上向水平分層充填法在獲各琦銅礦

1、上向水平分層充填法在獲各琦銅礦中的實(shí)踐及應(yīng)用張永利，綦曉磊（西部礦業(yè)集團(tuán)有限公司，青海 西寧 810001）摘 要 ： 獲各琦銅礦以前主要采用淺孔留礦法采礦，鑒于資源價(jià)值、礦體和圍巖穩(wěn)定性及國(guó)家法規(guī)對(duì)采礦安全和貧損指標(biāo)的新要求，該礦試用上向水平分層充填采礦法回采。幾年的實(shí)踐取得了較好成效，積累了一些可供其他使用類(lèi)似采礦方法的礦山借鑒的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞: 經(jīng)濟(jì)價(jià)值；兩率指標(biāo)；充填法Practice and Application of Upward Horizontal Slice Stoping and Backfilling Method in Huogeqi Copper MineZhangY

2、ongLi，Qi Xiao Lei（Western Mining Group Co. , Ltd. , Xining, Qinghai 810001, china）Abstract: Huogeqi copper mine mainly used shallow hole shrinkage stopping method previously. Due to the resource value, stability of ore body and surrounding rock and the new requirements of the stations raw for the tw

3、o-rates index and safety, the mine tried to use upward horizontal slice stoping and backfilling method and is being achieved good economic and safety results after several years of practice. At the same time the mine has some experience which maybe can provide reference to other mines for solving si

4、milar problems.Key words：economic value; two-rates index; backfilling method1 地質(zhì)概況及開(kāi)采技術(shù)條件1.1地質(zhì)概況及開(kāi)采技術(shù)條件獲各琦礦田，分為一號(hào)礦床、二號(hào)礦床和三號(hào)礦床。獲各琦銅礦開(kāi)采的是獲各琦礦區(qū)的一號(hào)礦床，一號(hào)礦床主要回采號(hào)礦體，礦體長(zhǎng)1050m, 向下延伸1100m以上,傾角55 74 ，平均厚度為27m，平均品位1.38%。銅礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，走向近東西向，向南傾，礦區(qū)主構(gòu)造總體走向80 ，向南傾斜，地下涌水量小。銅礦體主要賦存于石英巖中，硬度系數(shù)8-10，銅礦體上盤(pán)圍巖為二云母石英片巖和碳質(zhì)板巖，

5、上、下盤(pán)均有破碎帶，礦巖受構(gòu)造影響不穩(wěn)固，局部極不穩(wěn)固3。2 采礦方法的選擇 礦山1750m中段以上采場(chǎng)主要采用淺孔留礦法回采，該采礦方法安全隱患大、回采過(guò)程管控困難、貧化率大、損失率高、三柱回收困難等一系列問(wèn)題在生產(chǎn)過(guò)程中逐漸暴露。由于礦石品位較高，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，該采礦方法已經(jīng)不能滿足國(guó)家綜合利用礦產(chǎn)資源法規(guī)的要求，經(jīng)礦山和長(zhǎng)沙礦山研究院的共同論證，將采礦方法變?yōu)樯舷蛩椒謱映涮罘?。3上向水平分層充填法3.1上向水平分層充填法的充填工藝流程充填工藝流程： 礦山選礦后尾砂經(jīng)濃密池沉淀后形成濃度為50%左右的尾砂底流進(jìn)入砂泵站，經(jīng)砂泵站砂泵泵至充填站砂倉(cāng)頂部旋流器分級(jí)脫水后形成濃度為65

6、%-70%左右的高濃度分級(jí)尾砂進(jìn)入砂倉(cāng)，砂倉(cāng)內(nèi)的尾砂經(jīng)高壓風(fēng)、水聯(lián)動(dòng)造漿后進(jìn)入雙螺旋攪拌槽，與來(lái)自水泥倉(cāng)的水泥進(jìn)行攪拌后進(jìn)入充填鉆孔，最后經(jīng)井下充填管路進(jìn)入采場(chǎng)進(jìn)行充填。3.2上向水平分層充填法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及回采步驟的確定原則該采礦方法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)根據(jù)采場(chǎng)礦巖和上下盤(pán)圍巖的穩(wěn)固程度確定?？傮w分為大采場(chǎng)回采與二步回采。大采場(chǎng)回采：如礦巖較穩(wěn)固，采場(chǎng)允許較大暴露面積，為提高生產(chǎn)效率、降低千噸采切比、優(yōu)化兩率指標(biāo)，采場(chǎng)采用預(yù)留點(diǎn)柱的方式在較大尺寸及暴露面積下將其一步回采到位。二步回采：如礦巖穩(wěn)固程度較差，采場(chǎng)頂板垮塌機(jī)率較高，采場(chǎng)不允許較大暴露面積，為降低生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患，將一步回采的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參

7、數(shù)進(jìn)行重新劃分，將其原則上均分劃小后分兩步進(jìn)行回采，先回采均分劃小后的幾個(gè)礦房，稱(chēng)為二步回采中的一步回采，待其一步回采結(jié)束后再回采均分劃小后的剩余礦房，稱(chēng)為二步回采。3.2.1大采場(chǎng)回采礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）礦塊長(zhǎng)度：礦塊沿走向布置，長(zhǎng)50m，采場(chǎng)間無(wú)間柱隔一采一間隔回采，無(wú)頂柱，底柱6.7m，沿走向每100米設(shè)計(jì)一條脈外溜井，設(shè)計(jì)規(guī)格2m2m。（2）礦塊寬度：礦塊寬度為礦體厚度。（3）礦塊高度：礦塊高度為60m。（4）分段高度：分段高度10m或15m。3.2.2采切工程布置（見(jiàn)附圖1）（1）采切工程有：分段脈外運(yùn)輸巷、采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷、切割巷、充填回風(fēng)井、脈內(nèi)溜井。分段脈外運(yùn)輸巷、采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷、脈內(nèi)溜井

8、：脈外運(yùn)輸巷沿礦體走向布置于礦體下盤(pán)廢石內(nèi)，設(shè)計(jì)斷面為3.1m2.8m。各分段脈外運(yùn)輸巷與輔助斜坡道聯(lián)通，作為人行、設(shè)備通道；每個(gè)采場(chǎng)設(shè)計(jì)一條采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷作為通道聯(lián)通采場(chǎng)及分段脈外運(yùn)輸巷，設(shè)計(jì)斷面為3.1m2.8m，每個(gè)分段采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷在水平方向上至少錯(cuò)開(kāi)一個(gè)巷道寬度，采場(chǎng)聯(lián)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度根據(jù)鏟運(yùn)機(jī)爬坡能力確定，并盡量靠近脈內(nèi)溜井，以便于采場(chǎng)下盤(pán)礦石能夠盡快進(jìn)入溜井，提高生產(chǎn)效率；脈內(nèi)溜井設(shè)計(jì)于礦體下盤(pán)，設(shè)計(jì)斷面2m2m。（2）充填回風(fēng)井：用于采場(chǎng)充填的管路通過(guò)充填回風(fēng)井進(jìn)入采場(chǎng)，充填回風(fēng)井設(shè)計(jì)位置盡量靠近采場(chǎng)上盤(pán)，以利于整個(gè)采場(chǎng)的通風(fēng)效果，設(shè)計(jì)斷面2m2m2。附圖1 采切工程布置示意圖Fig.1 l

9、ayout diagram of preparation and cut engineering1-分段脈外運(yùn)輸巷；2-中段脈外運(yùn)輸巷；3-切割巷；4-脈內(nèi)溜井；5-采場(chǎng)點(diǎn)柱；6-采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷；7-充填回風(fēng)井；8-采場(chǎng)底柱；9-充填體3.2.3二步回采礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)二步回采中的一步及其二步回采均沿礦體走向布置，將上述沿走向設(shè)計(jì)50m長(zhǎng)的大采場(chǎng)均分為5個(gè)小礦房，長(zhǎng)度均為10m，寬度為礦體厚度，無(wú)點(diǎn)柱，其余參數(shù)均與上述大采場(chǎng)回采結(jié)構(gòu)參數(shù)相同。3.2.4采切工程布置（見(jiàn)附圖2）采切工程有：分段脈外運(yùn)輸巷、一步回采采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷、二步回采采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷、切割巷、一步回采充填回風(fēng)井、二步回采充填回風(fēng)井、采場(chǎng)橫聯(lián)、脈

10、內(nèi)溜井。分段脈外運(yùn)輸巷、采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷、切割巷、充填回風(fēng)井、脈內(nèi)溜井的布置原則均與上述大采場(chǎng)布置原則相同，一步回采時(shí)采用一步回采聯(lián)巷同時(shí)回采2個(gè)或3個(gè)10m長(zhǎng)礦房，礦房間用采場(chǎng)橫聯(lián)聯(lián)通，二步回采時(shí)采用二步回采聯(lián)巷同時(shí)回采剩余的3個(gè)或2個(gè)10m長(zhǎng)礦房，礦房間用采場(chǎng)橫聯(lián)聯(lián)通，二步回采的采場(chǎng)橫聯(lián)橫穿一步回采的充填體。附圖2 采切工程布置示意圖Fig.2 layout diagram of preparation and cut engineering1-分段脈外運(yùn)輸巷；2-中段脈外運(yùn)輸巷；3-一步回采采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷；4-二步回采采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷；5-脈內(nèi)溜井；6-一步回采切割巷；7-一步回采充填回風(fēng)井；8-一步回

11、采采場(chǎng)橫聯(lián)；9-二步回；采采場(chǎng)橫聯(lián)；10-二步回采切割巷；11-二步回采充填回風(fēng)井；12-采場(chǎng)底柱；13-一步回采礦房；14-二步回采礦房；15-一步回采充填體3.3上向水平分層充填法的灰砂比灰砂比：大采場(chǎng)先充1：12的配比(各中段第一分層所有采場(chǎng)先充0.5m厚1：4的膠結(jié)體作為底柱回收的頂板)，留0.5m厚度充1：4的配比作為膠結(jié)面供落礦及鏟運(yùn)機(jī)出礦；二步回采中的一步回采先充1：8的配比，提高灰砂比的目的是提高充填體強(qiáng)度以降低二步回采的兩率指標(biāo)，留0.5m厚度充1：4的配比作為膠結(jié)面，二步回采先充1：12的配比，留0.5m厚度充1：4的配比作為膠結(jié)面5。3.4回采工作（1）鑿巖、支護(hù)、出礦、

12、充填。使用手抱鉆施工水平孔進(jìn)行落礦，每回采一層礦石厚度為3m，每回采6m長(zhǎng)使用5m端部錨桿錨索對(duì)采場(chǎng)頂板進(jìn)行支護(hù)。使用2m3鏟運(yùn)機(jī)出礦，礦石倒入脈內(nèi)溜井，通過(guò)中段運(yùn)輸巷進(jìn)入主提升系統(tǒng)提至地表。采場(chǎng)本循環(huán)作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行充填，充填高度3m，留2.7m補(bǔ)償空間進(jìn)行下個(gè)循環(huán)采、出礦作業(yè)。（2）采場(chǎng)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入中段運(yùn)輸巷經(jīng)其進(jìn)入采場(chǎng)內(nèi)清洗工作面污風(fēng)后經(jīng)采場(chǎng)內(nèi)充填回風(fēng)井回風(fēng)至中段回風(fēng)巷，最后由兩翼回風(fēng)井將污風(fēng)排至地表4。4上向水平分層充填法的應(yīng)用效果、生產(chǎn)中存在的問(wèn)題及解決措施4.1應(yīng)用效果該采礦方法在獲各琦銅礦回采過(guò)程中取得了基本成功，不但充分利用了較高品位礦石帶來(lái)的價(jià)值，為企業(yè)創(chuàng)造了較好

13、的利潤(rùn)，而且將兩率指標(biāo)均控制在10%以內(nèi)，將資源充分回收，避免了資源的浪費(fèi)。以淺孔留礦階段空?qǐng)龇ú傻V平均法計(jì)算的貧損率為雙18%、中段礦量350萬(wàn)噸、平均品位1.306%、年采選能力231萬(wàn)噸計(jì)算，使用新的采礦方法可以產(chǎn)生如下效益：（1）每個(gè)中段多產(chǎn)出回收礦量28萬(wàn)噸，金屬量3656.8噸；（2）采出礦品位提高0.1044%，年增加產(chǎn)出金屬量2411.64噸；（3）年減少尾礦庫(kù)庫(kù)容占用約815912m（以尾礦松散容重1.21、壓實(shí)容重1.604，重量濃度73%料漿容重1.833）；（4）延長(zhǎng)了中段服務(wù)年限；（5）極大地改善了采場(chǎng)作業(yè)安全。4.2生產(chǎn)中存在的問(wèn)題及解決措施4.2.1采場(chǎng)上盤(pán)礦巖存

14、在于碳質(zhì)板巖破碎帶內(nèi)、下盤(pán)礦巖處于構(gòu)造破碎帶內(nèi)，采場(chǎng)頂板不穩(wěn)固，經(jīng)常出現(xiàn)垮塌情況，安全隱患較大，造成生產(chǎn)成本提高、生產(chǎn)效率降低，給安全生產(chǎn)帶來(lái)極大壓力。工程技術(shù)人員通過(guò)不斷的摸索與實(shí)踐，總結(jié)出處理上述問(wèn)題的幾種措施，取得了良好的效果。（1）光面爆破結(jié)合錨索支護(hù)法。由于頂板破碎，在回采過(guò)程中要求采用光面爆破同時(shí)爆破眼間距不允許超過(guò)0.6m，以降低對(duì)采場(chǎng)頂板的破壞程度，同時(shí)結(jié)合錨索支護(hù)采場(chǎng)的層狀、似層狀巖層。實(shí)踐證明，目前采用的5m端部錨固錨索可對(duì)頂板層狀厚度低于0.5m的巖層進(jìn)行有效承載。為減低支護(hù)成本，目前礦山正試驗(yàn)60m全中段錨固錨索的支護(hù)效果。（2）二步回采頂板呈拱形施工法。將采場(chǎng)頂板呈拱

15、形施工，利用拱形的受力特點(diǎn)，通過(guò)向兩幫分解、釋放礦石的自身重力，有效的降低了采場(chǎng)的垮塌機(jī)率，該方法對(duì)鉆工的施工水平具有較高的要求。（3）主動(dòng)卸壓法。對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生分層現(xiàn)象的頂板，采用主動(dòng)將分層的礦石崩落，將其壓力釋放，使采場(chǎng)頂板重新達(dá)到平衡，再及時(shí)支護(hù)錨索。該法雖然會(huì)造成空頂高度較高，但頂板已經(jīng)重新達(dá)到穩(wěn)固情況，極大的降低了安全隱患，提高了生產(chǎn)效率。4.2.2充填體強(qiáng)度對(duì)礦山的兩率指標(biāo)影響較大，對(duì)礦山的安全、生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)效果起關(guān)鍵作用，影響充填體強(qiáng)度的主要因素有：尾砂濃度、灰砂比、骨料級(jí)配、膠結(jié)材料特性、采場(chǎng)抽水及時(shí)性、沖洗管路進(jìn)入采場(chǎng)水量等，相關(guān)各方做了以下工作：（1）膠結(jié)材料供應(yīng)單位聯(lián)合武漢理

16、工大學(xué)采取調(diào)整配方、添加外加劑等多種措施，改善膠結(jié)材料特性，充填體3天初凝強(qiáng)度由過(guò)去的0.483 MPa提高到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的0.71-0.80MPa，為礦山采、出、充循環(huán)優(yōu)化創(chuàng)造了條件。尤其重要的是這一改善使得采場(chǎng)出礦導(dǎo)致的鏟底厚度由過(guò)去的8-12cm降低到4-6cm，每年混入礦石的膠結(jié)體量減少12009.5 m，約23851噸，每年可節(jié)?。ü?jié)約部分已經(jīng)被記入銅業(yè)2016年預(yù)算中）：（1.1）提運(yùn)費(fèi)用：441005元；（1.2）選礦費(fèi)用：1109310元；（1.3）充填費(fèi)用：591266元；目前該科研成果正在申報(bào)專(zhuān)利。（2）維持充填時(shí)尾砂較高濃度：應(yīng)用證明充填過(guò)程中尾砂濃度應(yīng)不低于67%，以通過(guò)保

17、證充填過(guò)程中尾砂維持較高濃度，降低水泥離析情況，減少排水過(guò)程中水泥流失量，降低排水過(guò)程中水流對(duì)尾砂密度的影響，有助于提高充填體強(qiáng)度。（3）控制采場(chǎng)抽水及時(shí)性及沖洗管路進(jìn)入采場(chǎng)水量：要求充填完灰砂比為1:8或1:12時(shí)，如采場(chǎng)內(nèi)有較多積水則停止繼續(xù)充填1:4膠結(jié)面，需將積水抽出后方可充填膠結(jié)面，充填完膠結(jié)面后6個(gè)小時(shí)內(nèi)將采場(chǎng)內(nèi)積水抽完，對(duì)小采場(chǎng)進(jìn)行沖洗管路時(shí)，將沖洗水量限制在1-2槽水，以免采場(chǎng)內(nèi)單位面積含水量過(guò)高影響充填體強(qiáng)度。通過(guò)及時(shí)將采場(chǎng)內(nèi)積水排出并控制沖洗管路水過(guò)量進(jìn)入采場(chǎng)，可有效降低水泥離析情況、水泥失效情況、降低排水過(guò)程中水泥流失量、降低排水過(guò)程中水流對(duì)尾砂密度的影響、提高采場(chǎng)內(nèi)水化反應(yīng)溫度、促進(jìn)水泥快速水化反應(yīng)，從而有助于提高充填體強(qiáng)度。5結(jié)語(yǔ)上向水平分層充填法在獲各琦銅礦生產(chǎn)中占有較大比重，通過(guò)實(shí)踐摸索總結(jié)，能夠靈活的運(yùn)用不同措施，在保證安全與生產(chǎn)任務(wù)的前提下，解決因采場(chǎng)頂板不穩(wěn)固、充填體強(qiáng)度不穩(wěn)定產(chǎn)生的實(shí)際問(wèn)題，為其它類(lèi)似礦山提供了參考經(jīng)驗(yàn)。參 考 文 獻(xiàn)1 王訓(xùn)青，朱天