脉平巷、人行通风天井进入采场,污风由另一侧人行通风天井回到上中段回风巷,由回风井排出地表。每个采场配备1台JK58-1No.4型局扇进行加强和辅助通风。
2.3 胶结充填工艺流程
T1充填采用碎石水泥浆胶结充填法进行充填,碎石为经破碎至-40mm的自然级配的石子,碎石充填料的来源为露天排土场废石,主要由黑糜棱岩组成,体重2.76t/m3,自然安息交45度左右。
排土场废石经汽车运输至破碎站老虎口,块度要求不超过500mm。粗碎采用PE600×900型破碎机,该破碎机排料口为125mm,最大排料块度200mm,粗碎石用皮带运输机送至PYY-BT1650型圆锥破碎机进行中细碎,该破碎机排料口为40mm。破碎完的碎石再经皮带运输机送至2m×2m的碎石溜井内,有效储存碎石量460m3。
水泥浆制备及输送中,用散装水泥罐车将散装PO32.5号普通硅酸盐水泥运至搅拌站并压至水泥仓内,仓内水泥通过安装在其下部的螺旋给料机输送至Φ1.5m搅拌筒中,与此同时加入水,将其搅拌成浓度为40%~55%的水泥浆,制备好的水泥浆从充填钻孔中1.5寸充填管道自流至采空区充填口,浇至充填碎石上。碎石溜井内的碎石,通过安放其底部的振动放矿机,放至四轮矿车内,由四轮矿车将碎石充填料送至充填采场内。
3 结论
该矿山主要应用分段空场嗣后充填采矿法,在是矿山资源短缺情况下,充分提高矿柱回收加强采空区充填是综合经济效益增加的关键。采矿区充填方案的实施,反映出矿山综合管理水平。确定合理的采空区充填方案,提高和控制矿山的综合管理水平,保证矿山生产的正常进行有明显的效果,为发展绿色矿山提供基础。