大直径深孔高阶段采场稳定性及回采工艺技术分析与研究

大直径深孔高阶段采场稳定性及回采工艺技术分析与研究

作者：李洪林 王海岭

来源：《中国新技术新产品》2009年第06期

摘要：翠宏山铁多金属矿采用大直径深孔高阶段采矿法回采矿房、矿柱，阶段高度120m。本文对矿区岩体特性、采矿方法进行了阐述，重点就采场结构参数、充填体稳定性等关键技术问题及相关回采技术措施进行分析。

关键词：高阶段采场；大直径深孔采矿；采场稳定性；充填体

翠宏山铁多金属矿是在建大型采选联合企业，设计年采选能力200万吨。Ⅰ号矿体为主矿体，位于翠宏山北段侵入接触带，是矿床内规模最大的铁矿体。矿体位于42－58线间，实际长度为400m，矿体呈复杂的透镜状，向南倾伏，矿体走向339°，倾向69°，倾角86°。矿体厚度变化大，最厚达200m左右，厚度变化系数119%。向上分支成脉状或楔状尖灭，向下呈钝形急剧尖灭，向东呈层状分支尖灭。矿体埋深从50－550m，矿体厚大部位埋深200-450m。矿体全铁平均品位46.20%，全铁品位变化系数17%。

大直径深孔阶段空场嗣后一次充填采矿法是Ⅰ号矿体的主要采矿方法。采场垂直矿体走向布置，分矿床、矿柱两步骤回采。采场宽15m，回采阶段高度120m，分段高60m（实行分段凿岩），连续回采，阶段出矿，凿岩设备为Simba-262型潜孔钻机，炮孔直径165mm。出矿采用TDKO系列铲运机，斗容3.8~4m3。采场实行嗣后一次充填，矿房回采后采用胶结充填，矿柱采用全尾砂充填。图1为翠宏山铁多金属矿采场结构示意图。

1 采场稳定性分析

1.1 围岩应力特征

工程地质研究结果表明：为翠宏山铁多金属矿岩体属中等稳定，但岩体中节理裂隙比较发育，遇构造易形成破碎带，它将影响井巷工程的稳定性，矿体上盘围岩主要是大理岩，下盘围岩主要是矽卡岩和闪长岩，均较稳定。

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通过地表沉降的计算，地表覆盖沉积岩层未出现塑性区和拉应力区，因此，矿体回采期间，地表处于稳定状态，但由于矿区水文地质条件复杂，回采期间会造成大量涌水，地下水的输出将导致地表出现陷落区。 1.2 回采顺序

通过数值模拟计算方法对采场回采过程进行分析，分析塑性区、拉应力区的分布状况，从而确定合理的开采顺序。在相关研究成果的基础上，采场回采实行隔一采一的回采顺序，即回采某一采场时，同类型的相邻采场及另一类型的两个采场均不得回采，可以回采下一个同类型的采场。通过试验证明，隔一采一的回采顺序是合理的，可以避免采场的相互影响，有利于采场的稳定。

1.3采场结构参数

采场结构参数是制约采场稳定性的关键技术因素，翠宏山铁多金属矿+70~-50m矿房采场回采，采场稳定性基本良好；矿柱采场的回采基本稳定，个别矿柱采场会因为采空区暴露高度、岩体构造、充填质量等因素的影响，出现原岩矿柱、充填体部分垮落。矿房采场在回采过程中，因采场长度过长（超过90m），将造成矿柱采场出现较大范围的垮落，给矿柱采场的回采造成很大的困难。采场尺寸尤其是采场长度不宜过大，采场长度宜控制在50m以内。同时只有采取合理的采场结构参数、合理的回采顺序和合理的回采工艺技术，确保充填体质量，才能实现矿房、矿柱采场的顺利回采。 1.4充填体稳定性

就矿山整体开采角度而言，采用充填的方法处理采空区。鉴于充填体的弹性模量远远低于岩体的弹性模量，可以认为，充填体起着限制围岩大范围位移的作用，从而避免了大范围的地压活动，保护了井下的开拓系统工程和地表工程。

从采场回采的角度而言，矿房采场胶结充填直接影响到矿柱采场的开采，当最后一批矿柱回采时，胶结充填体必须隔离先期已采矿柱内的废石、尾砂充填体，胶结充填体最直接的作用是隔离作用。

充填材料包括：充填骨料、胶凝材料，在测定各种物料的物理机械性能及化学成分的基础上，充填骨料选择分级粗尾砂和干河沙，胶凝材料选择325号普通硅酸盐水泥，同时进行不同配比、不同料浆浓度的试块强度试验。针对采场不同部位对充填体强度的不同要求，分别设计1：4、1：8、1：10等几种灰砂比，料浆输送浓度为70%~72%。不同灰砂比的充填料试块强度试值见表1

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试验表明：充填技术参数是能够满足采矿技术要求的，只要严格按照规范操作，并将相关技术措施实施到位，充填体质量、充填体稳定性是可以得到保证的。 2回采技术措施

合理的灰砂配比和料浆输送浓度是保证充填体质量的前提，先进的充填工艺和回采技术是保证充填体及采场稳定的技术关键，通过长期的科技攻关和生产实践，总结出一些行之有效的技术措施和实践经验。

矿房采场采用VCR法小断面拉槽、分段侧崩的崩矿方式，侧向崩矿分段高度10~15m，最大单响药量控制在800kg以内，采场边界实行光面爆破等爆破技术，能够有效地控制好采场边界的规整性，从而控制了充填体的规整性。

矿柱采场采用VCR法大断面拉槽、小分段侧崩的崩矿方式，侧向崩矿分段高度6m，最大单响药量控制在300kg以内，采场边界实行松动爆破等爆破技术，可以有效地减少爆破对充填体的直接影响。

在矿房、矿柱采场回采过程中，应严格实行留矿爆破，减少采空区暴露高度。

优化凿岩爆破参数、装药结构，选择合理的起爆顺序，控制最大单响药量，以便有效减少爆破对采场完整性的破坏。

实施强化开采，缩短采场回采周期，减少采空区暴露时间。

充填时，要保证一定砂仓砂面的高度，确保造浆浓度，通过自控仪表严格控制灰砂配比和充填浓度。采用多点下料、多点脱水，严格禁止引管水、洗管水进入采场，以减少离析现象的发生，保证充填体的均匀性。

加强充填的过程管理，加强尾砂粒级、充填浓度、充填强度、水泥质量检测工作，保证充填质量。 3结语

影响高阶段采场能否顺利回采的因素主要有：岩体特征及其稳定性、矿区原岩应力特征、采场结构参数、充填体质量、采场回采工艺技术等。回采的核心是采场稳定。只要客观地认识和分析大直径深孔采矿采场特征，及时采取有效的技术措施，实施时严格管理，精心操作，确保施工质量，大直径深孔采矿采场顺利回采是完全可行的。

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参考文献

[1]黑龙江省第六地质勘察院.黑龙江省逊克县翠宏山铁多金属矿床Ⅰ号富磁铁矿体勘探报告.2008.10

[2]刘勇.矿山充填采矿新技术与充填材料配比工艺及国外先进技术发展实例应用全书。中国知识出版社，2007.9

[3]邹贤季，卫明.高阶段大直径深孔采场稳定性影响因素分析及回采技术措施.采矿技术，2005，5（3）