黃小紅,賀 巍,曹 偉(錫礦山閃星銻業(yè)有限責任公司,湖南 冷水江417500)

1 前言

錫礦山銻礦是開采保安礦柱起步較早的礦山,曾于20世紀80年代末期開始回采南礦7 中段一些比較寬的保安礦柱,90年代開始對保安礦柱資料進行系統(tǒng)整理,并成立了專門的殘采施工隊伍。

鋅廠位于公司原南煉廠以北,原本屬于鋅冶煉主要生產(chǎn)基地,其廠房與設(shè)施屬一級保護對象,雖然前幾年因各種原因鋅廠處于關(guān)停狀態(tài),但其廠房及相關(guān)設(shè)施仍屬于一級保護,還不能破壞。

南礦342 平巷B25～B59線(56 穿～124 穿)區(qū)域為淺部重點開發(fā)地段,該區(qū)域地表相應(yīng)位置為鋅廠范圍,屬“三下”礦體開采。2000年,為確保地表建(構(gòu))筑物的安全,公司下發(fā)了《關(guān)于南煉廠(現(xiàn)鋅廠)保安礦柱地壓控制措施的通知》,要求嚴格回采順序,并遵循快采、快出、快充的方針,嚴格按1∶3∶8的配比進行充填作業(yè),并確保充填體強度。

為了安全高效回采鋅廠區(qū)域近地表保安礦柱,對此區(qū)域進行了詳細的老窿調(diào)查和地測資料準備,探獲了15萬t 礦石,2 000 多t 銻金屬量。由此可見,淺部保安礦柱開采變得越來越重要。

2 區(qū)域地質(zhì)概況及采礦方法

2.1 地層

本區(qū)域位于錫礦山銻礦田一級構(gòu)造——西部大斷裂(F75)的下盤,錫礦山復(fù)式短軸背斜之一的飛水巖背斜的南傾伏部位。礦床為單一的似層狀整合銻礦床。區(qū)域地層揭露為佘田橋組D3s2-1至D3s2-15層,頂板為D3s3長龍界頁巖。巖性為灰白色鈣質(zhì)頁巖,夾有條帶狀薄層泥灰?guī)r,貝殼狀缺口,穩(wěn)固性差。

2.2 構(gòu)造

區(qū)域?qū)儆陲w水巖背斜南傾伏端之東翼,主要為次一級斷裂發(fā)育,走向NE 及NW 向,WS 向斷裂也較發(fā)育,特別NE 一組斷裂對地層影響較大,在平剖方向上產(chǎn)生較大位移,斷裂構(gòu)造較發(fā)育,以F7和F103為主要兩組大斷裂構(gòu)造,斷裂發(fā)育部位巖石破碎,裂隙發(fā)育,嚴重破壞了巖層的整體性和穩(wěn)固性,使該區(qū)域巖層缺失。但也具有存礦和控礦作用。由于它們相間出現(xiàn),致使區(qū)域內(nèi)整個礦床的礦體分段富集,呈塊狀出現(xiàn),連續(xù)性較差。F103斷層傾角約為50°,傾向為185°～195°;F7斷層傾角約為45°,傾向約為145°。

2.3 資源儲量情況

342 平巷B25～B59 線(56 穿～124 穿)位于飛水巖礦床淺部,中段石門底板標高為342m,距地表深度為40～70m,地表相應(yīng)位置在鋅廠一帶。礦體走向控制長度為600m,設(shè)計面積為8 萬m2,預(yù)計111b 級儲量:礦石量Q:151 380.0t,金屬量P:2 268.0t,平均品位C:1.50%。

2.4 采礦方法

采用人工壁柱房柱法及智能發(fā)射儀器與設(shè)施監(jiān)控采場頂板安全,建立和分析智能發(fā)射儀器監(jiān)測的巖音參數(shù)并進行回采安全預(yù)報是該技術(shù)的關(guān)鍵。其工藝參數(shù)是選擇合理的開采順序和空場個數(shù),及時充填采空區(qū)并保證充填體的質(zhì)量。具體采礦方法如圖1所示。

圖1 膠結(jié)充填采礦法示意圖

3 采場頂板管理與采空區(qū)處理

3.1 采場頂板管理

為確保采場回采安全,使頂板不產(chǎn)生變形與落盤,設(shè)計中需要考慮對采場頂板進行支護,一般采用以下三種支護形式:水泥藥卷錨桿和水壓支柱聯(lián)合支護、頂板注漿和水壓支柱結(jié)合支護、單體液壓支柱和錨桿護頂結(jié)合支護方案。

水泥藥卷錨桿和水壓支柱聯(lián)合支護方案中,水泥藥卷錨桿支護與采礦同時進行,錨桿長2.0m,安裝網(wǎng)度1.0×1.0m2。錨桿支護控頂距爆破前不大于1m,爆破后不大于3m。

安裝水壓支柱操作方法:安裝支柱需兩人配合作業(yè),支柱時,應(yīng)將三用閥嘴朝向采空區(qū);注液槍用完后,應(yīng)掛在支柱手柄上,禁止將注液槍拋在底板上;禁止使用漏液或失效的支柱;支柱工用手抓支柱時,應(yīng)使用掌心向上,防止升桿過程中受傷;支柱必須達到規(guī)定的初撐力,才能停止注液;為了防止爆破時礦石沖擊水壓支柱,水壓支柱距爆破面應(yīng)保持5m。

3.2 采空區(qū)處理

保安礦柱回采后,即對采場進行出礦,出完礦后再對空區(qū)進行充填處理。充填前,需做好采場密閉,防止跑砂。充填空區(qū)的目的,一方面是消除因回采工作結(jié)束后,采場頂板及四周的應(yīng)力發(fā)生變化,而引起采場失穩(wěn)、頂板下沉或冒落導(dǎo)致地表塌陷;另一方面,充填空區(qū)有利于保障安全回采及確保井下其他作業(yè)安全[1-2]。

根據(jù)采空區(qū)原充填系統(tǒng)已破壞的特點,結(jié)合南礦的生產(chǎn)實踐,用尾砂充填和膠結(jié)料相結(jié)合的方法,礦壁和頂?shù)字夭珊蟛捎媚z結(jié)充填,礦房空區(qū)則采用尾礦似膏體充填。

4 安全技術(shù)措施

(1)嚴格按設(shè)計回采順序開采,多層礦體從下而上回采。盤區(qū)采用前進式回采方式,盤區(qū)內(nèi)采用一端向另一端推進的方式,不準在盤區(qū)中間形成“孤島”。

(2)嚴格實施“三強三快”政策。采場一經(jīng)開采,不得中途無故停止作業(yè),并且必須堅持“強采、強出、強充”與“快采、快出、快充”的有機結(jié)合,確保采、出、充流水作業(yè)的連續(xù)性、高效性與安全性。

(3)嚴格按設(shè)計技術(shù)參數(shù)和設(shè)計規(guī)范組織施工。一次或一分層回采高度控制在8m 以內(nèi),同時回采的采場不超過2 個;必須待礦壁采場充填接頂后再回采礦房;采、出、充作業(yè)的采場須隔開,不得互相干擾而引發(fā)安全事故。

(4)加強充填生產(chǎn),確保充填質(zhì)量。嚴格按設(shè)計要求進行充填料配比,保證膠結(jié)充填體強度達到2～4MPa。采空區(qū)充填切實保證充分接頂。

(5)嚴格進行地壓監(jiān)測,及時檢測預(yù)報地壓活動規(guī)律和現(xiàn)象。定期對采場、觀測站進行區(qū)內(nèi)巖體聲發(fā)射情況的監(jiān)測,定期對井下和地表巖移觀測并根據(jù)觀測結(jié)果及時進行綜合分析,有必要的情況下邀請有相應(yīng)資質(zhì)的科研院所根據(jù)現(xiàn)場情況進一步分析并采取有效措施,確保安全生產(chǎn)、防止地表塌陷。

(6)距地表30m 以內(nèi),嚴禁采礦。

5 主要經(jīng)濟技術(shù)指標

按照設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模,4年采出礦石量12.0 萬t,生產(chǎn)銻金屬產(chǎn)品1 800t,按當前金屬價格4.2 萬元/t計算,銷售收入0.756 億元,扣除采礦、選礦、冶煉、銷售等成本計3.7 萬元/t,總利潤900 萬元。該項目實施后,可獲得一定的經(jīng)濟效益,杜絕民采盜挖礦柱造成地表塌陷的危害,采后充填,可保證地表安全,具體見表4。

6 問題剖析及建議

6.1 存在的主要問題

(1)當前銻市場價格疲軟,雖然近期銻價有回升的趨勢,但價格優(yōu)勢不明顯,所以經(jīng)計算得出的經(jīng)濟效益僅處于邊際利潤水平,項目實施經(jīng)濟效益不是很明顯。

(2)該項目工作區(qū)域地表為一級保護對象,礦體又比較靠近地表,開采受制約性程度較高,安全威脅較大,施工難度較大,多工種作業(yè)相互影響較大。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標表

6.2 建議

(1)積極推行科技創(chuàng)新,進一步優(yōu)化淺部充填系統(tǒng)建設(shè),想方設(shè)法降低充填生產(chǎn)成本;合理布置采掘盤區(qū)和優(yōu)化回采工藝參數(shù),降低貧化損失率,提高出礦品位降低礦山生產(chǎn)成本;實行彈性生產(chǎn),銻價低時以掘進為主,銻價高時采掘并舉。

(2)鋅廠保安礦柱回采范圍較廣,可以采取布置多個作業(yè)盤區(qū),盤區(qū)之間拉開間距并預(yù)留盤區(qū)間柱,盤區(qū)間柱盡量選在礦化較貧區(qū)域,以降低資源損失又確保井下生產(chǎn)安全與防止地表塌陷。

(3)推進新型采礦工藝與裝備,提高生產(chǎn)效率,降低工人勞動強度。

7 結(jié)論

本文通過采用先進的采礦方法和采礦工藝,建立淺部充填系統(tǒng)回填采空區(qū),安全有效地回采屬于一級保護對象鋅廠下面的近地表礦體,確保回采安全和地表不塌陷,結(jié)合多方面的分析研究,得出以下結(jié)論:

(1)“三下”礦體回采是礦山采礦的一項技術(shù)難題,不斷更新采礦方法與選擇采礦工藝,其意義是重大的。采用進路尾礦似膏體充填采礦法開采礦體,重點注意采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)和回采順序。

(2)采取有效措施防止采空區(qū)頂板離層塌落,建立充填系統(tǒng)回填采空區(qū)。采出完礦后一次充填處理采空區(qū)。

(3)采用科學(xué)手段對采空區(qū)進行巖移與頂板沉降觀測。

(4)合理選用采場頂板支護形式,掌握安裝水壓支柱要點,防止被爆轟波沖垮。