鳳凰山銅礦上向水平分層尾砂充填采礦法工藝流程技術(shù)改進(jìn)

（銅陵有色股份鳳凰山礦業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000）

1 礦山簡(jiǎn)介

鳳凰山礦業(yè)公司位于安徽省銅陵市義安區(qū)鳳凰山村境內(nèi)，居南陵、青陽、銅陵三縣交界處，礦山自1971年投產(chǎn)至今已由-40m水平采至-500m水平，目前礦山的生產(chǎn)能力為日采選礦石量500噸（16.5萬噸/年）。

礦床成因?yàn)楦?中溫?zé)嵋航淮◣r型礦床，主要為銅礦石。礦體呈中厚到厚層似板狀陡傾斜狀，總體形態(tài)為上大下小、中間厚兩端薄的透鏡體，銅礦石平均品位1.2%左右。多年以來礦山主要采用上向水平尾砂充填法，在確保地表不出現(xiàn)塌陷的情況下，安全高效充分地回采自然資源，又能使尾砂充入地下，減少了環(huán)境污染[1]。

2 上向水平分層尾砂充填采礦作業(yè)工藝流程在本礦山的實(shí)際應(yīng)用簡(jiǎn)介

上向水平分層尾砂充填法是自下而上進(jìn)行分層回采，每分層采出礦石后充入尾砂體，用于支撐采空區(qū)邊幫和作為下一分層回采的工作平臺(tái)[2]。

在本礦山中實(shí)際應(yīng)用作業(yè)工藝流程詳細(xì)如下：礦體在垂直方向上以60m～80m的高度進(jìn)行階段劃分并在每個(gè)階段沿礦體走向施工沿脈運(yùn)輸巷道，沿脈運(yùn)輸巷道形成后，沿礦體走向每隔100米左右劃分礦塊進(jìn)行采場(chǎng)布置，采場(chǎng)寬為礦體厚度，相鄰采場(chǎng)間留3米厚永久間柱，采場(chǎng)兩端各布置一個(gè)溜井一個(gè)人道一個(gè)通風(fēng)天井，采場(chǎng)留7米高底柱。

在礦塊里進(jìn)行采準(zhǔn)作業(yè)形成人道、溜井以及通風(fēng)天井，進(jìn)而掘進(jìn)形成頂?shù)装甯卟顬?米的拉底巷道。人員對(duì)拉底巷道掘進(jìn)剝幫并探礦到位后，向上打升頂眼并爆破3米高的頂板，礦石下落形成約4.5米高的礦堆，此時(shí)采場(chǎng)頂、底板便形成了約6米的高差；然后人員攀爬至礦堆上方找頂支護(hù)并繼續(xù)向前施工平行孔進(jìn)行壓頂直至該分層結(jié)束。礦堆在達(dá)到一定的長(zhǎng)度（一般在10米以上）后方能出礦，壓頂工作全部結(jié)束后再將剩余礦堆集中放出，一個(gè)分層結(jié)束后采場(chǎng)形成約6米高的空區(qū)。此后采場(chǎng)開始安裝3米高的人道、溜井鋼圍堰并進(jìn)行充填，充填時(shí)先充尾砂2.5米，最后充尾膠0.5米，充填總高度為3米；充填后采場(chǎng)頂?shù)装逍纬?米的高差，并作為下一個(gè)分層的回采作業(yè)平臺(tái)，依次如此循環(huán)。

3 該采礦作業(yè)工藝流程存在的問題及原因分析

（1）采場(chǎng)部分區(qū)域暴露時(shí)間太長(zhǎng)，不利于安全。一個(gè)采場(chǎng)實(shí)際施工作業(yè)時(shí)，是分段壓頂?shù)?，先完成壓頂?shù)膮^(qū)域巖體暴露時(shí)間過長(zhǎng)（一般為1～2個(gè)月或更長(zhǎng)），該區(qū)域在空頂高度約6米的情況下依靠圍巖的自身強(qiáng)度支撐，由于鳳凰山礦圍巖上盤為閃長(zhǎng)巖，巖石性質(zhì)較差、強(qiáng)度小、易破碎，故經(jīng)常出現(xiàn)頂、邊幫垮塌現(xiàn)象。

（2）采場(chǎng)很難做到連續(xù)不間斷供礦，備礦壓力大。一個(gè)采場(chǎng)在前期作業(yè)時(shí)其出礦量不能滿足正常提礦要求（正常一個(gè)中段一個(gè)班運(yùn)提礦石180噸），后期大量出礦時(shí)方能滿足正常提礦要求。這就無形中給各個(gè)采場(chǎng)的協(xié)調(diào)以及作業(yè)順序提出了嚴(yán)格要求。同時(shí)目前鳳凰山礦的運(yùn)提設(shè)備老化經(jīng)常出現(xiàn)故障；運(yùn)提系統(tǒng)比較繁瑣、路途遠(yuǎn)、耗時(shí)長(zhǎng)；這就使得當(dāng)?shù)V山需要大量供礦并集中運(yùn)提時(shí)往往受各種不利因素影響較大。

（3）采場(chǎng)充填耗時(shí)較長(zhǎng)，影響采充作業(yè)循環(huán)。目前鳳凰山礦用于充填的尾砂主要來源于選廠尾泥分級(jí)以后形成的尾砂，正常該尾砂形成量占出礦量的40%，這遠(yuǎn)不能滿足正常的井下充填量需求，故有時(shí)需要從外面購買尾砂。目前鳳礦只有三個(gè)儲(chǔ)砂池最多能儲(chǔ)存3000立方米尾砂，尤其在充填面積較大的采場(chǎng)時(shí)，往往需要一邊充填一邊購買尾砂加入儲(chǔ)砂池，這就使得充填時(shí)間拖延較長(zhǎng)，影響采場(chǎng)作業(yè)循環(huán)。

（4）原因分析。目前鳳凰山礦已進(jìn)入深部開采階段，地壓逐漸增大，礦體逐漸變薄、變緩，破碎帶穿插情況增多，采場(chǎng)頂、邊幫更難控制，冒頂、片幫的情況也在增多，采場(chǎng)繼續(xù)采用壓頂3米、空頂高度6米的方式回采極易出現(xiàn)邊幫垮塌現(xiàn)象，增大支護(hù)難度的同時(shí)，加大支護(hù)成本和回采時(shí)間，不利于作業(yè)安全。

該采礦作業(yè)工藝流程，使得采場(chǎng)在不同的階段，出礦量不同，極易導(dǎo)致礦山的供礦量不均衡。

4 針對(duì)該采礦工藝流程進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，詳細(xì)如下

將采場(chǎng)（頂?shù)装甯卟顬?米）分成A、B兩個(gè)區(qū)域，確保每個(gè)區(qū)域里面都有一個(gè)人道、一個(gè)溜井。將鏟運(yùn)機(jī)移動(dòng)至B區(qū)以后開始在A、B之間打壩，對(duì)A區(qū)域進(jìn)行充填使其頂?shù)装甯卟羁s小為1米。作業(yè)人員自B區(qū)域向A區(qū)域通過挑頂將爆落下的礦石鋪設(shè)斜坡道進(jìn)行向前鏟頂作業(yè)（施工水平孔壓頂），鏟頂高度為3米，鏟頂后采場(chǎng)頂?shù)装甯卟顬?米；白班鏟頂作業(yè)，小夜班利用鏟運(yùn)機(jī)出礦下B區(qū)域漏斗，每班可保出礦量150噸左右。鏟頂作業(yè)過了A區(qū)域的溜井、人道以后，將鏟運(yùn)機(jī)移動(dòng)至A區(qū)域，開始充填B區(qū)域使頂?shù)装甯卟羁s小為1米；此時(shí)A區(qū)域鏟頂?shù)V下至A區(qū)域所在的溜井直至該區(qū)域回采結(jié)束。A區(qū)域回采結(jié)束以后，B區(qū)域已充填結(jié)束，開始自A區(qū)域向B區(qū)域鏟頂，出礦下A區(qū)域溜井。待鏟頂過了B區(qū)域溜井、人道以后，將鏟運(yùn)機(jī)移動(dòng)至B區(qū)域，開始打壩充填A(yù)區(qū)域使其頂?shù)装甯卟羁s小為1米；同時(shí)B區(qū)域繼續(xù)鏟頂，礦石下B區(qū)域溜井，直至回采結(jié)束。B區(qū)域回采結(jié)束后，A區(qū)域已充填結(jié)束，即可開始自B區(qū)域向A區(qū)域鏟頂，依次如此。

5 上向水平分層尾砂充填法采礦工藝流程技術(shù)改進(jìn)后的優(yōu)勢(shì)及經(jīng)濟(jì)效益分析

①提高了作業(yè)安全。采場(chǎng)空頂高度始終在4米以下，可大大改善圍巖支撐采空區(qū)的能力，減少邊幫垮塌現(xiàn)象；高度控制了就可以提高礦石回收率、減少貧化，同時(shí)可以大大減少采場(chǎng)頂幫支護(hù)成本。②實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷供礦，緩解備礦壓力。采場(chǎng)每天白班鏟頂一茬炮采礦量約150噸，小夜班出礦，實(shí)現(xiàn)了班班有礦采，天天有礦出，大大緩解了集中運(yùn)提的壓力，確保了礦山生產(chǎn)穩(wěn)定。③實(shí)現(xiàn)了采充良好循環(huán)。一個(gè)采場(chǎng)分兩個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行充填，一個(gè)區(qū)域充填時(shí)，另一個(gè)區(qū)域在供礦，同時(shí)每個(gè)區(qū)域充填的尾砂需求量降低為原來的一半，緩解了充填壓力，減少了充填時(shí)間，延緩了充填尾砂備料壓力，實(shí)現(xiàn)了采充良好循環(huán)。④經(jīng)濟(jì)效益分析。-440m中段2#采場(chǎng)已接近-360m水平，頂板不穩(wěn)定，淋水大，我們改進(jìn)后的工藝方法應(yīng)用于該采場(chǎng)生產(chǎn)中，取得了很好的成效。采場(chǎng)空頂高度控制在4米以下，安全、高效地完成了分層回采工作。采場(chǎng)采用以往工藝支護(hù)錨桿時(shí)，工藝改進(jìn)以后，只需要對(duì)部分不穩(wěn)定的頂板進(jìn)行支護(hù)，兩幫不需要支護(hù)錨桿，一分層消耗錨桿約300根，節(jié)約700根，目前螺紋鋼錨桿成本（含材料、人工、機(jī)械等）約120元/根，一分層共節(jié)省支護(hù)成本8.4萬元。采場(chǎng)在使用改進(jìn)后的工藝作業(yè)時(shí)，采場(chǎng)跨度進(jìn)一步擴(kuò)大，剝幫到位的同時(shí)，所留礦柱也進(jìn)一步縮小，增大了采場(chǎng)出礦量的同時(shí)，降低了采場(chǎng)損失率。工藝改進(jìn)以后，該采場(chǎng)每分層面積擴(kuò)大至1200平方米，出礦量增大至1.22萬噸，較以前每分層增多2000噸礦石量，價(jià)值100多萬元。

[1]解世俊，周德元，宋曉天，等.采礦手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[2]王青，史維祥，采礦學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.