板溪锑矿上向分层废石充填采矿法研究

第２５卷第２期　矿业工程研究　Ｖｏ１．２５　Ｎｏ．２　２０１０年　６月　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｊｕｎ．　２０１０　板溪锑矿上向分层废石充填采矿法研究　刘梦秋’，郑剑洪　（１．久通锑业有限责任公司，湖南桃江４１３４００；２．湖南科技大学能源与安全工程学院朔南湘潭４１１２０１）　摘要：为了减轻提升系统压力，降低生产成本、矿石贫化率和损失率，在分析板溪锑矿矿床地质特征及开采技术条件的基础上，　充分利用掘进废碴作为充填材料；并在落矿作业前铺设一层废旧皮带以防止崩落矿石混入充填料中而造成金属损失，在１６１５采场进　行了上向分层废石充填采矿现场试验．试验结果表明，劳动强度显著降低，采场生产能力达４３．９　ｔ／ｄ。采矿损失率和贫化率分别为６％和　４８％，节约采矿成本３１．８万元：较好地解决了板溪锑矿高品位、急倾斜极薄矿体的开采难题．　关键词：急倾斜：极薄矿体：上向分层；废石充填　中图分类号：ＴＤ８５３．３４　１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—５８７６（２Ｏ１Ｏ）０２一ｏ０１Ｏ—ｏ３　对于急倾斜极薄矿脉的开采国内外普遍采用留　最大．２号矿脉由２—３，２—２，２—１三条矿脉组成，矿脉走向　矿法或电耙留矿法．板溪锑矿为一围岩不稳固急倾斜　４５。一８０。，倾向北西，倾角４６。一８９。，其中绝大部分为急倾　极薄矿脉矿床，开采难度大，原用留矿法回采，常出现矿　斜矿体．脉幅０．０２—２．３８　ｍ，一般为０．３０—０．７０　ｍ，含锑品　石放不下等问题，后改为硐室取料的干式充填法回采，　位０．０３％一６７．２０％，矿石矿物成分较简单，多呈含锑石英　此法虽有采场出矿较可靠的优点，但仍然存在开采贫　脉或致密块状辉锑矿，金属矿物以辉锑矿为主，伴生毒　化率大、矿石回采率低、采矿效益差等缺点．每次爆破　砂、黄铁矿等【ｌ】．　后有大量品位很高的粉矿落人充填料中，其金属损失　矿脉顶、底围岩主要为板岩、绢云母板岩、凝灰质　约１５％左右，全矿年损失近百万元．且劳动强度大、工　板岩、粉砂质板岩，岩性均较坚硬，物理力学性质较好，　效低；同时两帮因被取料硐石破坏，造成围岩片帮、冒　但片理、节理发育，岩石破碎松散，易片帮．经力学试验　顶等不安全现象．因此，研究该矿采矿方法及工艺技术，　测定岩石抗压强度（垂直层面），风干状态下为１００．２２　对于改善企业经济效益，提高矿产资源的回采率具有　ＭＰａ，凝聚力１２．８５　ＭＰａ，内摩擦角４２￣１５　，矿石比重为　重要的现实意义．　３　３．８　３＇　８　１　０．矿脉顶、底围岩　５　８．矿体及围岩基本　矿床地质及开采技术条件　稳固＇工程地质稳定性较好＇矿床水文地质条件较为简单．　１．２试验矿块开采技术条件　１．１矿体地质特征　板溪锑矿试验矿块开采技术条件的主要特点：　湖南桃江县板溪锑矿属中低温热液裂缝充填脉　（１）倾角陡．矿体倾角一般为６０ｏ一９Ｏｏ，具备较好的重　状辉锑矿矿床，赋存于五强溪组浅变质板岩、砂质板岩　力放矿条件；（２）厚度小．矿体为脉状，一般厚度０．２—　或砂岩中．矿脉带严格受ＮＥ向压扭性断裂控制，地表　１－３　ｍ，平均厚度为０．４２　ｍ左右，属于极薄矿体；（３）品位　走向长２　０００　ｍ，出露最高标高３８３　ｍ，钻孔控制最低标　较高．矿体平均含锑品位在１０％以上，最高达到６０％一　高＿４７２．９１　ｍ，已知矿脉带有６条，以２号矿脉带规模　７０％，对采矿成本有一定的承受能力，对采矿损失和贫　收稿日期：２０１０－－０４—１０　通信作者：刘梦秋（１９６２一）男。湖南益阳人，工程师，研究方向：采矿工程．Ｅ—ｍａｉｈｍｚｙ１６８＠２６３．ｎｅｔ　１０　化控制要求高；（４）矿体及围岩节理裂隙较发育，特别　是上下盘围岩和矿体与断层相交部位，稳固性较差；　（５）矿体矿化边界不稳定，品位分布不均匀，局部膨大　人行天井处，再沿矿体掘进断面为２．０　ｍ×２．０　ｍ的拉　底平巷，然后自采场长度中央沿矿体向上掘进断面为　２．２　ｍ×１．２　ｍ的充填回风天井至上中段水平，并用大于　４５￣倾角斜向上中段运输平巷底板相通，同时在顺路钢　溜井架设处，自运输平巷向上以大于４５。的倾角向上朝　矿体方向掘进断面为１．０　ｍ　Ｘ　１．０　ｍ的放矿斗穿直达矿　体．采场两端的人行天井、采场出矿溜井采用顺路架设　缩小，尖灭侧现、尖灭再现常见；（６）矿体与围岩分界明　显，较易于分离，矿体与上下盘围岩一般有断层面相隔．　（７）埋藏深度大，矿床开采历史较久，浅部矿体已采完，　现开采深度达８００　ｍ以上，地表为山地，采动对地表不　会造成大的影响．　２采矿方法的试验研究　２．１试验矿块布置和结构参数　根据板溪锑矿生产进度现状，选定１５平和１６平　之间的１６１５采场进行“上向水平分层废石充填采矿　法”现场试验，试验采矿方法结构布置见图１．试验矿块　沿矿体走向布置，按５０　ｍ左右划分为矿块，阶段高度　４０　ｉｎ，当矿体厚度小于０．８　ｎｌ时，最小回采宽度为０．８　ｍ，　以保持人员最小作业空间，当矿体厚度在０．８　ｍ以上　时，则采场宽度为矿体厚度，采场间以人行顺路天井相　隔，人行顺路天井外侧用块石砂浆砌体隔离废石充填　体，采场底部浇注厚度为０．３～０．５　ｍ的混凝土层，以利　下部矿体的回采．　广　３４　１毒　厂厂５厂厂￡蠢嚣窨趸缀　　图１上向分层废石充填采矿法方案图　Ｆｉｇ．１　Ｕｐｗａｒｄ　ｓｌｉｃｉｎｇ　ｗａｓｔｅ—ｆｉｌｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｌａｎ　以分层凿岩爆破、分层出矿和分层充填方式，自下　而上分层回采，分层高度一般为２　２．５　ｍ，工作面出矿　采用人工搬运，顺路钢溜井溜矿至阶段运输平巷装人　矿车运出，顺路钢溜井架设间距为２５　ｎｌ左右，控制人工　搬运矿石最大距离在１０　１５　ＩＴＩ以内［２－８１．　２．２采准切割工程　主要采准工程包括下盘脉外阶段运输平巷、天井　联络短巷、顺路溜井放矿斗穿、拉底平巷和下盘脉外　充填回风天井等．首先在采场两端自阶段运输平巷向　矿体掘进断面为２．０　ｚｎ×２．０　ｍ的天井联络短巷至顺路　方式形成，位于采场两端的顺路人行天井用木材架设，　其中一端利用前采场遗留顺路天井，顺路人行天井内　置人行梯子，天井中每隔５　７　ｍ高度用木材架设梯子　安全平台，上下梯子错开并反向架设，用铁丝或码钉固　定于天井壁上，出矿溜井用预制￣ｏ８００×１　０００钢圆筒　顺路架设．试验采场采准切割工程量见表１．　表１试验采场采准切割工程量　巍一　Ｔａｂ．１　Ｔｅｓｔ　ｓｔｏｐｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｐｒｅｐａｒａｔｏｒｙ　ａｎｄ　ｃｕｔ　ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　２．３回采工艺与技术　采场中实行自下而匕分层睬分层高度为２　２．５　ｍ，　回采宽度一般为脉幅厚度，当脉幅厚度少于０．８　ｍ时，保　持最小回采宽度０．８　ｍ．采场自底部拉底平巷开始回采，　在拉底平巷底板浇注厚度约０．３　０．５　ｍ的混凝土隔层　并养护后，先用ＹＴ２８凿岩机钻凿ｑ５４０　ｉｌｌｍ上向倾斜浅　孔，孔深２—２．５　ｍ，呈“之”形排列，采用２　岩石炸药爆破　落矿，非电导爆管微差顺序起爆，单位炸药消耗量：０．６５　ｋｇ／ｔ．每次崩落下矿石用人工搬运至就近的顺路钢溜井　中，溜矿至阶段运输平巷装入矿车运出，块度大于３００　ｍｍ的在进人出矿溜井前，先进行人工二次破碎．　分层回采和出矿结束后，即清理工作面底板上的　残矿和粉矿，并顺路架高人行天井和钢出矿溜井．采场　两端人行天井采用圆木成框同步顺路架设，上下框间　距为Ｏ．５一Ｏ．８　ｉｎ．为了保证充填废石不会从顺路天井壁　自然塌落进人天井伤人，在顺路人行天井靠采场充填　体侧，用水平厚度为０．５　ｉｎ的砂浆片石墙隔离天井和充　填体，同时起到保护人行天井的作用．前一采场遗留的　顺路天井，在上采过程中即可全部保留，也可随上采废　弃下段，不影响其整体功能，还可回收木材反复利用－ＪＪ页　路溜矿井为厚度３　ｍｍ的钢板焊制（直径为８００　ｍｍ，每　节长约１　ｍ），随采场上采逐节顺路架设而成』顷路架设　的天、溜井，须在充填前预先架高至充填高度并固定，　后再充填至设计水平．　２．４采场通风及顶板管理　采场通风由系统风压与局扇共同完成，新风流由　采场下部中段运输平巷经联络平巷、顺路人行天井进　充填料上面铺设废胶带，极大地减少了残矿和粉矿流　失，降低了矿石的贫化和损失．　２）充分利用掘进废石作为采场充填材料，既减少　了采场充填成本和井下废石的提升运输费用，又可以　减少地表废石场征地和废石排放对地表环境的污染．　３）建议采用电耙耙运矿石和废石充填料，减轻工　入回采工作面，污风由工作面经充填回风天井回人上　人的劳动强度，进一步提高采场生产能力和采矿效率．　中段平巷排出．　顶板管理：由于采场宽度小，顶板安全性相对较好，　参考文献：　回采过程的顶板管理主要是顶板的浮石清理和局部　【１】邱仁文．硐室取石充填法在板溪锑矿的应用叨．采矿技术。２００１，ｌ　（３）：２６—２７．　支护处理．每次崩矿后清理干净顶板浮石，遇构造破坏　ＱＩＵ　Ｒｅｎｗｏｎ．Ｓｔｏｎｅ　ｃｈａｍｂｅｒ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｎｘｉ　Ｓｂ叨．　部位则视情况采取必要的锚杆支护措施（采用长度为　ＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。２００１，１（３）：２６＂２７．　【２】岑佑华，余琳．丰山铜矿上向分段碎石胶结充填采矿法研究与实践　１．２一１．５ｉｎ管缝式锚杆）．　叨．中国矿山工程，２００６。３５（２）：１－３．　ＣＥＮ　Ｙｏｕｈｕａ，ＹＵ　Ｌｉｎ．Ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　０ｆ　ｕｐｗａｒｄ　ｓｕｂｌｅｖｄ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　２．５废石充填工艺　ｆｄｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｆｅｎｇｓｈａｎ　ｃｅｐ￣ｒ　ｍｉｎｅ［Ｊ１．Ｃｈｉｎａ　Ｍｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　２００６，３５（２）：１－３．　分层回采和出矿等工作结束后，进行分层废石充　【３】樊满华．浅孔留矿法的新工艺和新技术综述田．黄金科学技术．　２００２．１０（２）：６－１２．　填，掘进废石自上中段运输平巷用矿车转运至采场充　ＦＡＮ　Ｍａｎｈｕａ．Ｓｕｒｆｉｎｇ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｂｏｕｔ　填回风天井，自溜至充填工作面，再用人工平整表面，并　ｓｈ￣ｏｗ　ｈｏｌｅ　ｓｔｒｉｎｋａｇｅ　ｓｔｏｐｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ】．Ｇｏｌｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｄｏｇｙ，　２００２。１０（２）：６—１２．　在表面铺设废胶带后，即可开始下分层回采．充填用掘　［４】谷新建，胡磊，陈泽吕，等．新龙矿业公司极破碎难采矿体采矿方法优　进废石自下部中段提升至ｌ７平后，经平巷矿车运输转　化研究啪．矿业研究与开发，２００７，２７（４）：ｌ一３．　ＧＵ　Ｘｉｎｊｉａｎ，ＨＵ　Ｌｅｉ，ＣＨＥＮ　Ｚｅｌｖ．ｅｔ　ａ１．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｍｎｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　运至采区废石溜井集中贮存，采场充填需要废石时再　ｆｏｒｅｘｔｒｅｍｅｌｙｆｒａｃｔｕｒｅｄ　ｄｌｍｅｕｈ－ｔｏ－－ｍｉｎｅ　ｏｒｅｂｏｄｙｉｎＸｉｎｌｏｎｇＭｉｎｅｒａｌＣｏ，　用矿车转运至采场中央充填天井昀．　Ｌｔｄ［￣．Ｍｉｎｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｎａｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２００７，２７（４）．：１－３．　［５】李兴尚，郭忠林．废石充填采矿法在新桥矿的实践　．四川有色金属。　２００４（２）：４３－４７．　２．６采矿方法的试验结果　ＬＩ　Ｘｉｎ￣ｈａｎｇ，ＧＵＯ　Ｚｈｏｎｇｌｉｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｎｏ　０ｆｗａｓｔｅ－－ｆｌａｌ　ｍｉＩｌｇ　ｉｎ　ｘｉｎｑｉａｏ　ｍｉｎ４Ｊ１．Ｓｉｅｈｕａｎ　Ｎｏｎｆｅｎｍｕｓ　Ｍｅ￣ｌｓ，２００４（２）：４３—４７．　本次采矿方法试验从２０１０年元月４日开始到５　【６】吴湘晖．张运良．分采充填法在南金滩矿区的试验研究叨．湖南有色　月８日，试验采场作业时间８０　ｄ，已采出矿量３　５１２　ｔ，已　金属，２０００。１６（４】：１－３　ＷＵ　Ｘｉａｓｇｈｕｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕｍｉｎ￣Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓｌｉｃｉｎｇ　ｎａｄ　充填ｌ　０３２　ｍ３，平均充填生产能力１２．９　ｍＳ／ｄ；平均采矿　ｆｄｌｉｇｎ　ｓｔｏｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎ　ｎａｎｊｉｎｔａｎｍｉｎｅ［Ｊ１．Ｈｕｎｓａ　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓｍｅｔａｌｓ，　２０００，１６（４）：１－３．　生产能力４３．９　ｔ／ｄ；平均采矿工效为１．４６　ｔ／ｄ；采切比为　【７】马正位，乔登攀．魏学松，等．上向水平分层废石充填法在东大山铁矿　４１．９　ｍ／ｋｔ；采矿损失率６％；采矿贫化率４８％；单位炸药　的应用叨．有色金属（矿山部分）。２００９，６１（３）．３—５．　消耗为０．６５　ｋｇ／ｔ，节约采矿成本３１．８万元，该采矿方法　ＭＡ　Ｚｈｅｎｇｗｅｉ。ＱＩＡＯ　Ｄｅｎｇｐａｎ，ＷＥＩ　Ｘｕｅｓｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｔｅ　ｃｕｔ　ａｎｄ　ｆｍ　ｗｉｔｈ　ｍｕｌｌｏｅｋ　ｉｎ　ｄｏｎｇｄａｓｈａｎ　ｉｒｏｎ　ｍｉｎｅ［Ｊ１．Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　在板溪锑矿推广应用后，每年可创效益２００余万元．　Ｍｅｔａｌｓ（Ｍｉｉｎｎｇ　Ｓｅｃｔｉｏｎ），２００９，６１（３）．３－５．　【８】苏怀岗．陕西银矿古采区上盘矿体的开采叨．矿业研究与开发，２００２，　３结论　２２（３）：１－３．　ＳＵ　Ｈｕａｉｇａｎｇ．Ｍｉｎｉｎｇｔｈｅ　ｈａｎｇｉｎｇ　ｏｒｅｂｏｄｙｉｎｔｈｅ　ａｎｃｉｅｎｔｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａｉｎ　ｓｈｏｎｘｉ　ｓｉｌｖｅｒ　ｍｉｎｅ［Ｊ１．Ｍｉｉｎｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，２００２．２２（３）：　１）采用上向分层回采和分层充填工艺，并在废石　１－３．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｕｐｗａｒｄ　ｓｌｉｃｉｎｇ　ｗａｓｔｅ－ｆｉｌｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｉｎ　Ｂａｎｘｉ　Ａｎｔｉｍｏｎｙ　Ｍｉｎｅ　ＬＩＵ　Ｍｅｎｇｑｉｕ１．ＺＨＥＮＧ　Ｊｉａｎｈｏｎｆ　・　（１．ｊｉｕｔｏｎｇ　Ａｎｔｉｍｏｎｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．。Ｌｔｄ．，Ｔｍｊｉｎａｇ　４１３４００，Ｃｈｉｎａ；　２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ，ｇＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｅｃ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎａｇｔａｎ４１１２０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｏｆｌｉｆｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｒｅｄｕｃｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｓｔｓ，ｒｅｄｕｃｅ　ｏｒｅ　ｄｉｌｕｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｌｏｓｓ　ｒａｔｉｏ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｈｔｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｂａｎｘｉ　Ａｎｔｉｍｏｎｙ　Ｍｉｎｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｎａｄ　ｍｉｎｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｓ，ａｎｄ　ｍａｋｅ　ｆｕｌｌ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｗａｓｔｅ　ｓＬａｇ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ａｓ　ｉｆ￣ｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ａ　ｌａｙｅｒ　ｏｆ　ｗａｓｔｅ　ｂｅｌｔ　ｉｓｏｈｔｉｏｎ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｅｆｏｒｅ　ｓｔｏｐｉｎｇ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｔｏ　ｍｉｘ　ｉｎ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｕｓｅ　ｏｆｕｐｗａｒｄ　ｓｌｉｃｉｎｇ　ｗａｓｔｅ　ｒｏｃｋ　ｆｉｌｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｍｎｍｇ　ｉｆｅｌｄ　ｔｅｓｔ　Ｉｎ　ｔｈｅ　１６１５　ｓｔｏｐｅ　Ｎｏ．Ｔｈｅ　ｅｒｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｌｙ　ｒｄｅｕｃｅ　ｈｔｅ　ｈｂｏｒ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｍｏｐｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　４３．９ｔ，ｄ，　ｍｉｎｉｎｇ　ｌｏｓｓｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｌｕｔｉｏｎ　ｒａｔｅｓ　ｗｅｒｅ　６％ａｎｄ　４８％，ｓａｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　３１８　０００　ｙｕａｎ　ｍｉｎｉｎｇ，ｓｏｌｖｅｄ　Ｂａｎｘｉ　ａｎｔｉｍｏｎｙ　ｉｍｎｅ　ｈｉｇｈ　Ｂｄｅ，ｓｔｅｅｐ　ａｎｄ　ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｔｈｉｎ　ｖｅｉｎ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｐ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ；ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ　ｔｈｉｎ　ｏｒｅｂｏｄｙ；ｕｐｗａｒｄ　ｓｌｉｃｉｎｇ；，ｗａｓｔｅ　ｒｏｃｋ　ｆｄｌｉｎｇ　１２