浅谈凡口铅锌矿顶底柱回采

李小元,陈坤锐

(凡口铅锌矿, 广东韶关市 512325)

浅谈凡口铅锌矿顶底柱回采

李小元,陈坤锐

(凡口铅锌矿, 广东韶关市 512325)

通过分析凡口铅锌矿顶底柱回采安全难度大的原因,相应提出一些改进措施,有针对性地在回采底柱上部拉底采场时加强改进,同时在回采顶底柱时采取跟进措施,从而确保安全回采顶底柱。

矿柱回采;人工假底;充填接顶;无底柱后退式分段深孔爆破采矿法

凡口铅锌矿经过50年的开采,在-240m以上中段留下了一大批顶底柱,这些顶底柱矿石品位高、总量较大,对补充矿山日益枯竭的资源、增加矿山的经济效益,提高矿山资源的利用率、延续矿山开采年限有不可替代的作用。顶底柱矿石作为滞后开采资源,地质条件复杂,特别是受周围环境的影响,部分地质条件已经发生了较大变化,同时其周边工程复杂,回采条件受到较大限制,不可确定因素较多,增大了顶底柱回采难度。

1 回采难度原因分析

1.1 地质条件原因

顶底柱产生及存在原因就是为了能多中段同时开采,提高矿山回采效率。上部采场拉底回采完后,即破坏了矿石的受力结构及整体稳定性,受爆破影响,矿岩稳固性及矿石本身的整体粘性降低,同时顶底柱回采在拉底充填体下作业,这些条件都加大了顶底柱回采的安全难度。

1.2 技术方面原因

(1)东区部分底柱采场,底柱划分时两帮控制线与拉底层采场两帮控制线一致,而不像狮岭底柱采场顶板对应两拉底采场,前者顶板拉底充填体仅受充填体膨胀张力产生的摩擦力作用,同时,上部两拉底采场本身除这种摩擦力外,两者无任何骨架相连,这种结构易导致充填体整体冒落;而后者除两者间有摩擦力外,每个拉底采场均有一部分为矿石或胶结充填体支撑,只要其充填体的强度大于其抗剪强度,则充填体不会整体下沉导致冒落。

(2)两拉底层交界处,因为间柱在拉底时为避免破坏矿房拉底层充填体,靠充填体的底板矿石打眼时没有到位,容易形成一随采场走向的、厚度及高度均约0.3～0.4m的残矿,这种残矿没有足够破碎,难以与拉底层充填体形成类似混凝土的结构,同时其所受的约束力也仅有两旁充填体的张力,强度较差,在揭露时,这种三角状残矿在受到爆破震动后极易冒落,同时破坏了整个充填体的受力平衡,由此导致充填体的一部分被破坏。

(3)-240m以上中段底柱很大部分为FDQ底柱或者是留矿法底柱,这两类底柱的相同之处是均在矿石里扩漏,同时因为矿石安息角或人为原因,导致漏斗内遗留了大量残矿,特别是留矿法更加明显,这类残矿因出矿后无人进入观测,其厚度无从可知。Sh-160mS1#留矿法底柱在回采完一分段底柱后,顶板还留有大量残矿,主要集中在漏斗范围,充填接顶后,从二分段重新拉底也只能边打边探,回采非常被动;同时FDQ采场及留矿法采场出矿后,因为安全因素影响,一者无法铺设地网等底部结构,充填质量较差,二者无法准确测图,资料不是很详细,更是增大了回收残矿的难度。

(4)回采完矿房底柱后,必须对其接顶充填,但是因为没有充填天井,同时充填体脱水时充填料下沉等影响,无法对矿房底柱接顶充填,在回采矿柱底柱时,上部拉底层充填体全部悬空,没有支撑点,对回采造成极大的安全隐患。Jb-80m9-9#副底柱回采时,西帮9#底柱没有接顶,造成顶板大面积悬空发生充填体冒落。

(5)凡口矿底柱实体厚度约8.0m,采场破顶后底柱一般分为两层回采,第一层压顶后至少预留3.0m待第二层破顶回采。在回采底柱第二层时,特别是分段后退式回采时,若底柱周边没有穿脉,在回采第二段以后的矿石时,通风条件受到极大的限制,例如Sh-240mN6#底柱,西头靠近主巷,东头连接回风巷,因为安全原因后退式回采,第一段出矿后,若不留通道通回风巷则炮烟返出主巷,影响范围较广,但同时考虑到充填队无法在结构很破碎的充填体下立通风巷,空场验收时决定回填好后即回采西头,等西头出矿后一次充填,但在西头压顶完后,在处理交界处的顶板时,充填体发生冒落。

1.3 人为与管理方面原因

(1)拉底层在拉底过程中,受作业班组技能的影响,拉底层凹凸不平,特别是有较大上坡或降坡时,这种情况更加严重,测量人员若没有按实测量则严重影响资料的准确度,对底柱破顶回采造成严重的后果,或找边高度不够造成补偿空间太小,无法正常压顶,或者预留安全破顶厚度不够,容易发生冒落。Sh-240mS2#底柱资料提供的采后空高为5.7 m,但是东头回采时,实际采后空高平均达7.5m,给压顶过程产生较大不便;Sh-240mN9-10#底柱资料与实际相差约0.6m,预留破顶厚度较小,造成采场冒落。

(2)拉底层清场不干净,局部留有矿石,容易造成残矿。这种情况在底柱开口压顶过程中容易造成一种假象,打钻装药时将炸药装到残矿中,导致残矿虽然被爆下,但却容易破坏充填体,人为造成一个应力集中点,致使该处充填体极易冒落。Sh-240mS2#底柱在西头开口压顶时,因为这种残矿影响破坏了充填体,致使充填体冒落,既造成了贫化,也对安全回采造成影响。

(3)拉底采场在垫坡过程中,个别工区、队为图方便,没有将垫坡的渣或者矿石清理干净即进行充填,底柱回采时,揭露该垫坡后,人为造成一个破碎带,这不仅是一个安全隐患,同时为此进行的安全处理工作,诸如铁丝网锚护等,无疑也增加了采矿成本。Sh-240m四分段回采S2#副底柱时,揭露-200mS1-2#试验采场上坡垫渣,该垫渣被揭露后冒落混在矿石中,造成贫化。

2 改进措施及建议

除严格执行凡口铅锌矿采矿技术规程外,根据自身回采顶底柱经验提出一些改进措施及建议。

(1)回采FDQ采场时,将在矿石中扩漏改为台车先回采一分层后,构筑人工假底(见图1),同时对间柱采场推广无底柱采矿法。图1中充填体斜角根据矿石的安息角决定,这种人工假底一方面避免了回采底柱的安全隐患,避免了大块堵塞漏斗口,造成无法正常出矿的情况,同时可大大降低损失率,应用该底部结构在回采-600mN4-5#采场时损失率不到1%。

图1 人工假底示意

无底柱后退式分段深孔爆破采矿法在凡口矿间柱采场得到大力推广,该方法采用在上部分段掘硐室作为凿岩硐室,往下打下向中深孔,下部硐室采用遥控铲运机出矿。这种采矿方法从根本上解决了底柱问题。

(2)充填接顶问题。凡口矿一般拉底层铺设地网,第二层立脱水井,为方便充填接顶,在矿房拉底层充填时,预留一较小的充填井,规格尺寸为0.5m×0.5m(长×宽),但为保证底部结构的稳定,需要在充填小井旁加密底部结构的钢筋网度,第二层立脱水井时,按脱水井通道规格将充填小井延伸至进路,在充填接顶时,可以沿此通道接管通过充填小井接顶充填(见图2)。

图2 充填小井示意

(3)拉底层在铺设地网时,离底板约30mm高度拉钢丝绳,这种钢丝绳的主要作用是在充填时固定竹架,在回采过程中,钢丝绳下方的充填体容易脱层而冒落,而在钢丝绳交接处多加1条水泥锚杆,既可以作为充填体内筋,同时只要这种水泥锚杆的网度足够的话,又可以保证钢丝绳下方的充填体不致因为脱层而冒落造成贫化。空心锚杆1条价格约50元,相同长度的螺纹钢不到10元,根据凡口技术规程规定1.5条锚杆/m2的要求,50m长的拉底采场(约400m2),采用螺纹钢作为内筋时,比采用空心锚杆同比可节约24000元,同时其力学性能与空心锚杆无异。

(4)顶底柱回采环境均在充填体下,所以充填体质量的好坏直接影响到顶底柱的回采,凡口矿在铺设地网时,主体是竹架,同时每捆竹架中多加1条空心锚杆,主要是为了加强充填体的整体强度,同时作为类似混凝土的主筋,主要承受拉力,所以不论从经济方面还是从充填体的结构方面,废旧钢管的优越性都大于空心锚杆,为加强充填体的整体抗拉强度,可以选用废旧铁管代替空心锚杆。

(5)为解决底柱分段回采通风问题,避免充填队作业人员为留通风联道在充填体下长时间作业,可购进铁风筒或类似铁风筒,有一定强度不致被充填料浆的压力压坏的预制构件,在首段第二层充填至一定高度时,预埋充填体中作为通风联道,以解决后段回采的通风问题。

3 结 语

随着矿山开采往深部延伸,会产生更多的顶底柱,为减少顶底柱开采的安全难度,避免重复上部中段顶底柱的不足,希望本文建议对回采顶底柱起到借鉴作用。

[1]李纪玉,刘双建,陆爱珍.采场顶、底柱回采方法的探讨[J].黄金科学技术,2002,(4).

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[3]陶 勇,李明才.分层尾砂充填法采场顶底柱回采试验研究[J].江西有色金属,1998,(4).

[4]朱志彬,王新忠.鸡冠嘴矿区顶底柱回采试验研究与应用[J].采矿技术,2007,7(2):16～18.

2009-07-15)

李小元(1983-),男,湖南衡山人,助理工程师,主要从事采矿技术管理及现场管理工作,Email:lixiaoyuan11@163.com。