南京棲霞山鉛鋅礦是華東地區(qū)最大鉛鋅金屬礦山和國(guó)內(nèi)最早的無尾礦庫、無廢石堆場(chǎng)、無廢水排放的礦山。礦體下盤灰?guī)r和礦體屬中等穩(wěn)固,上盤粉砂巖、頁巖、泥灰?guī)r受構(gòu)造影響欠穩(wěn)固。采用平硐+盲豎井開拓,中段高度50 m,采礦方法為上向進(jìn)路充填采礦法和上向水平分層充填采礦法。采場(chǎng)沿脈走向布置,長(zhǎng)度為40~50 m,寬度為礦體厚度,采場(chǎng)底部留有5 m 厚底柱,單層回采高度3 m,回采結(jié)束后架設(shè)順路溜井并進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填。
為解決上向進(jìn)路充填采礦法進(jìn)路充填接頂工藝要求高、難度大、成本高等問題,對(duì)進(jìn)路布置方式及充填組織進(jìn)行優(yōu)化。通過各條回采進(jìn)路下坡施工,在回采進(jìn)路迎頭處挑頂形成放砂硐室,同時(shí)在回采進(jìn)路入口處挑頂并架設(shè)上部敞口式的充填擋墻;回采進(jìn)路接頂充填時(shí),利用回采進(jìn)路頂板的自然坡度及充填管道內(nèi)的料漿壓力實(shí)現(xiàn)充填接頂,對(duì)于局部不平整頂板區(qū)域,則利用充填管道振動(dòng)實(shí)現(xiàn)局部接頂。
1 原回采進(jìn)路充填接頂方案存在問題 上向進(jìn)路充填采礦法充填作業(yè)時(shí),每條回采進(jìn)路開口處架設(shè)密閉式充填擋墻,在回采進(jìn)路中安裝充填管和排氣管,對(duì)單進(jìn)路進(jìn)行強(qiáng)制充填接頂,該方式充填接頂情況難以觀察,且最后接頂時(shí),由于充填管路中剩余充填料或洗管水的巨大壓力,極易導(dǎo)致充填擋墻泄露料漿甚至被沖垮,造成巷道污染。為解決充填接頂和充填擋墻的矛盾,將充填擋墻設(shè)計(jì)成鋼筋混凝土擋墻,不但成本非常高,施工工期也較長(zhǎng),充填是否接頂只能依靠一些設(shè)計(jì)更為復(fù)雜的裝置監(jiān)測(cè),導(dǎo)致上向進(jìn)路充填采礦法應(yīng)用率并不高。充填接頂方案如圖1所示。 2 回采進(jìn)路充填接頂優(yōu)化方案 (1)每個(gè)回采進(jìn)路由開口處下向施工,坡度-1%~-5%,回采進(jìn)路迎頭處頂板低于開口處頂板30~60 cm,如回采進(jìn)路長(zhǎng)度小于25 m時(shí),可在各條回采進(jìn)路迎頭施工垂直進(jìn)路走向的充填巷,貫通相鄰的2~3條回采進(jìn)路。 (2)在距離回采進(jìn)路迎頭2~5 m處頂板,或在充填巷內(nèi)中間點(diǎn)的頂板處斜向上挑頂1.5 m,形成三角形的放砂硐室,將充填管道沿進(jìn)路頂板或充填巷頂板引至放砂硐室處,并將充填管道出口牢固懸掛于放砂硐室頂板處。 (3)在回采進(jìn)路入口與主聯(lián)絡(luò)道相交處,斜向上挑頂1.5~2 m,形成擋墻硐室,并在最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置架設(shè)上部敞開式的充填擋墻,充填擋墻上沿高出回采進(jìn)路頂板0.3~0.5 m。充填管道沿?fù)鯄ι涎剡M(jìn)入回采進(jìn)路,并在回采進(jìn)路入口外安裝三通閥,三通閥的支管引入待充填空區(qū)或緩沖池。在距充填擋墻上沿0.2 m的高度安裝直徑與充填管道相同的泄水管,泄水管引入相鄰的待充填空區(qū)或緩沖池。 (4)回采進(jìn)路采用尾砂膠結(jié)料分次充填,充填料漿濃度不低于65%,每次充填前后,用三通閥將引管水和洗管水排入待充填空區(qū)或緩沖池。接頂充填之前的倒數(shù)第二次充填時(shí),洗管水直接排至充填區(qū)域,不再用三通引入待充填區(qū)域或緩沖池。但倒數(shù)第二次充填后,回采進(jìn)路入口處的充填料漿液面與該處頂板的高差不應(yīng)大于1 m。 (5)最后一次接頂充填時(shí),引管水直接排入回采進(jìn)路,以確保管路暢通,充填料漿濃度及灰砂比應(yīng)當(dāng)提高等級(jí),即充填料漿濃度不低于67%,灰砂比不低于1∶4。由于充填料漿密度大而引管水的密度小,因此引管水會(huì)漂浮在充填料漿之上,且最后會(huì)由泄水管排出進(jìn)路或由充填擋墻滲出進(jìn)路。 (6)人員在充填擋墻處觀察充填料漿的液面上升情況,當(dāng)充填料漿的液面超過進(jìn)路入口處的頂板高度時(shí),打開三通閥,將管道內(nèi)剩余尾砂料及后續(xù)洗管水排入待充填空區(qū)或緩沖池,同時(shí)停止充填作業(yè)。由于充填管道中充填料漿存在一定的壓力,因此當(dāng)回采進(jìn)路迎頭處接頂后,充填料漿會(huì)在壓力的作用下,由回采進(jìn)路的迎頭向回采進(jìn)路開口處流動(dòng),在此過程中排出進(jìn)路內(nèi)空氣,實(shí)現(xiàn)充填接頂。局部頂板不平整而存在空區(qū)時(shí),由于布置在進(jìn)路頂板上的充填管道在充填料漿流動(dòng)過程中存在一定的振動(dòng),并將這種振動(dòng)作用傳導(dǎo)至該區(qū)域的充填料漿,因此會(huì)加速將頂板不平整區(qū)域的空氣排出,實(shí)現(xiàn)最終的高效充填接頂。 改進(jìn)后的上向進(jìn)路充填采礦法充填接頂方案如圖2所示。 3 優(yōu)化試驗(yàn)及效果 為回采試驗(yàn)礦段礦體,礦山在試驗(yàn)礦段布置了相應(yīng)的采準(zhǔn)工程,包括2個(gè)溜礦井、2個(gè)人行井、2個(gè)充填通風(fēng)井、1個(gè)采區(qū)斜坡道。試用時(shí),在試驗(yàn)礦段的42~44勘探線垂直礦體布置12條采礦進(jìn)路,并沿脈走向在礦體上盤和底盤布置了2條采切巷。試驗(yàn)礦段采礦進(jìn)路設(shè)計(jì)規(guī)格為4 m×3 m(寬×高),頂板為1/4三心拱,進(jìn)路坡度為2.5%下坡施工;采切巷設(shè)計(jì)規(guī)格為4 m×5 m(寬×高),頂板為1/4 三心拱,水平坡度施工。采用腳手架、木板及土工布架設(shè)成充填擋墻,充填管懸掛在采切巷頂板上并安裝排放沖洗管水的三通閥。充填材料為選礦全尾砂和42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,一期采礦進(jìn)路充填灰沙配比為1∶3,二期采礦進(jìn)路正常充填灰沙配比為1∶6,膠結(jié)面充填灰砂配比為1∶4,充填濃度為70%,單日充填量約300 m3,采礦方法如圖3所示。 為了解該采場(chǎng)各一期回采進(jìn)路充填接頂情況,礦山在二期進(jìn)路回采時(shí)對(duì)一期進(jìn)路的接頂情況進(jìn)行觀測(cè)和統(tǒng)計(jì),結(jié)果見表1。 優(yōu)化后的充填接頂方案在南京棲霞山鉛鋅礦試用,有如下優(yōu)點(diǎn): (1)接頂率高。由于回采進(jìn)路呈下坡布置,且充填管道出口布置在進(jìn)路迎頭區(qū)域,在最后一次接頂充填時(shí)能夠有效排出進(jìn)路內(nèi)氣體,利用充填料漿壓力實(shí)現(xiàn)自然充填接頂。同時(shí)由于充填擋墻上部為敞口式,也能夠便于人員清楚地觀察到充填接頂情況。 (2)安全性好。充填擋墻為敞口式,能夠消除充填接頂時(shí)充填管道、回采進(jìn)路內(nèi)的料漿及空氣壓力,避免充填擋墻受壓漏漿或被沖垮。 (3)充填成本低。充填時(shí)采用常規(guī)的木擋墻或沙袋砌筑擋墻即可,無需砌筑成本較高的混凝土擋墻,同時(shí)無需設(shè)置大量監(jiān)測(cè)接頂情況的儀器儀表及其他裝置,充填接頂為自然接頂,無需高壓泥漿泵注漿強(qiáng)制接頂或者二次爆破強(qiáng)制接頂。 (4)工藝及施工管理簡(jiǎn)單,易推廣。各項(xiàng)充填接頂?shù)拇胧┖?jiǎn)單,僅需進(jìn)行2次挑頂形成高于進(jìn)路頂板的硐室,然后利用管道壓力及進(jìn)路傾斜頂板實(shí)現(xiàn)自然接頂,無需其他過多輔助設(shè)備和裝置,充填擋墻為常規(guī)擋墻,便于推廣。 引用格式 溫龍新, 楊晨暉, 焦鵬. 上向進(jìn)路充填采礦法充填接頂方案優(yōu)化[J]. 現(xiàn)代礦業(yè), 2024(1):95-97,101.