冯彦平,毕文嗣

(河南发恩德矿业有限公司, 河南洛宁县 471700)

沙沟矿削壁充填法采场管理研究

冯彦平,毕文嗣

(河南发恩德矿业有限公司, 河南洛宁县 471700)

针对急倾斜薄矿体采用削壁充填法开采时采场安全性差、管理复杂的现状,以河南发恩德矿业公司沙沟矿区的采场管理工作为例,阐明了急倾斜薄矿脉削壁充填法采场管理的要点与难点,并总结了相应的处理办法,为类似矿山进行复杂环境下的采场管理工作提供了借鉴与参考范例。

急倾斜薄矿体;削壁充填法;采场管理

削壁充填采矿法是干式充填采矿方法的一种回采方案。在回采过程中分别崩落矿石和围岩,采下的矿石经采场顺路溜矿天井放出,削壁崩落的围岩则用作采空区充填料及回采工作平台,回采时根据矿岩的稳固性决定先采矿石或是先采围岩。削壁充填法[1]的优点是能最大限度地降低矿石的废石混入率,充填料能有效地支撑围岩使之不发生错动;缺点是劳动生产率低、回采工序复杂、材料消耗多、工效较低。该法适用于矿脉产状稳定的极薄矿脉,矿脉与围岩接触明显、易分离且围岩不含矿的矿体。该方法与留矿法相比较,由于降低了废石混入率、提高了出矿品位,可明显提高企业的经济效益,而且在矿石搬运时因使用电耙,大大降低了工人的劳动强度,提高了矿块生产能力,因此在很多矿山均有应用。

1 沙沟矿采矿方法

1.1 矿山概述

沙沟矿区是河南发恩德矿业有限公司下属的 3大矿山之一,坐落于河南省洛阳市西南部的熊耳山上,距离县城 65 km左右,距离镇政府所在地 10 km左右,有水运、公路 2条运输线路。沙沟矿区主要生产坑口为 4条竖井和 4个平巷以及斜井,生产作业面平均达 120个,目前日供矿石能力已达 1000 t左右。

沙沟矿区矿体均赋存于蚀变构造带中,构造带内为含矿石英脉型,完整性较好,矿化蚀变带一般,宽度一般为 0.2～0.5 m。矿体矿化较为连续,主要以方铅矿、闪锌矿、银及少量黄铁矿化、铬云母化为主,金属硫化物矿物结晶细密,呈浸染状、块状构造,矿化以充填为主,与围岩存在交代作用,脉石矿物以石英、长石及蚀变矿物为主,分枝复合现象不太明显。构造不复杂,围岩结构致密坚固,顶底板岩石致密坚硬且节理发育,与矿脉界线明显,且易于分离,矿脉见有明显的硅化、铬云母化。矿体为蚀变带内构造石英脉型,围岩以斜长角闪片麻岩为主,致密坚硬,结构较紧密,具较好的稳固性,一般不易片帮、冒顶,但个别地段围岩因顶底板构造解理发育易于脱落。矿区矿体平均厚度为 0.5 m,矿体平均产状为295°∠71°,矿石平均品位为 Ag 441.07 g/t,Pb 8.78%,Zn 7.95%,属于急倾斜薄矿脉[2,3]。

1.2 采矿方法

基于沙沟矿区矿体的基本条件,选用削壁充填采矿法开采,该采矿方法经过多年应用,现已被沙沟矿区工程技术人员熟练掌握,相对于其它类似矿山所采用的采矿方法,可以大大降低矿石的损失与贫化。

(1)削壁充填法相关参数:阶段高度为 40 m,矿房长度为 90 m,矿房回采宽度和矿脉厚度相同,底柱高 3 m,天井保安矿柱为 3 m×4 m,充填时上下盘削壁厚度各为 1,1.25 m。

(2)采准切割工序:沿矿脉走向掘进脉外运输平巷,按采场长度之半掘一探矿穿脉。探矿穿脉到达矿脉后,再沿脉向上掘进先进天井、矿石溜井等,在矿块的另一侧底柱中开掘顺路天井作为人行材料井。先进天井掘成后,掘进回风横巷连通上阶段脉外运输平巷,就此完成削壁充填法的采准和运输、通风系统 (见图1)。

(3)回采工序:水平分层向上回采,分层高度一般为 1.8 m,回采工作包括铺垫、凿岩、爆破、通风、放矿、手选废石、顺路架设、溜井架设、削壁、挑拣矿石、平场等。采场空间保持在 3.5 m以下,采下矿石不存窿,立即从溜井放出,随之崩落围岩,然后进行分层充填。在经过平场的废石垫层上,又进行下一个分层回采,如此循环作业至全矿房矿石采完。

图1 削壁充填法采矿方法

(4)采场通风:新鲜风流由阶段运输平巷进入,从顺路天井进入采场,污风经由先进天井,通过回风横巷,从上阶段的运输平巷排出。

沙沟矿区应用削壁充填法所取得的主要技术经济指标见表1。

表1 主要技术经济指标

2 采场管理

一直以来,削壁充填法的采场管理[4,5]都是影响该采矿方法贫化率、损失率等主要技术经济指标以及矿山安全水平的主要因素。河南发恩德矿业有限公司沙沟矿区在应用削壁充填法时,由于采场管理工作得力,矿山矿石贫化损失较低,而且安全事故发生率大大低于类似矿山,本文总结了其采场管理经验。

2.1 采场凿岩前的管理

(1)削壁充填后,要把削下的围岩在采场内平整好,大块突出的棱角要用大锤砸平,然后才能铺胶带及彩条布;

(2)采场铺垫时,铺垫胶带的搭接不得小于0.2 m,边角必须用彩条布铺严,经采矿技师验收合格后方可进行落矿作业;

(3)每分层出矿结束后,必须把边角残留的矿石、采场两壁粘连的粉矿清理干净,经主管工程师验收合格后,方可撤垫;

(4)采场每分层充填前,先进行铁溜井、顺路天井的架设,铁溜井之间必须搭接严密,周围用废石夯实;铁溜井的架设高度要高于充填后采场底板 0.3 m,铁皮桶高出的部分四周要用废石围好,以免放炮时将铁皮桶砸坏。顺路天井采用坑木压合式咬口的支架方式,每分层架设高度要高于充填后采场底板0.3 m,木支护高出的部分四周要用废石围好,以免放炮时将木支护砸坏。

2.2 采场的削壁充填管理

采场削壁原则上削下盘,同时要严格控制充填料的块度,特别是上部铺垫的块度,以便于整平。对于矿脉厚度偏大、且围岩不很稳固的采场,经主管工程师同意后,可在下盘施工小穿脉巷道取料。

2.3 出矿管理

出矿时应在铁溜井上口架设 300 mm×300 mm的格筛,块度大于 300 mm的矿石不能直接进入溜井;适宜手选的废石不能进入矿石中;两壁未爆下而能撬下的薄层矿必须撬下;垫板上及两壁的粉矿要清扫干净以免二次损失;落入废石中的块状矿石必须拣干净。

2.4 采矿施工的技术管理

采矿技师要对采矿过程的各个环节进行检查、监督与技术指导。特别是铺垫前对充填废石是否混有矿石的检查、平场后底板平整度的检查,铺垫后胶垫严密程度的检查,凿岩前炮孔位置的检查与指导、凿岩过程中炮孔角度的检查、凿岩后现状的检查,采场出矿完毕后的检查、撤垫前粉矿清理情况的检查,充填时削壁情况的检查等。

2.5 凿岩管理

凿岩在采场充填后的废石堆上进行,依矿石稳固性的好坏,采用上向炮孔。工作面的炮孔排列形式应随矿脉厚度和矿岩分离的难易程度决定。

(1)采矿技师须在凿岩前用红漆划出打眼的范围,将炮眼的眼位布置好,同时拍好照片作好照片的编辑工作。凿岩完毕后,数好炮孔数,再进行拍照并作好编辑工作。

(2)矿体厚度小于 0.3 m时,炮孔呈“一”字型或“之”字型布置,炮孔不得超过矿体边界 0.1 m;矿体厚度大于 0.3 m时,炮孔必须布置在矿体上,呈“之”字型或“梅花”形布置。以上 2种布置孔间距为 0.6～0.8 m。

(3)一般采用一采一充为 1工作循环,采矿技师可视现场情况做适当变动,每循环的采高不得高于 1.8 m,采场控顶高度不得大于 3.5 m。

(4)每分层削壁的高度要小于采矿高度 0.5 m,以减少削壁时造成的矿石损失。

(5)炮孔深度不得大于 1.8 m,炮孔间距按采场技术管理办法执行。

2.6 爆破与通风管理

单位炸药消耗量可按实际资料选取,为防止炸药在炮孔中分布不匀而崩成大块,炮孔装药系数不宜低于 60%～70%。

凿岩爆破等作业中产生的粉尘量一般都比较大,工作面通风应满足排尘和排烟所需风量,使掘进工作面中空气的含氧量不低于 20%,风速不低于0.15 m/s。

2.7 采场安全管理

(1)采场必须有良好的照明,照明电压必须为36 V安全电压,且线路质量良好,无老化和明线头。

(2)顺路行人井梯子架设要牢固,电线不得与梯子缠绕,顺路井每分层架设高度要高于充填后采场底板 0.3 m,防止活石落下伤人,木支护高出的部分要用废石围好,以免放炮时将坑木砸坏;梯子架设也必须高出采场平面 0.3 m以上,且固定牢固,同时经常检查梯子连接和损坏程度,发现损坏和连接不牢固时应立即处理。

(3)保持采场 2个安全出口畅通,在处理顺路井上口浮石时,下方必须有人警戒。

(4)进入作业面后,必须认真检查顶帮,及时处理活石,对围岩不好的局部地段要采取可靠的临时支护。保证采场有良好的空气,禁止在通风不良情况下进行作业。

(5)凡停止作业 10 d以上的采场,在恢复作业前必须由主管工程师和施工队长组织人员进行检查,对存在的问题进行处理后方可恢复。

(6)施工人员要管理好火工品,对所领火工品分箱存放。爆破时要及时通知附近作业人员撤离,同时做好警戒。

(7)溜矿井上口必须放置有 300 mm×300 mm的格筛。溜矿井上口在爆破后必须留有明显的记号,一般用锚杆标记。

(8)采矿过程中必须遵循有关的安全规程与技术规范,未尽事项可参见公司采场管理规定。

3 结论与建议

河南发恩德矿业有限公司沙沟矿区在采取针对削壁充填法的采场管理措施后,矿区矿石损失贫化有显著下降,安全事故的发生率也大为减少,起到了提高矿山经济效益、保障矿山生产安全的作用,因此,采用削壁充填法进行矿床开采的矿山可以借鉴沙沟矿区的采场管理办法。但在管理中,也应根据矿体走向、厚度以及矿石品位、自身的技术经济条件等因素对采场管理的各个方面进行必要调整,使之能更好地适应自身实际,这样才能取得良好的经济效益与综合效益。

[1]罗怀长.茶山矿削壁充填法采矿法采场充填体回收技术研究[J].采矿技术,2009,9(6):3-4.

[2]黄建功,平寿康.大倾角煤层采面顶板岩层运动研究[J].矿山压力与顶板管理,2002,(2):19-22.

[3]赵洪亮,袁 永,张 琳,等.大倾角松软煤层综放面矿压规律及控制田[J].采矿与安全工程学报,2007,24(3):345-348.

[4]吕兆海.大倾角煤层综放工作面采场管理研究[J].中国矿山工程,2009,38(4):31-34.

[5]崔建军,马立成,苏春乾.采场管理在开采低品位复杂矿体中的应用[J].有色金属 (矿山部分),2008,60(2):47-49.

2010-10-04)

冯彦平 (1969-),男,河南洛阳人,助理工程师,从事矿山工程技术工作,Email:yanpingf@163.com。