阶段矿房嗣后充填采矿法在坝头钼矿的应用

龙云刚

(福建省新华都工程有限责任公司)



阶段矿房嗣后充填采矿法在坝头钼矿的应用

龙云刚

(福建省新华都工程有限责任公司)

摘要分析了坝头钼矿开采技术条件并对该矿的采矿方法进行了选择，对矿区内主要矿体(Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅸ#矿体)采用阶段矿房嗣后充填采矿法进行回采，并从采场构成要素、采准切割工作、矿房回采、采场出矿及空区处理方面对该采矿工艺进行了探讨。通过阶段矿房嗣后充填采矿法的应用，坝头钼矿的生产能力达到了设计要求，现场作业条件得到了很大改善，可供类似矿山参考。

关键词开采技术条件阶段矿房采矿法嗣后充填采空区

1矿山开采技术条件

坝头钼矿位于福建省古田县城北西方向直距约22 km处，隶属风埔乡管辖。地理坐标：东经118°39′9.55″～118°40′22.7″，北纬26°45′42.5″～26°46′48.14″。矿区属中低山地貌，主要山脊走向NW—近SN，海拔标高最高1 113.8 m，最低7 25 m，相对高差388.8 m，地势西北高，东南低，地形切割深，坡度较大，呈V型和U型山谷，悬崖峭壁林立，植被极为发育。矿区内共分83个矿体，其中主要矿体9个，编号为Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#、Ⅴ#、Ⅵ#、Ⅶ#、Ⅸ#、Ⅺ#，零星的工业矿体37个，零星的低品位矿体37个。Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅸ#矿体规模较大，沿走向、倾向分布较稳定，矿体倾角10°～35°，总体倾角约12°，厚度变化较大。Ⅰ#矿体为区内最主要的矿体，赋存于岩体上部，工业矿层(332)+(333)钼金属资源量1 051.54 t，占矿区总资源量的67.20%，一般厚5.05～17.63 m，平均厚12.02 m，其中单工程单层见矿最大厚35.26 m，钼矿体分布于似斑状黑云母二长花岗岩岩体内，地表出露较差，主要为隐伏矿体。Ⅱ#矿体地表在东矿段出露较好，以其为标志矿层，与开采区对比，东西矿段之间矿层呈背型分布。西矿段矿层受背型北西翼的原生层节理控制，大部分倾角较缓，呈舒缓波状展布，沿走向和倾向均存在分枝复合现象,总体呈似层状、透镜状沿花岗岩原生层节理分布，矿化强度与岩石破碎程度、节理裂隙发育程度有关。矿段容矿岩石及顶底板围岩普遍为似斑状中—细粒黑云母二长花岗岩，属坚硬工程地质岩组。根据钻探揭露情况，岩芯一般多呈长柱状、柱状，岩石完整性好，RQD值平均81%，岩石抗压强度大于60 MPa，岩体质量指标值为0.345，岩体质量属优。坑道揭露矿体及其顶底板围岩普遍稳固性较好，未见支护现象，总体工程地质条件属简单类型。

2采矿方法选择

若采用崩落法回采，为形成正常的回采条件和防止围岩大量崩落造成安全事故，在崩落矿石层上部须覆以岩石作为覆盖层。因矿体倾角缓，须形成与矿体水平面积相当的岩石覆盖层，根据国内采用崩落法生产的矿山资料，岩石覆盖层厚度正常值约20 m，而主矿体平均厚仅12.02 m，覆盖层的凿岩爆破量与回采爆破量基本相当，矿石回采成本高、效率低，矿区地表森林资源较丰富，经济植物以松、杉、竹为主，地表不允许陷落，因此该方法不适用。

根据矿体的赋存特征和开采技术条件，以Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅸ#矿体为首采对象，对厚度不小于8 m的矿体，选择阶段矿房嗣后充填采矿法[1]进行回采(图1)，该部分资源量约占设计利用资源量的90%；对厚4～8 m 的矿体，采用浅孔房柱法，该部分资源量约占设计利用资源量的10%。

3阶段矿房嗣后充填采矿法

3.1采场构成要素

矿房按垂直于矿体走向布置，按2个步骤回采，一步骤回采矿柱，二步骤回采矿房。矿房宽20 m，矿柱宽10 m，长度为矿体水平厚度，高度为矿体垂直厚度，每4个矿房划为1个盘区，先回采矿柱，矿柱回采完毕后进行尾胶充填，尾胶充填体达到养护期后，可回采矿房，矿房回采后进行分级尾砂充填。

3.2采准切割

在矿体上下盘分别掘进运输平巷，垂直于上下盘运输平巷掘进铲运机出矿巷道(出矿穿脉)，在出矿巷道沿矿体走向掘进出矿进路，进路间距6～8 m，利用一分层凿岩巷道掘进堑沟巷道。在矿房中央掘进1条人行设备井和1条采场溜矿井，从人行设备井每隔10 m垂高掘进分段凿岩巷道。切割天井布置于矿房一侧的中间部位，以切割天井为自由面沿矿房宽度方向爆破形成切割槽。开堑沟在堑沟巷道中钻凿上向扇形炮孔，与落矿同次分段形成。以795-1906-S采场为例，采场总工程量664 m，采切比4.8 m/kt[2]，采切工程量见表1。

图1　795-1906-S阶段矿房嗣后充填采矿法设计

表1　采切工程量

3.3矿房回采

沿矿房长度由矿房一侧向另一侧推进。利用YGZ-90型凿岩机配CTC141凿岩台车在分段凿岩巷道中钻凿上向扇形中深孔，孔径55 mm，最小抵抗线1.5 m，孔底距2 m，边孔角42°，炮孔排距1.5 m，采用铵油炸药，FZY-1装药器装药，耦合连续装药方式。对于坚硬的矿岩，需用炮泥堵塞，炮泥堵塞长度不低于0.8 m，装药密度1 g/cm3[3]。以切割槽为自由面分次爆破，一次爆破3～5排炮孔，采用毫秒微差爆破方式，非电导爆管雷管引爆。为确保通风质量，所有分段凿岩巷道中的中深孔都凿完，并经地质、测量、采矿技术人员验收合格后，方可进行中深孔爆破装药设计[4]。

3.4采场出矿

采用EST-2D电动铲运机出矿，将矿石运至矿石溜井，铲运机运输距离不大于200 m[5]。出矿过程中若遇大块矿石，采用爆破方式处理，二次爆破在采场出矿进路中进行。

3.5采空区处理

采场回采完毕后，利用选矿厂的尾砂充填采空区，充填前，首先布置好泄水口，然后对采场通向中段运输巷道的所有出口用钢筋混凝土封堵。矿柱以1∶5的灰砂比胶结充填，矿房用分级全尾砂充填。

4结论

(1)阶段矿房嗣后充填采矿法实施后，出矿能力可达到3 000 t/d，采矿工效得到了保障。

(2)凿岩爆破、出矿作业均在巷道中进行，人员无需进入空区下方作业，避免了安全事故的发生。

(3)阶段矿房嗣后充填采矿法的实施既提高了矿石回采率，有效控制了地压活动，又节约了尾矿库库容。

(4)根据中深孔爆破效果，逐步调整排距、孔底距以及单孔装药量，逐步优化爆破参数，可获取最佳的爆破效果。

(5)对于二步骤矿房回采，建议采用澳瑞凯高精度导爆管逐孔起爆技术，以改善爆破效果，减少爆破振动对尾胶充填体的破坏，降低因充填体垮方造成的矿石二次贫化。

参考文献

[1]李公堂.舞阳铁矿区阶段矿房嗣后充填采矿法的应用[J].现代矿业，2014(11)：41-42.

[2]殷埠桥.分段空场嗣后充填采矿法初探[J].有色金属：矿山部分，1997(11)：33-35.

[3]王晓峰，王卫东，张华涛，等.改善分段凿岩中深孔爆破质量的措施[J].河南科技，2011(8)：16-19.

[4]谢永生.分段空场嗣后充填采矿法在巴基斯坦杜达铅锌矿的研究[J].有色金属工程，2012(2)：17-20.

[5]郭金锋.分段空场嗣后充填采矿方法的试验研究[J].江西有色金属，2000(9)：5-8.

(收稿日期2015-12-21)

龙云刚(1973—)，男，工程师，364200 福建省上杭县人民路366号。