双中段开采在武山铜矿的试验研究

双中段开采在武山铜矿的试验研究江西铜业股份有限公司武山铜矿赵永和摘要：江西铜业公司武山铜矿由于进行技改工程，深部开拓工程难度增大，进度难以提高，采场接替一时难以衔接。本文针对武山铜矿当前的生产现状及采矿工艺，总结研究了双中段开采方案，并详细阐述了该方案的特点，为该项工艺的推广使用总结了经验。关键词：双中段开采、技术措施一、前言武山铜矿是一座大型铜硫矿山，它分为南北两个矿带，日采选能力达3000吨，使用下向进路式水砂充填采矿法。作为井下矿山，根据自身发展需求，2003年开始，该矿进行深部挖潜扩产研究立项，进行采选规模为5000T/D技改工程。由于工程量较大，工期较长，涉及面较广，一定程度上影响了该矿下部的开拓采准工程进度，造成上部采场开采相继结束时，下部采场一时无法接替。在这种情况下，为稳定产量，武山铜矿开始着手探索在采矿工艺不变的前提下，双中段开采的可行性，并以北带E1、W2两个盘区为试点，进行了一系列双中段采矿的研究。二、试验区段地质条件试验地点位于该矿北带-29勘探线与-19勘探线之间及0线与10勘探线之间。矿体倾向165º，倾角65º；平均厚度20M，两矿体均呈东厚西薄，且有分枝现象存在。矿石类型主要是含铜黄铁矿（CUPY），及含破碎带（CUN），矿石构造主要分为块状，浸染状构造，矿石松软，含硫高。矿石铜品位为1%左右，矿体下盘围岩属泥盆系上统五通组（D3W），为灰白色厚层石英砂岩或含砾石英砂岩，较稳固，矿岩界限明显，较平直，矿体上盘围岩属栖霞阶下段（P1Q1）为炭质灰岩，呈风化状，稳固性较差，与矿体界限不规则。三、采场结构及回采在经济、高效的原则下，双中段开采作业的下部采场与上部采场使用-210M运输巷-160M运输巷-150M无轨道-130M无轨道-140M无轨道-120M1234563121、泄水井2、溜矿井3、切割平巷4、充填体5、矿体6、探矿川脉同样的采矿工艺、采矿设备，以减少员工培训工作量与设备维护工作量。试验前上一中段（-160M中段）试验采场正处于-130M分段平坡道施工，采场走向长100-110M，分段高10M，下盘脉外采准，电耙出矿底部结构；而同一矿块下一中段（-210M中段）的首采层选定于上一中段的最下部分段，即-150M分段，并将下一中段的泄水井、溜矿井分别从-160M水平延伸至-150M水平。这样上下两个采场分别使用独立的采准系统。3.1回采采场分层内切采进路沿走向布置，当矿体厚度大于20M时，进路垂直于矿体走向布置；切采进路施工到位后，从采场两翼向中央后退式回采或从上盘向下盘顺序回采。回采进路规格为3.0×3.3M²。3.2爆破方法凿岩爆破采用YT-27型风动钻机进行浅孔凿岩施工，2#硝铵类岩石炸药爆破，非电导爆管引爆。上中段采场开采倒数第二分层时，每次循环前应向下施工一控眼，控眼倾角不小于60º，孔深不小于1.8M。若控眼打穿了底板，则应将底板从新打眼装药与下部空洞炸通，并用矿石将空区回填密实。下中段首采层必须使用控制爆破，以确保采场顶板平整。3.3矿石运搬矿石运搬用WJD-0.75型电动铲运机将矿石从掌子面运至采场溜矿井，再使用电耙将矿石耙入运矿车皮。四、采场顶板管理技术措施经过对实验采场的调查表明：矿脉内断层，节理发育，且靠近上盘处赋存有大量裂隙发育的含铜破碎带；矿脉多处被成矿后期的风化煌斑岩切割破坏；矿石松散、含硫高。以上因素决定了采场顶板管理难度大、要求高。经相关工程技术人员分析总结，制定技术措施如下：1、双中段开采作业的采场，必须进行短掘短支。切采巷支护间距不大于0.6M，回采巷支护间距不大于0.8M；遇松软岩层应及时进行背顶背帮，必要时采取超前支护，以防止垮塌形成空洞。2、上下中段相对应的采场分层高差不小于15M，两采场的作业掌子面水平方向上要错开15M，以减小爆破震动波的互相影响。3、加强充填管理，充填力求接顶，对未接顶区域必须进行补充充填。4、严格控制采场回采暴露面积与暴露时间：暴露面积控制在70M²以内，暴露时间不超过24H，同时为使采场混凝土假顶能更好地承受压力，确保回采作业安全进行，要求上下分层回采进路垂交或斜交布置，以便在下分层回采时保证假顶的暴露面积最小。5、施工过程中建立详尽的顶板状况纪录，尤其是下部采场。对采场的垮塌点或漏沙点的具体位置、范围、冒落高度、漏沙量必须作好详细纪录并保存。6、采场进行铺底作业时，必须对采空底板进行严格清理。混凝土假底接口间的钢筋搭接长度不小于300MM，混凝土必须充分接口，以防止下分层施工时，充填体泄漏，形成顶部空洞。7、上下采场采界要求一致，并按1%-2%的坡度进行矿体的开采，以免采场内部积水。实践表明，由于采取以上综合技术措施，上下中段采场之间的矿柱稳定性明显增强，从试验开始至今未发生采场底板塌陷及大规模垮塌事故。但措施执行不力时，则上部采场充填时，会导致下部采场大规模顶板漏沙；或下部采场冒落，形成顶部空洞后，导致大量高温SO2气体聚集，严重影响上部采场的作业安全。这些现象在上部采场逐渐下降，接近下部采场充填体时，愈加明显。故措施的执行必须严格，从管理上加强监控。五、主要技术经济指标试验矿块从2003年至2005年4月，上下采场均已完成四个分层的回采，采出矿量共308956吨，出矿含铜3407.4吨,主要技术经济指标见表1。表12003年~2005年主要技术经济指标表上E1下E1上W2下W2采出矿量(T)100482675597504165874出矿含铜(T)894.8579.61040.9892.1出矿含硫(T)21661.41421514894.710374贫化率5.4%6.8%6.6%5.9%损失率8.6%9.5%6.7%9.8%生产能力(T/D)16210810593直接采矿成本(元/T)13.1815.8415.0915.13注：采矿成本未含充填及混凝土成本。六、结束语：1、试验表明双中段开采采矿工艺值得推广，适合武山铜矿急倾斜中厚矿体开采技术条件。2、在矿山基建与生产交错的特殊时期，采用双中段开采作业，不失为一种安全、经济、合理的方案，对矿山的稳产、高产目标有着十分重要的意义。3、在使用胶结充填的情况下，能有效地避免采场顶部或底部形成空洞及采场淋水，降低开采时顶板管理难度，双中段开采采矿工艺将有广阔的运用空间。采场指标