上向分层充填采矿法论文（共3篇）
上向分层充填采矿法论文 篇1
摘要：根据成宗矿业冷水箐镍矿赋存状态及现场矿体走向、地质结构等情况详细介绍上向分层充填采矿法。通过现场实际施工情况表明, 本方法达到了安全、高效回采该区域内金属矿体的目的, 可以在类似矿山中推广使用。
关键词：上向进路,充填,施工参数
前言
边县成宗矿业有限公司冷水箐镍矿采掘工程位于四川省攀枝花市盐边县渔门镇。工程范围:Ⅲ矿体的开拓、采准、切割、回采、探矿工程、安全工程、充填及其它辅助工程。
1Ⅲ矿体1880m分段矿体开采技术条件
Ⅲ号岩体产状陡, 略倾向北西, 倾角在40-80°左右, 延深280~350米。岩相分异不明显, 岩性为超镁铁质 (角闪) 辉石橄榄岩, 造岩矿物粒度为中细粒, 岩体中部 (P61-P64) 含铜镍矿较好。矿体无地表露头, 深部矿石全为新鲜的铜镍硫化物型, 含矿母岩以辉石橄榄岩为主。
矿体产于Ⅲ号岩体中, 围岩及夹石均为超基性的辉石橄榄岩, 矿体中一般都有夹石, 因其为分异或溶离差异形成, 无明显规律。
Ⅲ岩体1880分段矿体为Ⅲ岩体圈定的 (1) 号矿体。
(1) 号矿体长度280余m, 有6条勘探线控制。矿盆宽度40~60m, 中心较厚, 向两侧变薄。矿体平均品位:Ni0.4926%、Cu0.151%、Co0.0264%。
矿体主要产于Ⅲ号岩体中部及中下部, 但在北东末端P64线附近, 岩体上部也见有品位较高的富矿。
矿区水文地质条件简单, 主要为构造裂隙及风化裂隙充水。该区内所见规模较大的断层虽然较少, 但小断裂却较发育, 采掘巷道需支护。Ⅲ号岩体及其中的铜镍矿分布范围很小, 产状陡, 适宜地下开采。
2工程现状
2.1Ⅲ号岩体1880分段开拓现状
Ⅲ号岩体1880分段采用平硐-斜井开拓系统, 抽出式通风系统, 斜井-平硐提升矿石, 平硐出渣, 电机车运输。
矿石通过溜井至1840m水平再通过电机车运到斜井提升至至2025米水平―电机车运输至原矿仓。
掘进渣经渣溜井溜至1840m水平再通过电机车运到4#斜井―经4#斜井提升至2025米水平―电机车运输至地表渣场。
2.2 1880分段现状
分段布置一条溜井至1840分段, 位于矿体东南侧, 出矿主要靠溜井。
3采矿方法
3.1采矿方法选择
3.1.1、上向分层进路充填采矿法是一种自下而上, 以巷道掘进的方式进行回采, 在进路掘至设计位置后进行回采并充填的采矿方法。它是在每一水平分层布置若干条进路, 按间隔或逐条进路的顺序回采, 整个分层各条进路回采充填后, 再回采上分层进路。因在原岩下作业, 要求矿岩较稳固, 在巷道拉开后, 顶板不会垮塌。该采矿法对整个采场而言, 以分层方式由下向上逐层回采, 每分层划分成若干进路。以进路为单位回采与充填, 各进路间隔回采, 采后胶结充填, 待一期进路充填养护足够时间之后, 再回采二期进路。整个分层各采场进路回采充填后, 再回采上分层进路。
3.1.2、根据分层现状, 现有采区已形成回采条件, 采用上向分层充填采矿法回采。
矿块布置和构成参数:采场垂直矿体布置, 原则上每个间柱一个采场, 采场长为矿体厚度, 宽为间柱宽度。分段高度10m, 分层高3.5-4m。矿房之间留4m的连续矿柱, 作为二期回采。一期采矿结束后沿矿体上盘与1890上盘穿脉口贯通, 形成充填井, 充填接顶后沿原一期联道对矿柱进行拉底, 拉底结束后施工10米的水泥砂浆锚杆进行锚固, 局部增加2米长的锚杆加固, 锚固结束, 回采二期矿柱。3.2采准切割工程及回采工艺
3.2.1、采准切割:采用脉内采准系统:从脉外运输巷道掘进穿脉巷道, 自穿脉巷道上掘脉内中央天井, 通过斜井经各分段巷道、分层联络道与回采工作面沟通。将运输水平与上阶段通风巷道相通, 作为运送人员、材料、设备和通风的通道。根据现有工程布置和矿岩稳固性采准工程布置在矿体侧翼。主要的采切工程有:1880水平无轨运输巷, 溜井, 溜井联络巷, 分层联络巷, 通风上山 (充填回风井) 。其中溜井口通过锚杆焊接钢轨做为挡板, 充填前采用钢筋混凝土封堵, 封堵长度大于2m。
3.2.2、回采工艺:回采顺序为自下而上逐层进行。分层联络巷垂直矿体走向布置在矿体侧翼, 分层联络巷规格为3m×2.6m (宽×高) , 进路垂直分层联络巷布置, 进路规格为3~4m×3m, (断面为9~12m2) , 进路回采为隔一采一。
3.2.3、根据现有暴露的采场实际情况, 顶板较破碎, 需作支护处理, 采场顶板采用间距1-2米, 长5米的水泥砂浆锚杆进行锚固, 局部增加2米长的锚杆加固。
上向进路充填采矿法工艺流程
测量放线→掘进分层进路→刷帮压顶回采→采场顶板处理→采场清理→充填板墙砌筑→充填→转层
3.3落矿
1、浅孔凿岩:采用YT28凿岩机凿岩, 凿岩时尽量水平施工, 达到少破坏顶板为准, 尽量在顶板部位形成略拱形以保证顶板安全。炮孔深度2.3m。进路回采时先按掘进巷道规格掘进, 周边刷帮滞后一个循环。凿岩结束后, 清洁炮孔, 采用人工装填2#岩石炸药爆破。
2、联线
起爆网络采用复式起爆方法。起爆网络联接必须正确、合理, 起爆前必须对网络进行一次复查, 相邻几条进路同时爆破时, 必须实行一次点火起爆。用起爆器起爆主导爆管雷管, 再引爆每个炮孔中敷设的导爆管雷管, 引爆炸药。
3.4出矿
崩落的矿石采用电动铲运机经脉外联道运至布置在矿体侧翼的矿石溜井, 溜放至1840中段, 由斜井平硐运输系统运出。
3.5运输
1840m中段由电机车牵引运输巷运至4号斜井甩车场, 经斜井提升到2025m水平, 由电机车牵引矿车运至矿仓。
3.6、巷道支护:
因矿岩经矿房回采扰动和长时间的暴露, 容易遭到破坏, 局部应力集中, 应采取支护措施, 脉外联道围岩较好的地段可作喷浆支护, 局部裂隙发育地段应作喷锚网支护, 矿块回采致裂隙、局部塌方时要对回采巷道进行必要的处理, 可局部地段进行锚杆或者混凝土支护, 以保证施工生产安全。支护方式根据现场情况可采用素喷或锚杆挂网喷浆支护, 如现场情况很差, 可采取砼或钢筋砼支护。
4充填工程
采场充填:每个进路采完后, 进行充填准备, 包括:采场清理、砌筑充填挡墙、铺设充填管道等。准备工作完成后, 连接充填管道, 进行充填。要求充填体完全接顶, 28天强度达到2MPa以上。
矿房前期充填通过1880m分段的联道进入矿房充填;后期从1890上盘主巷通过天井进行充填。矿房出矿完成后, 准备做矿房充填。充填采用尾矿砂胶充填, 充填站搅拌好充填料后, 经充填管道输送到采场, 充填采空区, 进行分次充填, 充填前, 将采空区下部的拉底平巷、出矿联道通道口施工挡墙, 通过构筑钢筋混凝土墙或红砖灰沙墙或木板墙进行, 并埋设泄水孔。在采场底部安装泄水管, 通过挡墙排除采场。泄水管打上孔之后, 用土篷布包好, 挡墙要求坚实严密, 不能跑浆。
初次充填高度限定为1.0m以内, 养护1天后再进行下一步充填, 以免因充填量太大导致挡墙失稳发生事故。当充填距顶板0.5~1米时停止充填, 用作下一分层采矿的补偿空间;一期采矿结束后从1890中段充填接顶。
5转层
每分层进路采完后准备转层。先挑高溜井和人行措施井, 再挑高分层联络巷, 浇筑溜井和人行措施井挡墙, 分层挑高溜井和人行措施井联络巷, 废石充填人行措施井联络巷3m高, 分层联络巷充填成斜坡, 将铲运机开进人行措施井联络巷中, 准备充填, 充填完成后转入上一分层。
6结论
通过本方法施工, 并依据现场实际施工情况表明, 该矿体达到了安全、高效回采的目的, 可以在类似矿山中推广使用。
参考文献
[1]采矿手册编辑委员会.采矿手册.冶金工业出版社 (北京) .2006年4月
[2]彭青生.上向水平分层充填采矿法的顶板管理, 《采矿技术》, 2012年第2期
[3]李示波.张国华.卢宏建.上向水平分层进路充填工艺的优化, 《化工矿物与加工》, 2013年第08期
上向分层充填采矿法论文 篇2
获各琦铜矿位于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特后旗赛乌素镇境内。整体上, 矿体岩石属坚硬~较坚硬岩类, 岩石较完整。局部不稳固, 矿体上盘围岩, 硅化地段比较稳固, 未硅化地段, 岩石松软, 极不稳固。下盘围岩, 硅化地段岩石较坚硬, 较稳固, 若没有硅化, 则强度低, 稳固性较差。矿体岩石属坚硬~较坚硬岩, 但由于矿体上盘、下盘和矿体中次生构造、夹石都存在有大小不一的破碎带, 使在矿体开采时, 易出现许多矿房上盘围岩垮塌, 造成贫化。
2 采矿方法的选择
根据对矿体开采技术条件分析, 较高经济价值的矿体主要有CuⅠ、CuⅤ、CuⅥ。CuⅠ矿体分布于-9线到12线, 似层状产出, 长1050m, 平均厚度为27.34m。矿体品位沿走向向东逐渐变贫, 沿倾向向西深部品位变贫, 平均品位1.38%。厚度方向为中间富顶底贫的特点, 深部矿体分枝复合。
根据矿体赋存条件, 提出两种采矿方法进行比较:浅孔留矿法和上向水平分层充填法。
2.1 浅孔留矿法
采场大部分沿矿体走向布置, 每50m一个采场, 采场内分矿房和间柱, 矿房长38~42m, 宽度为矿体厚度, 间柱宽8~12m, 顶柱厚6~9m, 采用漏洞放矿电耙耙矿底部结构[1]。
浅孔留矿法的主要优缺点有:结构及生产工艺简单, 管理方便, 可利用矿石自重放矿, 采准工程量小等优点。留矿法开采中厚以上矿体, 矿柱矿量损失贫化大;工人在较大暴露面下作业, 安全性差;平场工作繁重, 难于实现机械化;积压大量矿石, 影响资金周转[2]。
2.2 上向水平分层充填法
一般适用矿石稳固、围岩不稳固的倾斜或急倾斜矿体, 能适应形态不规则、分支复合变化大的矿体。该采矿方法一般采用水平分层自下而上逐分层回采, 每分层回采结束后, 及时对分层进行充填, 以支撑采场空区两帮, 并作为下一作业循环的作业平台, 崩落的矿石落在充填体表面上, 用机械的方式将矿石运至溜井。该方法为工作面循环作业, 凿岩、爆破、通风、撬毛及支护、出矿、充填, 完成一个循环后进行下一个循环。
上向水平法在获各琦铜矿应用的优缺点主要有以下几点:优点有: (1) 可以多层矿体联合采准, 减少了采准工程量。 (2) 降低了采矿的损失率和贫化率。获各琦铜矿在以前采用分段崩落法时采场的损失率和贫化率分别为15%和20%, 采用上向水平分段充填法以后损失率和贫化率分别降到11%和6%[3]。 (3) 减少了废石和尾砂的处理成本。 (4) 增加了采场的安全系数。 (5) 控制地表塌陷。 (6) 可以防止矿床开采的内因火灾。缺点有: (1) 施工工艺复杂, 既要采矿又要充填, 流程较多。 (2) 采矿成本比一般采矿方法较大。 (3) 材料消耗多, 劳动强度大。 (4) 多中段、矿房同时施工对通风的要求高。 (5) 为达到矿山产量, 必须提前做好开拓采准工程。
通过对比两种采矿方法的优缺点以及技术经济对比 (铜价按市场5.0万元/t的81%计算) , 获各琦铜矿Cu I、Cu V、Cu VI矿体更适合采用上向水平分层充填采矿法。
3 矿块布置参数
矿块垂直矿体走向以勘探线为界划分采场, 采场宽为矿体厚度, 采场长为50m。当矿体厚度>20m时, 采场宽为矿体厚度, 采场长为25m。中段高度60m, 分段高10m, 顶柱高4m。采场间留临时的连续矿柱, 充填前将其削为点柱, 点柱尺寸为4m×4m, 中心间距为8m左右。
采切工程有:采区斜坡道、下盘沿脉分段联络巷、分层联络巷、充填回风井、采场溜矿井、第一分层的切割平巷、充填回风井措施巷等。
采切工程布置:脉内外联合采准, 在矿体端部或下盘利用斜坡道连接, 各分段的矿体下盘布置下盘沿脉运输巷, 每个采场每分层布置1条出矿联络巷, 将采场与下盘沿脉运输巷连通。每个采场布置1条充填回风井, 脉外布置溜矿井。
4 回采工艺
4.1 各采场之间的回采顺序, 隔一采一, 提高单个采场的采、出、充效率
4.2 拉底层回采顺序及参数布置
(1) 切割巷道的施工, 切割巷道的断面控制在2.5m (宽) *2.7m (高) , 切割巷道分垂直矿体走向和沿矿体走向两条, 先施工垂直矿体走向的切割巷道, 在穿透矿体不超过两米。再施工沿矿体走向的切割巷道, 根据采场控制切割巷道的长度。
(2) 拉底层的施工, 首采层采矿前先进行拉底, 拉底层的高度控制在2.5m-2.8m左右, 沿走向切割巷道扩帮至采场两侧的边界根据图纸刷扩。拉底后的顶板略成拱形, 拉底层结束时, 充填回风井必须施工完毕。
(3) 压顶层的施工, 由于首采层高度一般在5.8m左右, 拉底层2.5m-2.8m, 压顶层的高度控制在3.3m以内。压顶层沿走向依次向另一边推进, 压顶的排距不得大于1m, 顶眼布置按光面爆破 (眼距不得大于800mm) 布置, 压顶后的顶板要求短轴略呈拱形, 破碎地段采用4.6m长锚索挂网喷浆支护, 锚索支护间距在1.5m-2m范围内, 外露头不得超出30cm, 拖板必须井贴锚索支护的顶板岩石。采用自下而上逐层回采。
凿岩采用7655配40mm“一”字型钻头凿岩机, 站在充填体上进行凿孔工作, 孔深5m, 似水平孔, 孔距1.0m~1.2m, 最小抵抗线1.5~0.8m。崩下一层矿后, 再站在爆下的矿堆上凿岩, 采用控制爆破压顶, 保证顶板平整与稳定。凿岩结束后, 高压风清洁炮孔, 人工装药, 2#岩石炸药, CHA-300型起爆器配CCH型导爆管非电击发针击发导爆管雷管。
顶板支护:对于爆破作业面区域顶板采用撬顶等安全措施。对采场中不稳固区域用锚索———钢筋网———素喷混凝土———组合支护, 在确认安全后方可进行下一步骤作业。
4.3 第二分层回采
(1) 要强采、强出、强充, 采场拉底层结束, 充填完毕后, 进入第二分层的回采, 对单个采场突击施工。
(2) 回采顺序基本与压顶层一样, 同时要预留出废石堆积地点, 废石堆积点必须与二部回采的矿块相隔2米的距离, 以免贫化损失。
采场通风:采用上向风流贯通式通风, 分层的通风为:采区斜坡道—下盘沿脉分段联络巷—分层联络巷—采场—充填回风井—上中段充填回风联络巷—回风石门—回风井, 排出地表。采场中可由局扇辅助通风。
出矿:首分层利用铲运机直接装矿车;以上各分层利用铲运机在直接卸往脉外溜矿井, 用电机车运至主溜井。回采结束后, 清理采场, 减少遗留矿石, 降低矿石损失。
5 采场充填
每分层的矿石清理完毕后, 在分层联络巷砌筑充填挡墙, 充填管道从每个采场的充填回风井进入采场进行充填, 留2.2m左右的作业空间。
分层充填高3.3m, 首分层用灰砂比1∶4的充填体。其他各分层每分层采高3.3m, 下部2.8m充填体灰砂比为1∶12, 上部0.5m胶结面采用高强度比例的充填体作为下一分层回采时的作业平台。井下掘进过程中采场中的废石堆积在采场中央充填于采空区。对于围岩较为稳固的采场, 实验采用全尾砂充填, 胶结面可视情况用灰砂比1∶4[5]。
6 结语
充填采矿法作为获各琦铜矿的主要采矿方法, 能够很好的解决矿体的损失贫化率高, 近年来, 由于充填法的回采工作应用了高效率的装采设备, 充填工作实现了管路化、自动化, 使用选厂尾砂进行充填, 达到了节能减排, 实现绿色化矿山, 对于类似矿山的建设, 可以有参照价值。
参考文献
[1]王训青, 朱天平.充填采矿法在获各琦铜矿的应用[J].有色金属, 2012 (1) .
[2]采矿手册编委会.采矿手册[M].第一版.冶金工业出版社, 1990.
[3]宋嘉栋.巴彦淖尔西部铜业有限公司充填采矿工程技术改造项目可行性研究报告[R].巴彦淖尔:长沙矿山研究院, 2011.
上向分层充填采矿法论文 篇3
本文作者根据多年来在井下生产中的实践经验, 以焦家式金矿床为例, 阐述了在上向水平分层进路采矿法中, 减低尾砂贫化率的一些方法。通过生产实践的检验, 能收到较好的效果。
该矿山岩石情况较为破碎, 裂隙构造发育, 矿床应力场构造较为简单, 浅部以垂直应力为主, 深部水平应力逐步增加。进路回采结束后, 进行接顶充填, 充填材料选用尾砂胶结充填。进路方式分为一步采进路, 二部采进路, 半二部采进路, 一步采以及半二部采用1∶20胶结充填材料充填, 上部0.4m采用1∶10材料接顶;二部采用分级尾砂全尾砂材料充填, 上部0.4m采用1∶10材料接顶。在同一分层的相邻进路回采期间, 揭露出底板以及一帮或者两帮为尾砂。帮侧揭露为1∶20材料, 底板揭露为1∶10材料的胶结充填体。在爆破作业时, 因炸药冲击力的原因, 爆破顺序的原因, 其他设备的影响, 很容易造成尾砂混入矿石中造成污染。
究其原因, 大致有以下几类:
一是两帮尾砂的混入。当进路一帮或者两帮揭露充填尾砂时, 若相邻进路回采结束后帮不直立, 存在斜面或者凹凸不齐的坑鼓, 或者存在拐角弯道, 爆破作业后, 或者是铲运设备在出渣过程中, 容易造成两帮尾砂的塌落, 混入矿石中随着各个矿石运搬与运输提升流程进入选厂;当工作面一侧或两侧为充填尾砂时, 炮孔布置及装药结构, 爆破方式, 起爆顺序的不同, 表现在尾砂贫化指标上也会产生不同的效果。相同周边眼的爆破作用在围岩与充填体上, 会产生不同的冲击力, 由于充填体硬度小, 质软, 类似于爆破自由面, 会有更强的冲击波作用在上面, 导致充填体的受力平衡遭到破坏, 碎裂塌落, 污染矿石。
二是底板尾砂的混入。当进路底板揭露尾砂时, 若底板尾砂高低不平, 即底板进路回采时对于顶板的控制不到位, 或由于塌方导致的不平整, 在回采时会造成尾砂的大量混入矿石;当底板进路充填不接顶时, 1∶10高配比的接顶灰厚度不达标, 或者揭露出1∶20甚至分级尾砂, 在产运设备运行过程中, 车轮的碾压, 会导致底板充填体破碎离散, 混入矿石中;炮孔布置及装药结构, 爆破方式, 起爆顺序的不同, 对于底板尾砂贫化也会产生不同的影响。底眼与底板充填尾砂的距离过近, 掏槽眼的位置靠下, 都会导致冲击波作用在底板充填尾砂, 导致充填体遭到破坏, 碎裂, 污染矿石。
了解了尾砂混入的原因, 我们就可以有针对性的找到对应的措施。
首先, 无论是上述哪类原因, 对于工程的质量控制都提出了很显著的要求。低一分层的顶板控制情况很大程度上会影响到高一分层的底板尾砂贫化率。同一分层中进路的两帮直立程度会直接影响下一相邻进路的尾砂贫化。所以, 我们需要做的第一步就是做好进路回采时对顶板平整度的控制, 在岩石稳固情况允许的情况下做到控制爆破, 保持顶板的起伏落差尽量减小;做好对进路两帮的控制, 尤其是充填后贴靠充填体回采的一侧, 减小爆破冲击, 控制凿岩周边眼的角度, 力求直立平齐, 减少底脚肩角的残留。
其次, 在充填制备流程中保证充填材料的浓度和配比, 提高接顶率, 保证接顶厚度和充填体强度。使得在爆破冲击波的作用下, 减少尾砂塌落量, 直接减少尾砂混入率。
第三, 在半二部采进路中, 靠近尾砂一侧的炮孔凿岩密度应当进行加密, 装药量适量减少, 采用不耦合装药, 起爆顺序上应当最后起爆, 以降低爆炸冲击波对尾砂充填体一侧的冲击。掏槽眼的位置选在工作面中心偏远离充填体一侧的位置, 底眼与充填体的距离大于周边眼距离原岩的距离, 目的同上。
第四, 在二部采进路回采时, 确保二部采进路的预留规格, 既要保证运行设备的运行空间, 支护空间, 又要避免跨度过大造成的安全隐患。相应的调整周边眼与两帮充填体的距离, 减少冲击。
第五, 爆破作业结束后, 出渣过程中, 现场人员加强责任心, 对于塌落下来的尾砂体, 进行必要的分出, 大块尾砂进行手选, 集中的尾砂进行产运设备铲出, 防止尾砂混入矿石进入溜井和运输提升系统。
总而言之, 在生产系统中, 尾砂混入率的降低需要多方面的工作共同进行, 只有认识到尾砂混入的危害, 查明了尾砂贫化的原因, 对症下药, 抓住重点, 才能在矿山生产中提高出矿质量, 从而将企业的生产管理水平上一个新的台阶。
摘要：应用充填采矿法进行地下矿山开采的企业, 在实际生产中都面临着共同的一个难题。尾砂的混入造成矿石贫化, 时刻影响着企业的利润和生产效率。如何在矿山企业将本增效的关键时期, 降低贫化率, 降低成本提高劳动生产效率呢?本文作者结合自身的实际工作经验, 分析研究了地下矿山水平进路充填采矿法中尾砂贫化率的原因, 及其降低方法。
关键词：充填采矿法,尾砂贫化率,上向水平进路
参考文献
[1]金属非金属矿山操作规程.GB l6423—2006国家质量监督检验检疫总局, 国家标准化管理委员会.