会东铅锌矿露天坑底及边帮矿体回采实践

韩 全

(四川会东大梁矿业有限公司, 四川 会东县 615205)

0 前 言

四川会东大梁矿业有限公司由原四川会东铅锌矿改制成立,会东铅锌矿始建于1958年,采用露天开采,设计最终开采标高为1980 m。于1992年开始扩建,开采方式由露天开采转为地下开采,1980 m以下采用充填法开采。由于当时锌价格下降,企业经济效益差,再加上充填系统投资大,同时矿山二期工程滞后,井下开拓采准系统未形成,导致露天已接近1980 m坑底时,地下仍不能正常采矿。若矿山仍采用充填法开采,工程进度严重滞后,生产衔接不上,完成所有采矿准备工程,需停产2年。鉴于以上原因,原企业将露天转地下开采改用无底柱分段崩落法。同时露天坑继续进行采矿,截至2017年12月底露天开采结束,坑底标高由设计的1980 m下降至1968 m。2010年会东铅锌矿被西部矿业接收后,公司拟对11线以东的矿体采用充填法回采。

11线以东矿体开采技术条件复杂,矿岩软弱破碎,大量高品位富矿体位于露天坑底和露天边坡内,矿体受前期露天开采破坏严重,加上民采空区的影响,使得东部矿体开采难度大。同时,东部矿体分布集中,可布采场数少,要实现公司提出的2012年底达产的目标,必须确定东部矿体采用充填法开采方案,其中包括11线以东南边坡、西边坡及东部露天坑底矿体回采方案,确定采场结构参数、回采工艺及各矿体回采顺序,完成东部各段矿体的采场布置及采准工程设计,从而保证露天转地下开采的安全性。

1 露天坑底及边帮矿体开采技术条件

矿山从1966年至2008年底一直以露天开采为主,采用山坡－凹陷露天公路汽车开拓运输。开采对象为11线以东1号矿体的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿段(高品位富矿),日产矿石300～600 t/d,设计坑底标高1980 m,实际坑底标高1968 m,其上口尺寸385 m×870 m,下口尺寸136 m×30 m,采深370 m,最终边坡角34°～45°。排土场位于距采坑以南1.5 km的丁家沟内,堆渣体积560×104m3。

露天坑北边坡原设计边坡角45°,原矿山企业在向露天深部开采时,北边坡挂帮矿体被开采,北边坡倾角70°～80°,边坡角过陡,为不稳定边坡,继续向深部开采,北边坡碎石有垮塌、滑坡的可能。南边坡矿体位于1980 m以上,在开采移动界线以外。从目前现状分析,南边坡为稳定边坡;西边坡原来为稳定边坡,进行了加固,但受西部贫矿开采的影响,西边坡坡顶出现滑坡和垮塌。与矿区断裂地质构造发育的背景相结合,采场边坡的稳定性特征可归结为：在F15北盘的断块构造区外边坡稳定性最好,在F5－F15之间断裂极为发育的“地堑”中心边坡稳定性最差,在F5南盘的断块相对完整区边坡稳定性较好。采场西部和南部的局部边坡滑移破坏均位于F5－F15的断块构造带中,断裂构造作用是采场边坡稳定性的主要控制因素。

2012年西边坡滑坡后,雨季雨水夹带大量黄泥进入露天坑底,1968 m坑底堆满了稀泥,堆积标高接近1980平台,露天坑、南边坡及西边坡现状如图1、图2所示。

从目前露天坑及边坡现状分析,露天坑内共有2个较大的平台,分别为1980 m平台和坑底1968 m平台,因此露天坑底的矿体主要为1980 m与1968 m平台下部的矿体。其中1980 m平台面积约1200 m2,平台上部覆盖有轮胎。1968 m平台面积约2000 m2,由于露天坑底部在1956 m水平采用无底柱崩落法回采了1个分段,从1956 m至1968 m水平均为矿岩松散体,加上2012年雨季西部边坡冲积下来的黄泥,目前堆积物快到1980 m水平,其露天坑底原岩实际标高为1956 m水平。

图1 露天坑现状

图2 南边坡及西边坡现状

北边坡内矿体在露天开始时已回采结束,西边坡内富矿在露天开始时对品位较高的挂帮矿采用台阶再造进路充填法进行了回采。目前,只有南边坡下部存在有矿,边坡内矿体赋存水平为1968～2064 m。露天坑及边坡与矿体关系见图3。

图3 露天坑及边坡与矿体关系

2 露天坑底矿体回采

根据国内外露天转地下开采的矿山开采情况分析,露天坑底矿体开采一般采用以下2种形式进行,一种是首先修筑人工假底,然后再采用充填法由下往上或由上往下进行回采;一种是采用无底柱崩落法进行回收。

而东部露天坑底矿体采用第一种形式,先修筑人工假底再采用充填法回采时存在西边坡滚石威胁,人工假底修筑安全无法保证;1968 m露天坑底覆盖有20 m厚的泥水混合物,也无法再清空后修筑假底;而1980 m平台覆盖有采用钢筋串联的轮胎假底,拆卸十分困难。因此,东部露天坑底矿体不宜采用修筑人工假底后充填法回采的方式进行回采,只能采用无底柱崩落法进行回收。

(1)无底柱崩落法回采方案概述。1884 m中段与1944中段矿体采用上向进路胶结充填采矿法由下往上回采时,在接近露天坑底1980 m和1956 m水平时,留不少于6 m的水平矿柱,利用最后一分层进路法回采的二期进路作为无底柱崩落法回采的凿岩出矿进路,在进路内采用YGZ－40凿上向扇形孔,后退式分次爆破分次出矿。露天坑底矿体无底柱崩落法回采方案见图4。

(2)采场结构参数。上向进路充填法回采至1971 m水平时,准备回采1980 m平台下部露天坑底6 m厚的隔离矿柱;上向进路充填法回采至1950 m水平时,准备回采1956 m水平下部露天坑底6 m厚的隔离矿柱。

1971 m分层进路沿矿体走向布置,1950 m分层进路垂直走向布置。一期进路宽度不小于3 m,矿岩稳固时采至4～5 m为宜,采完后全部充填。二期进路宽3 m,采完后不充填,做为坑底矿体无底柱回采的凿岩出矿进路。

图4 露天坑底矿体无底柱崩落法

(3)露天坑底覆盖层。无底柱回采时,露天坑底必须有一定厚度的覆盖层,以保证回采安全。而1956 m水平上方已有近20 m厚的松散物堆积,厚度满足要求;但由于坑底堆积以黄泥、细颗粒物料居多,后期应补充大量的大块度废石做为无底柱回采的覆盖层。1980 m平台上方除少量轮胎外,没有其他覆盖物。在无底柱回采前,应提前在平台上方堆积大块废石,形成覆盖层,厚度不少于12 m。

(4)回采与出矿。在采场端部布置切割横巷,切割横巷端部开凿切割井,然后以切割井为自由面爆破形成切割槽。切割井穿透露天坑,避免切割槽爆破形成“楼板”。而1971 m分层切割井应布置在距离边坡5 m的位置,以保证切割井施工安全。凿岩采用YGZ－40钻凿上向扇形孔,孔径Φ50 mm,最小抵抗线W即排距为1.0 m,孔底距2.0 m,前后排错开布置。炮孔孔深不太,装卷状2＃岩石炸药,非电雷管排间微差爆破,每次爆破2～3排。落矿后采用1.5 m3电动铲运机出矿,矿石运至脉内溜井。

3 边帮矿体回采

根据边坡矿体开采技术条件、边坡现状、边坡矿体与主矿体开采关系及矿岩稳固情况,边坡矿体推荐采用上向进路胶结充填采矿法回采(见图5),实现边坡矿体与主矿体开采同步进行。

图5 露天边坡矿体上向进路充填采矿法

(1)进路布置与尺寸。进路垂直边坡方向布置,进路长20 m,宽3 m,分层采高3 m。当边坡矿岩稳固性好时,进路可以直接与露天坑采通;当边坡矿岩稳固性差时,进路与露天坑相通的部位留3～4 m不采,避免边坡出现垮塌,确保进路回采安全。

(2)回采与出矿。边帮矿体进路回采工艺与主矿体上向进路充填回采工艺一致。以分层进路为单元,各进路间隔回采、充填,并以分层方式由下向上逐层回采。一期进路回采是隔一采一,二期进路回采是充二采一。采用手持气腿凿岩机凿岩,1.0～1.5 m3电动铲运机出矿。进路采用碎石胶结充填,待一期进路充填接顶并养护足够时间之后,再回采二期进路。整个分层各采场进路回采充填完后,再回采上分层进路。

(3)进路充填。边帮矿体进路充填工艺与主矿体上向进路充填工艺一致。在挡墙封堵时,靠近边坡端的挡墙应架设在顶板及边帮都为原岩的稳固处,并尽可能靠近端部。

4 结论与建议

根据会东铅锌矿目前的开采现状及工程布置现状,结合其露天坑底及边帮矿体开采技术条件,确定露天坑底矿体及边帮矿体回采方案、采场回采工艺,得到如下结论。

(1)露天坑底矿体采用无底柱崩落法进行回采。采用上向进路胶结充填采矿法由下往上回采至接近露天坑底6 m时,利用最后一分层进路法回采的二期进路作为无底柱崩落法回采的凿岩出矿进路,在进路内采用YGZ－40凿上向扇形孔,后退式分次爆破分次出矿。

(2)边坡下矿体采用上向进路胶结充填采矿法回采,实现边坡矿体与主矿体开采同步进行。进路垂直边坡方向布置,进路长20 m,宽3 m,分层采高3 m。当边坡矿岩稳固性好时,进路可以直接与露天坑采通;当边坡矿岩稳固性差时,进路与露天坑相通的部位留3～4 m不采,避免边坡出现垮塌,确保进路回采安全。边帮矿体进路回采充填工艺与主矿体上向进路充填回采工艺一致。

(3)不稳固地段巷道支护必须做到及时。不论是黑破带还是其它破碎带,进路采矿或巷道掘进,根据各矿段实际情况采用合适的方式并加强井下的排水管理,矿体内慎用喷浆支护,以免影响选矿指标。