陳瓊羽

(文山麻栗坡紫金鎢業(yè)集團有限公司,云南 文山 663603；奧同克有限責任公司 采礦廠,吉爾吉斯斯坦 楚河州 724516)

左岸金礦自投入生產(chǎn)以來,開展了上向分段分條充填法采礦試驗,試驗采場開采過程中產(chǎn)生了垮塌,導致后續(xù)采礦及充填作業(yè)無法正常開展.因此,奧同克公司對采礦方法進行變更,決定井下的開采現(xiàn)全部采用上向進路充填法,實現(xiàn)了生產(chǎn)的有效過渡及銜接,為礦山繼續(xù)發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ).進路開采過程基本穩(wěn)定,能夠滿足開采要求.

上向進路式充填采礦法將巷道掘進工藝應用于礦體回采,有斷面小、暴露面積小、對礦體形態(tài)的變化有很好的適應性等特點.目前礦山面臨采礦效率低、生成能力較小的緊迫形式,為了提高礦山采礦效率,提升資源的利用率,開展采礦工藝技術(shù)優(yōu)化研究是非常必要的.其中張雄天[1]等人針對上向進路采礦法不同進路回采順序?qū)е碌膽Ψ植甲兓?開展了深部礦體開采順序的優(yōu)化研究,得出選擇合適的進路回采順序開發(fā)深部礦產(chǎn)資源,對安全采礦具有十分重要的意義;胡道喜[2]開展了上向進路與上向分層充填聯(lián)合法在李官集鐵礦的應用研究,并與空場嗣后充填采礦法進行對比分析,得出前者能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效高品位出礦;陳燦、唐振江、丁明龍、羅世明[3-6]等人對上向進路充填采礦法在不同礦山應用的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)做了相應的優(yōu)化研究.

1 礦床地質(zhì)及開采技術(shù)條件

1.1 礦床地質(zhì)特點

左岸金礦的礦石類型主要有3種:石英-絹云母交代巖型、石英碳酸鹽交代巖型、石英電氣石交代巖型.石英-絹云母交代巖為不穩(wěn)固礦石,平均硬度為3;石英碳酸鹽交代巖為中等穩(wěn)固礦石,平均硬度約為8～9;石英-電氣石交代巖為穩(wěn)固礦石,平均硬度為12;3種礦石所占比例分別約為20%,35%,45%.左岸金礦由于構(gòu)造斷裂造成多種巖層交錯分布,破壞了礦、巖的完整性,使礦石和圍巖在大多數(shù)情況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),三種礦石及圍巖均比較破碎,使得整體表現(xiàn)出穩(wěn)固性差等特點.

受古斜坡緩傾斷裂構(gòu)造控制,礦體呈管狀、層狀(細脈狀)產(chǎn)出,集中賦存于下塔爾德布拉克扭曲帶頂部,受其控制,礦體與綠頁巖和角閃巖共存,走向北西,傾角25°～45°,賦存標高1 800～1 100 m,走向延伸大于2 km,礦體統(tǒng)一連續(xù),厚度幾十至百米以上.

1.2 礦床開采技術(shù)

左岸金礦現(xiàn)采用豎井+斜坡道+平硐聯(lián)合開拓方式,中段高度48 m,分段高度16 m,分層回采高度4 m,采出礦或廢石均通過無軌設(shè)備進行鏟裝、運輸,進路回采結(jié)束后采用分級尾砂膠結(jié)充填,該充填法占70%以上,受礦體及安全生產(chǎn)影響,該法占比將越來越大[7,8].

1.2.1 采切工程設(shè)計

自分段運輸平巷礦體上盤或者下盤一側(cè),根據(jù)礦體規(guī)模布置一條或多條下向分層道,然后自礦巖邊界布置轉(zhuǎn)層、進路聯(lián)絡道、溜井聯(lián)絡道、泄水井聯(lián)絡道、充填井聯(lián)絡道、充填井;自運輸分段或中段布置溜井聯(lián)絡道、溜井、泄水井聯(lián)絡道和泄水井.

1.2.2 礦床回采方式

一個分段按自下而上分4個分層回采,布置回采進路斷面4 m×4 m,每班單進路進尺2 m,炮眼平均崩落礦量約50 t/m.采用隔一采一方式回采一步驟進路,然后進行接頂充填,凝固2～3 d后,回采二步驟進路.首采分層回采結(jié)束后,對二步驟進路、進路聯(lián)絡道、溜井、泄水井聯(lián)絡道進行充填,然后開始轉(zhuǎn)層施工.二步驟回采時,對兩側(cè)進路接頂充填要求較高,二步驟充填回采及上分層回采周邊可能存在空區(qū),存在一定的安全隱患,且采充作業(yè)相互影響大.因此,施工過程中應嚴格控制作業(yè)規(guī)程,加強充填管理.礦山應對充填施工人員進行專門培訓,明確充填接頂在生產(chǎn)與安全方面的重要意義;弄清充填料物理力學性質(zhì)及其流動特性等;熟悉并能靈活應用各項充填接頂工藝和手段.在此基礎(chǔ)上,制訂出各項充填接頂?shù)淖鳂I(yè)規(guī)程,調(diào)動和發(fā)揮工人的積極性和主觀能動性,搞好充填接頂.

2 單進路與多進路聯(lián)絡道回采對比分析

2.1 采礦工藝對比

圖1為采礦工藝剖面圖,其中礦體厚度為50 m,傾角45°,單進路聯(lián)絡道回采與多進路聯(lián)絡道回采剖面圖結(jié)構(gòu)參數(shù)相同,中段高度48 m,分段高度16 m.

①-分段平巷；②-轉(zhuǎn)層巷道；③-溜井；④-斜坡道；⑤-進路聯(lián)絡道；⑥-礦石；⑦-回風井

單進路聯(lián)絡道回采工藝如圖2所示.每個分層布置2條進路聯(lián)絡道回采該分層礦體,一步驟采用隔一采一方式,回采結(jié)束后采用尾砂膠結(jié)充填,凝固2～3 d,再由同一條進路聯(lián)絡道采用隔三采一的方式回采二步驟進路.回采一步驟時由于端部不能與另一條進路聯(lián)絡道貫通,需留設(shè)4 m安全間柱,待二步驟回采結(jié)束后再回采間柱.該回采方式單采區(qū)生產(chǎn)能力約為100～200 t/d.

多進路聯(lián)絡道回采工藝如圖3所示.每個分層布置3～4條進路聯(lián)絡道回采該分層礦體,一步驟采用隔一采一方式,待一步驟進路全部回采結(jié)束后采用尾砂膠結(jié)充填進路聯(lián)絡道,二步驟由另一側(cè)進路聯(lián)絡道進行回采,采用隔三采一的方式回采二步驟進路.一步驟與二步驟進路開口位置分開布置,不需留設(shè)間柱.該方式回采效率高,單采區(qū)生產(chǎn)能力約為200～400 t/d.

①-分段平巷；②-轉(zhuǎn)層巷道；③-溜井；④-進路聯(lián)絡道；⑤-一步驟進路；⑥-礦石；⑦-進風井 ；⑧-回風井；⑨-二步驟進路

圖2 單進路聯(lián)絡道回采平面①-分段平巷；②-轉(zhuǎn)層巷道；③-溜井；④-一步驟進路聯(lián)絡道；⑤-一步驟進路；⑥-礦石；⑦-進風井；⑧-回風井；⑨-二步驟進路；⑩-二步驟進路聯(lián)絡道

2.2 采礦工藝優(yōu)缺點對比

單進路聯(lián)絡道回采工藝優(yōu)點:(1)進路聯(lián)絡道施工少,支護成本低,采切成本低;(2)相鄰進路頂、底板標高較好控制.工藝缺點:(1)進路及分層回采周期長,轉(zhuǎn)層時間長,作業(yè)效率低;(2)采充相互影響大,井下環(huán)境秩序較難維持;(3)進路開口處暴露面積大,安全風險高.

多進路聯(lián)絡道回采工藝優(yōu)點:(1)進路回采周期短,作業(yè)效率高,礦塊生產(chǎn)能力高;(2)采、充相互影響較單進路聯(lián)絡道小;(3)進路開口處暴露面積小,安全風險低;(4)可分盤區(qū)開采,轉(zhuǎn)層鏈接速度快.工藝缺點:進路聯(lián)絡道施工多,支護成本高,采切成本高.

2.3 采礦工藝技術(shù)參數(shù)對比分析

根據(jù)礦山現(xiàn)場實踐,統(tǒng)計了單進路聯(lián)絡道與多進路聯(lián)絡道兩種采礦工藝的技術(shù)參數(shù)及作業(yè)天數(shù),詳見表1和表2.

表1 單進路聯(lián)絡道與多進路聯(lián)絡道采礦工藝技術(shù)參數(shù)對比表

表2 單進路聯(lián)絡道與多進路聯(lián)絡道采礦工藝作業(yè)時間對比表 單位:d

進路充填采礦法相比較于其他采礦方法生產(chǎn)能力小,采充相互影響大,轉(zhuǎn)層多,生產(chǎn)組織較繁瑣,且因巖石穩(wěn)定性較差,進路采礦為短掘短支作業(yè).

左岸金礦前期采用單進路聯(lián)絡道回采進路,其采充影響較大,轉(zhuǎn)層時間長,回采安全系數(shù)低等,導致產(chǎn)能提高受限.就目前6個采區(qū)而言,要達到2 500 t/d的產(chǎn)能是較為困難.生產(chǎn)實踐表明,單進路平均生產(chǎn)能力不足100 t/d,單采區(qū)生產(chǎn)能力在100～200 t/d不等,即使在深部增加采區(qū),提升產(chǎn)能也存在非常大的局限性.

通過逐步實踐對比分析發(fā)現(xiàn),采用多進路聯(lián)絡道回采一步驟和二步驟,不僅在轉(zhuǎn)層上縮短了時間,還可分盤區(qū)開采,提前轉(zhuǎn)層,不再單獨占用時間,能夠順利實現(xiàn)無減產(chǎn)的轉(zhuǎn)層鏈接,使生產(chǎn)不受損失.從表1可以看出,單進路聯(lián)絡道回采與多進路聯(lián)絡道回采相比,雖然后者采場平均長度和單條進路礦石量較后者少,但是后者采礦效率和采切比明顯提高.采用多進路聯(lián)絡道回采,單采區(qū)生產(chǎn)能力可提高到200～400 t/d,為早日實現(xiàn)達產(chǎn)目標奠定了基礎(chǔ);在安全上也避免了開口暴露面積大的風險,后期充填不影響進路采礦,采充分開進行,并有利于井下充填水回收,環(huán)境秩序方面明顯改善,對建設(shè)綠色礦山意義重大[9,10].

3 結(jié)論

1)多進路聯(lián)絡道回采與單進路聯(lián)絡道回采相比,采礦效率及生產(chǎn)能力大大提高,能夠?qū)崿F(xiàn)左岸金礦的達產(chǎn)目標.

2)多進路聯(lián)絡道回采能夠解決單進路聯(lián)絡道回采進路開口處暴露面積大的問題,降低開采安全風險.

3)多進路聯(lián)絡道回采支護成本及采切成本相對較高,在確保安全開采的前提下降低開采成本是后續(xù)研究的重點.