良山鐵礦全尾砂充填采礦技術(shù)應(yīng)用

良山鐵礦全尾砂充填采礦技術(shù)應(yīng)用

0總結(jié)梁山煤礦于1977年竣工并開始生產(chǎn)，由新余鋼鐵集團(tuán)有限公司擁有。目前，兩個(gè)礦區(qū)和兩個(gè)礦區(qū)：太平山礦區(qū)和梁山礦區(qū)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.8.10。1采礦條件和方法1.1地層形態(tài)特征礦區(qū)地質(zhì)賦存條件為東翼礦層厚度5～70m，平均厚8m，傾角上部較緩，深部受褶皺影響變陡，傾角范圍25°～80°，平均傾角30°.西翼礦體形態(tài)相對(duì)簡單，為一單層礦，礦層厚1.5～7.8m，平均4.5m，傾角≤30°，平均18°采礦方法：東區(qū)為分段空?qǐng)霰\(yùn)礦嗣后充填采礦法和西區(qū)為盤區(qū)機(jī)械化房柱嗣后充填采礦法.1.2外輔助斜坡道引分段出礦巷道布置該采礦方法適用于礦體傾角較陡的東區(qū)，根據(jù)礦體沿脈走向長度，沿走向布置3～4個(gè)盤區(qū)；根據(jù)鏟裝設(shè)備的運(yùn)輸要求，盤區(qū)間距按80～120m劃分，垂高45m，其中設(shè)置3個(gè)分段，礦房寬15～20m，預(yù)留5m中段底柱及7.5m盤區(qū)間柱.由盤區(qū)外輔助斜坡道引分段出礦巷道及塹溝平巷進(jìn)入分段底部，其中分段出礦巷道布置在礦體下盤，塹溝平巷必須布置在緊鄰礦體或部分切入礦體內(nèi)；沿分段出礦巷道以15m間隔掘進(jìn)裝礦橫道連接塹溝平巷，沿塹溝平巷向礦體內(nèi)掘進(jìn)鑿巖橫巷（礦體較厚時(shí)）并布置切割上山和天井.各分段布置溜井將礦石溜至中段平巷集中出礦.回采過程：先在最上分段以切割上山為自由面進(jìn)行擴(kuò)槽，形成自由面及爆破空間后再沿塹溝平巷用鑿巖臺(tái)車鑿上向扇形炮孔，炮孔直徑80mm，孔底距3.0～4.0m，排距1.3～1.6m.采用裝藥車或裝藥器裝藥，導(dǎo)爆索-非電微差雷管起爆，采區(qū)全階段端部擠壓爆破.崩礦步距1～3排，約1.3～3.9m.以同樣方式爆破以下各分段，保證上一分段開采超前一個(gè)礦房，由上往下形成臺(tái)階式開采面.分段爆落礦石部分由所在分段塹溝用柴油鏟運(yùn)機(jī)鏟至分段溜井.1.3盤區(qū)回采工藝該采礦方法適用于礦體傾角較緩的西區(qū)，根據(jù)礦體沿脈走向長度，沿走向布置4～6個(gè)盤區(qū)；根據(jù)鏟裝設(shè)備的運(yùn)輸要求，盤區(qū)間距按80～120m劃分，垂高45m，盤區(qū)沿傾向8～10m設(shè)置一個(gè)開采平臺(tái)，盤區(qū)內(nèi)方形間隔3.5m×3.5m點(diǎn)柱沿走向10～12m分層回采逐步形成，預(yù)留3.5m中段底柱及6m盤區(qū)間柱.由盤區(qū)外輔助斜坡道引鏟運(yùn)機(jī)聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入盤區(qū)底部，沿鏟運(yùn)機(jī)聯(lián)絡(luò)道開拓場內(nèi)鏟運(yùn)機(jī)斜坡道聯(lián)通各分段，場內(nèi)斜坡道坡度控制在15%以下.場內(nèi)斜坡道采取曲折方式降低坡度，盤區(qū)內(nèi)進(jìn)行折返，在斜坡道分段折點(diǎn)附近盤區(qū)間柱處布置溜井，每個(gè)采場布置2條溜井，其中一條可與相鄰采場共用.溜井底部與中段環(huán)形運(yùn)輸平巷聯(lián)通.回采工藝：首先在采場最上部以場內(nèi)斜坡道為切入面，用鑿巖臺(tái)車打孔徑40mm、2～3m長的炮孔，以斜坡道為自由面進(jìn)行擠壓爆破.由柴油鏟運(yùn)機(jī)將礦石鏟入溜井，放至中段運(yùn)輸平巷.1.4采場凈化場，回風(fēng)井蝦采場內(nèi)新鮮風(fēng)流來源為斜坡道和中段運(yùn)輸平巷.其中西翼采場新鮮風(fēng)流可經(jīng)斜坡道進(jìn)入采場，洗刷工作面后，污風(fēng)經(jīng)上一中段巷道匯入回風(fēng)石門后，由西部回風(fēng)井抽出；東翼新鮮風(fēng)通過斜坡道、分段運(yùn)礦平巷、出礦短巷、塹溝平巷、切割上山進(jìn)入工作面污風(fēng)經(jīng)上一中段匯入回風(fēng)石門后，由東部回風(fēng)井抽出.1.5錨網(wǎng)支護(hù)支護(hù)措施礦區(qū)礦石及圍巖均穩(wěn)固，在開采過程一般不會(huì)發(fā)生頂板冒落或巖壁垮塌事故，在出現(xiàn)圍巖松軟不穩(wěn)固的回采工作面、采準(zhǔn)和切割巷道，采取錨網(wǎng)支護(hù)措施；但礦區(qū)地表不允許發(fā)生大變形且東翼礦區(qū)屬傾斜急傾斜礦體，為保證地表穩(wěn)定及生產(chǎn)安全，在每一個(gè)盤區(qū)或采場的采、出礦石完成后及時(shí)進(jìn)行充填.2砂渣的物理性質(zhì)2.1砂、沉積物密度和沉積物分類尾砂有關(guān)物理參數(shù)是：密度2.96g/cm2.2尾砂的濃縮方式選廠選鐵工藝排出的全尾砂較一般有色礦山的選礦全尾砂平均顆粒要粗些，細(xì)泥級(jí)的組分較低，質(zhì)量濃度為15%～25%，在不加任何絮凝劑的條件下，自由沉降速度較快，能夠在4～6h沉降到49%～51%之間濃度.根據(jù)冬瓜山銅礦等礦山的成熟經(jīng)驗(yàn)，充填站采用深錐立式砂倉，放出全尾砂砂漿濃度可達(dá)到70%以上，加上全尾砂顆粒較大，尾砂沉降速度快，立式砂倉底部沉砂濃度完全可以達(dá)到72%左右.因此，充填系統(tǒng)的全尾砂濃縮可以在深錐立式砂倉完成，無需另外采用濃縮手段和設(shè)備.因取砂濃度較低（15%～25%），在取砂過程中邊取砂邊進(jìn)行尾砂漿中少量細(xì)泥部分進(jìn)行外溢排至尾礦庫；為確保充填濃度和細(xì)泥基本沉降完畢，采用兩班作業(yè)，一班取砂一班進(jìn)行充填.全尾砂制備的砂漿沉降速度較快，濃度為68%～72%的料漿經(jīng)沉降濾水最終濃度可達(dá)76.0%～76.9%，料漿沉降水占總用水體積的百分比為22.86%～33.94%，最終容重為1.992～2.026g/cm3充填料漿輸送太平山尾礦庫位于礦山背面的山凹內(nèi)，尾礦輸送系統(tǒng)由2條D325mm×14.5mm的陶瓷復(fù)合鋼管構(gòu)成，從礦區(qū)中央穿過，為此，在其旁設(shè)置充填站充填用尾砂直接從2條陶瓷復(fù)合鋼管開口取砂（濃度28%左右）到充填站立式砂倉進(jìn)行沉降、貯存，砂倉溢流水進(jìn)入充填站回水池經(jīng)泵排至尾礦庫回流至選廠.充填作業(yè)時(shí)，通過安裝在砂倉底部噴嘴造漿，經(jīng)放砂管輸送至攪拌機(jī)內(nèi)，充分?jǐn)嚢韬螅皾{通過充填鉆孔下放至114m中段，經(jīng)充填管道下放至采空區(qū)充填，充填料漿重量濃度68%～70%充填倍線大于4時(shí)，采用充填工業(yè)泵泵送；充填倍線小于4時(shí)，直接采用自流方式進(jìn)行采空區(qū)充填.見圖2所示.根據(jù)采礦充填法要求，充填工藝采用選礦廠尾砂直接進(jìn)入立式砂倉進(jìn)行絮凝沉降,可實(shí)現(xiàn)高濃度連續(xù)放漿，滿足日充填1250m1）尾砂制備上料來自選礦廠的尾砂礦漿→砂泵→電磁流量計(jì)→立式砂倉.立式砂倉→濃度計(jì)→電磁流量計(jì)→電動(dòng)截止閥→強(qiáng)力攪拌桶.2）攪拌強(qiáng)力攪拌桶→濃度計(jì)→電磁流量計(jì)→電動(dòng)換向閥→充填工業(yè)泵.3）充填充填工業(yè)泵→立管→節(jié)流閥→截止閥→采場（充填倍線大于4時(shí)）.自流料斗→立管→節(jié)流閥→截止閥→采場（充填倍線小于4時(shí)）.3.1盤區(qū)采場充填盤區(qū)垂高（階段高）為45m，回采自上而下進(jìn)行.在采場回采完畢之后對(duì)原布置在盤區(qū)采場中的無軌設(shè)備聯(lián)絡(luò)道在盤區(qū)底部的出口和盤區(qū)采場中的溜井口（盤區(qū)采場設(shè)有3個(gè)溜井，其中上部2個(gè)溜井布置在盤區(qū)采場內(nèi)，下部的溜井布置在盤區(qū)采場外）進(jìn)行封堵.沿脈布置的無軌運(yùn)輸巷道（即階段無軌巷道）可布設(shè)充填管路，充填管路可以從盤區(qū)采場頂部的各點(diǎn)狀頂柱之間分入采場，可以確保有充足的尾砂漿下料點(diǎn).充填的下料點(diǎn)首先布置在盤區(qū)的中間位置，待盤區(qū)采場采空區(qū)基本充滿之后再根據(jù)充填料面的情況在兩邊補(bǔ)充，以確保充填接頂?shù)幕举|(zhì)量.對(duì)于傾角較小的盤區(qū)機(jī)械化房柱法采場，如果需要先進(jìn)行廢石干式充填，則采取分散堆放的方式；充填的廢石堆不能影響后續(xù)尾砂充填時(shí)料漿在采場空區(qū)的自由流動(dòng)，確保料漿能夠充滿采場空區(qū)的各個(gè)部位，以保證充填體的質(zhì)量.見圖4所示.3.3充填料的充填方式根據(jù)充填尾砂的沉降性質(zhì)，充填料漿脫水速度較快，其在1h內(nèi)基本可以達(dá)到飽和穩(wěn)定狀態(tài).采用布置脫水管和在隔墻上布置排水孔的聯(lián)合脫水方式，脫水管排除采場內(nèi)的溢流水，排水孔排除充填體內(nèi)的滲透水.3.3.1等間距的泄水孔布置選擇90mm的硬質(zhì)波紋塑料管作為脫水管.采用手電鉆，在波紋管壁的凹槽內(nèi)每圈鉆6～7個(gè)等間距的泄水孔，其鉆孔準(zhǔn)6～9mm，圈距2.5cm.相鄰兩圈的泄水孔在管子縱向上錯(cuò)開，呈梅花形布置.然后在脫水管外套1～2層濾水布，用鐵絲捆扎，濾水布為尼龍平面網(wǎng)狀材料，采用網(wǎng)度為30目（0.613mm）的濾布.3.3.2脫水管間距的確定脫水管的脫水效果與料漿的料漿濃度成反比，當(dāng)料漿的濃度低時(shí)，溢流比較澄清，其脫水量大；反之，當(dāng)料漿的濃度高時(shí)，其脫水量小.當(dāng)脫水管靠近下料口時(shí)，其料漿濃度較大，脫水流量小，因此，脫水管布置的位置要與下料口錯(cuò)開，最好距離下料點(diǎn)4～6m，避免料漿直接澆淋脫水管，造成脫水管脫水效果變差或引起脫水管堵塞.脫水管布置間距為20m；按盤區(qū)采場長度為80～120m，則需要布置5～7條脫水管.脫水管由上部巷道下放麻繩至下部巷道，將麻繩固定在脫水管的鋼絲繩上，然后由上部巷道中的慢動(dòng)絞車牽引繩索，通過固定在采場頂板的錨桿上面的滑輪將脫水管慢慢拉到上部巷道中然后將脫水管的鋼絲繩固定在錨桿上，以防止脫水管滑落.脫水管下部固定在擋墻上，其固定位置距離巷道底板0.8～1.0m處，安裝角度45°.脫水管下端口與下部排水巷相通，從脫水管排出的水分，經(jīng)裝礦運(yùn)輸巷道、脈外中段運(yùn)輸平巷的水溝排至水倉.3.3.3擋墻排水孔的布置為了盡快排出采場內(nèi)充填體的滲流水分，排水孔的排距和間距1～1.5m，排水孔位置布置呈梅花形排列，向擋墻外有5%的角度，以有利于水分的迅速排出3.4頂板與接頂間間隙尾砂料漿充填采空區(qū)之后并不能完全接頂，其表面與采空區(qū)頂板間會(huì)存在一定距離的間隙，使充填體支撐頂板的效果變差，甚至引起頂板下沉及地表塌陷4采空區(qū)充填設(shè)計(jì)利用尾砂對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，對(duì)尾礦庫庫容量不足的礦山具有重要的實(shí)際意義，同時(shí)對(duì)礦山安全生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)意義，其主要體現(xiàn)在：1）通過充填尾砂用量的計(jì)算，在現(xiàn)有開采規(guī)模情況下，可延長尾礦庫服務(wù)年限15年，剩余庫容服務(wù)年限將達(dá)25年以上，基本能滿足礦山開采年限要求；2）通過微震監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)充填采場地壓活動(dòng)前后數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，監(jiān)測到的微震事件明顯得到減少，有效控制了圍巖移動(dòng)，防范了采后空區(qū)垮塌次生地壓的產(chǎn)生，提高采礦作業(yè)安全性；3）采用全尾砂充填方式能減少采空區(qū)體積，為確保采區(qū)上部村莊安全和農(nóng)田種植產(chǎn)生積極意義.盤