紫金山金铜矿大直径深孔嗣后充填采矿法

紫金山金铜矿大直径深孔嗣后充填采矿法吴国昌【摘要】针对紫金山金铜矿矿岩稳固、矿体厚大、品位较低,近矿围岩含有一定铜品位的特点,顾及地下开采铜矿期间上部露天金铜矿尚在开采.为确保露天边坡的安全稳定和地下与露天并采的生产安全，确定采用大直径深孔嗣后充填采矿法，同时借助阿特拉斯Boomer凿岩台车、AT1500天井钻机、山特维克中深孔钻机、遥控铲运机、布洛克多功能机器人等大型无轨机械化设备,实现采准巷道的快速掘进、小断面切割天井一次成井，通过采用乳化炸药和非电导爆起爆系统、间隔装药、VCR深孔掏槽等技术，使单采场生产能力达到1000t/d,采矿贫化率小于8%,对于类似矿山开采有一定的参考价值.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷)，期】2015(000)012【总页数】4页(P8-11)【关键词】大直径深孔嗣后充填法;露天开采;非电导爆起爆系统；VCR深孔掏槽【作者】吴国昌【作者单位】紫金矿业集团股份有限公司紫金山金铜矿【正文语种】中文紫金山铜矿属大型斑岩铜矿床，以多个矿化富集体为中心，呈现渐变关系，即逐步过渡为低品位矿体和含铜废石，矿体与围岩界线不清，铜矿体厚大、稳固，且地下与露天同时开采。针对上述采矿条件，参照国内夕卜类似矿山的先进经验，确定使用大直径深孔嗣后充填采矿法，同时采用一系列大型化设备及间隔装药、VCR深孔掏槽等技术，充分发挥设备优势，以期提高施工效率、降低施工成本，为国内类似矿山开采提供参考。1.1开采范围与顺序开采范围。根据矿床地质勘探程度和工业矿体的分布特征，结合上部露采最终坑底标高，确定开采矿带为位于紫金山矿区西北矿段0#矿带下盘南西侧的XI#矿带，主要开采对象为X#矿带的3#、4#、1#主矿体。矿床工程地质条件属坚硬、半坚硬块状岩类为主、局部夹薄层软弱岩石的简单类型。+100~-100m水平的铜矿床主要埋藏于潜水面以下的原生带中，裂隙发育程度较弱。铜矿体与顶底板围岩性质一致，主要为中一细粒花岗岩，次为隐爆角砾岩和少量英安玢岩，矿岩稳定性好、抗压强度高，矿石自然类型主要为原生矿，不结块、不自燃，地表允许陷落。开采顺序。由于矿体下部品位高于上部，故先采下部矿石，有助于充填接顶和提高矿山投产初期的经济效益，也便于利用上部掘进废石充填下部采空区。开采顺序为垂高方向由下中段向上中段回采［1］。相邻2个中段同时回采时，禁止在上下对应的采场同时回采，同一中段内按隔二采一的方式先采矿房后采矿柱，沿走向由东向西后退式开采。1.2采矿方法选择根据紫金山铜矿深部开采矿体的地质特征，确定采用分矿房矿柱两步骤回采的大直径深孔嗣后充填采矿法。该方法不仅适合该矿床的开采技术条件，同时由于采用嗣后充填采矿工艺，也可大大降低采充之间的相互影响程度，工艺相对简单，成本亦较低，凿岩出矿安全高效、采场能力大，有利于矿山实现规模化生产［2-4］。2.1矿块布置采场长轴垂直于矿体走向布置，分矿房、矿柱两步骤回采，宽度均为15m。一步骤回采时沿矿房高度50m内划分为凿岩水平和出矿水平，在凿岩进路内凿上向扇形孔，以切割巷中间拉切割槽为自由面逐排爆破，集中于-100m水平通过装矿进路出矿，矿房矿石出完后，立即进行充填，待充填体达到要求强度后方可进行二步骤矿柱回采，矿块参数见表1。2.2采切工程采切工程主要包括阶段运输平巷、装矿进路、拉底巷道、凿岩硐室、切割天井及凿岩巷道。其中，阶段运输平巷、装矿进路、拉底巷道、凿岩巷道规格均为3.8mx3.6m。在矿块中上部凿岩水平无轨巷道沿矿房、矿柱中央向采场长轴方向各掘1条凿岩巷道，通达凿岩硐室边界并掘通凿岩水平回风道，再以凿岩巷道为自由面扩帮切采，即可分别形成矿房、矿柱的凿岩硐室，规格为16mx4.0m。-100m水平为出矿水平，出矿使用Toro-400E遥控铲运机装入井下MT2010型卡车内，沿运输平巷运至中段1#、2#矿石溜井内，经-150m中段破碎后由245斜坡道带式皮带运输机运至地表。切割天井规格为2mx2m,布置于拉底巷道中部以更好地获得爆破自由面。使用AT-1500天井钻机由-50m中段往-100m中段掘进并一次成井，再以中深孔扩帮爆破的方式形成平底拉底空间，待上中段对应采场回采时，下部矿块上端的凿岩硐室又转为上部采场的拉底空间。大直径深孔嗣后充填采矿法采切工程布置见图1,采切巷道工程相关参数见表2。2.3采场布孔2.3.1采场大孔布置凿岩设备采用国产KQG-150高风压潜孔钻机，采用潜孔冲出作业方式，向下钻凿垂直深孔。采场凿岩进路垂直于矿体走向布置，垂高方向由下中段向上中段回采，同一中段内按隔三采一的方式先采矿房后采矿柱，沿走向由东向西后退式开采［2］。在中段采场凿岩硐室内使用中深孔钻机以(2.7~3.0)mx(2.5~3.0)m的网度凿下向垂直深孔。炮孔直径165mm，采场炮孔一次凿完，凿岩效率35m/台班。矿房大孔布置见图2。2.3.2采场中孔布置凿岩采用国产T-100钻机，在分段凿岩巷道中平行切割槽凿上向扇形中深孔，排距1.5m，孔底距1.5~2.0m£W至64mm。矿房中孔平面布置见图3，潜孔钻机参数见表3。2.4采场爆破大直径深孔采用乳化油炸药和非电导爆起爆系统，间隔装药，VCR深孔掏槽，由下而上梯段式分段侧向崩矿；中深孔爆破用粒状铵油炸药，人工或装药器装药，非电导爆系统起爆，每次爆2~3排孔，可多分段同时侧向崩矿，并使爆破后形成垂直式正梯级工作面。大直径深孔采矿法的爆破方式采用VCR法掏槽-分段侧向爆破方法。VCR法爆破即下向倒漏斗爆破，一般采用高密度、高威力、高爆速、低感度的炸药，以球形药包自下而上分层爆破。崩矿顺序：采用VCR法爆破形成竖向切割槽，以切割槽和切割天井为自由面，进行分段侧向崩矿，通过控制侧向崩矿的分段调试和崩矿步距控制爆破规模。回采崩落的矿石通过采场底部的集矿堑沟溜至出矿进路，采用遥控铲运机将矿石运出。回采分两步进行，第一步回采矿房(隔三采一)，充填后再回采矿柱。2.5充填系统(1)充填工艺。采场回采完毕并大量放矿结束后，立即进行充填准备工作。设计采取一次用分级尾砂胶结充填。为便于充填体内掘砌出矿假巷，空区顶底部各约5~6m高的地段采用灰砂比为1:4,其余地段灰砂比取1:10。待两面或三面矿房采完用分级尾砂胶结充填完毕并经养护达到强度要求后，采用回采矿房的方式回采矿柱；充填用分级尾砂或坑内废石非胶结充填的方式，仅在顶底部各高约6m的地段采用灰砂比为1:4进行胶结充填。通过制成浓度为71%~72%连续稳定的胶结料浆，流入充填管道后经钻孔-+330m充填硐室-+330m第二平硐-充填进风井-空区上部中段(前期为0m中段)-空区充填，另外，在充填各类空区前，均需设置即可泄水又具有一定强度的隔离墙封闭待充填空区。充填料制备站的生产能力。矿山日需充填砂浆最大量为5647m3，每天充填时间按16h计算，需要的充填料制备能力为353m3/h，考虑到备用和采充不平衡等情况，共设5套75m3/h的充填料制备系统，正常充填时3套系统同时工作，日平均工作时间为12h，充填作业日时5套系统同时工作，日平均工作时间为15h。充填砂浆制备。充填搅拌站内共设5套相同但相互独立的充填砂浆制备系统。选厂尾砂经分级后，以50%的浓度输送至充填搅拌站的立式砂仓内储存。站内共设5座直径10m，总高度28m，有效容积1200m3的立式砂仓，每座砂仓可储存1462t全尾砂，5座砂仓共储存7310t尾砂，立式砂仓储存饱和分级尾砂浓度按70%计算。充填料制备站设有5座水泥仓，每套充填系统设1座立式水泥仓，水泥仓直径5m，总高度16m,5座水泥仓的总储存量720t。水泥通过仓下的1台中250mmx2500cm双管螺旋输送机给搅拌槽喂料。充填作业时，从立式砂仓底部放出的分级尾砂浆，按配比要求加入水泥，经中2000mmx2100mm高浓度搅拌槽搅拌后自流输送到井下采空区，制备的胶结充填砂浆浓度为71%。2.6应用效果大直径深孔嗣后充填采矿法在该矿山的应用不仅使大型无轨设备的工作效率得到了充分发挥，而且大大改善了采矿作业环境，降低了采矿劳动强度和采准工作量，超额完成了生产指标，固体废弃物充填也改善了矿山环境，且最大程度降低了采矿成本，取得了显著的社会经济效益。矿房堑沟集矿双侧进路出矿的底部结构与井下卡车和遥控铲运机相配合的出矿系统实现了高效率出矿，相关技术经济指标见表4。针对紫金山金铜矿矿体、围岩特征以及开采条件，采用大直径深孔嗣后充填法进行开采，应用结果表明：该方法实现了对稳固、厚大且品位较低矿体的高效开采，有一定的推广应用价值。•记者在线•福建省国土资源厅近日下发通知：为进一步简化矿业权审批程序、减轻企业负担，自2016年3月1日起，《矿山矿产资源开发利用方案》、《地质环境保护与治理恢复方案》、《土地复垦方案》合并编制、评审和实施。福建厅明确，3个方案合并编制，作为三大章节统一在同一份报告中，报告名称统一为《xx矿山矿产资源开发利用、地质环境保护与治理恢复、土地复垦方案》。建筑石料矿山地质报告与3个方案合并编制，原地质报告及3个方案内容分别作为报告的四个章节，报告名称统一为《xx矿山地质报告及矿产资源开发利用、地质环境保护与治理恢复、土地复垦方案》。地热、矿泉水矿山只需编制矿产开发