研究:澳大利亚充填法应用-某铅锌矿为例

2017年08月18日 矿业澳洲


【矿业澳洲点评】澳大利亚的采矿技术水平一直处于世界领先地位,地下金属矿山运用最为普遍的采矿方法是深孔后退式嗣后充填采矿法。该法具有安全性高、采准工程量小、劳动生产率高等特点,可仅供同类矿山参考与借鉴。

《深孔后退式嗣后充填采矿法在澳大利亚某铅锌矿的应用》

澳大利亚某铅锌矿位于澳大利亚新南威尔士州,是一座开采历史悠久、以铅锌为主的地下多金属矿山,矿产属于厚大沉积-火山变质型矿床。矿体赋存于多种不同类型的变质沉积岩中,有砂岩、页岩、片麻岩、灰质岩、花岗岩等。矿体形状复杂,走向长2km,倾斜延深从地表至地表以下-1200m,平均厚度50~80m、最厚达250m。矿石主要有用矿物为方铅矿、铁闪锌矿;有少量磁黄铁矿、黄铜矿、砷黄铁矿。铅锌品位较高,平均原矿品位16.8%。矿石稳固性好,围岩稳固性好。矿石密度3.15t/m3,f系数=8.5~17.9(平均值11.1),废石密度为2.7/m3,f系数=8.9~17.1(平均值12.1)。

【1 深孔后退式嗣后充填采矿方案】

该矿山中段高40~50m,中段之间视矿体和工程情况决定是否布置分段平巷,分段平巷高度视现场实际而定。采场宽度一般为5~16m,具体数据需根据矿体围岩稳定性及周边工程情况而定。采场长度一般为35~50m。采场高度一般为10~50m。深孔后退式嗣后充填采矿法可细分为上向型与下向型,两者的工艺流程相似,但使用范围稍有不同,上向深孔后退式嗣后充填采矿法的采场高度需控制在25m,因为上向拉槽高度限制在20m;而下向型深孔后退式嗣后充填采矿法的采场高度可达50m。因两者相似,为了表述方便,以上向深孔后退式嗣后充填采矿法为代表进行说明,其采矿方法如图1所示。

【2 回采工艺】

(1)采准:采用AtlasM2Dboomers型凿岩台车,凿5.0m×5.0m的拉底巷。拉底巷施工完毕后,不对采场进行切采,也不需施工天井,其直接作为采场的凿岩硐室兼出矿硐室。

(2)凿岩:采用SimbaL6C型潜孔钻机凿上向孔,孔径有3种,分别为76、89、102mm。孔径需根据采场矿体产状以及工程关系等因素来决定。炮孔确定后,则可以确定孔网参数,3种炮孔的孔网参数见表1。

(3)拉槽区炮孔采用桶形平行掏槽布置(见图2),所有拉槽区炮孔均为垂直90度。先居中布5个直径200mm空孔(13#~17#炮孔),空孔采用扩孔器分两次扩孔形成,先扩至150mm,再扩至200mm。然后以间距0.4m布置4个直径102mm孔,再以间距0.5m布置8个直径102mm孔,形成拉槽区孔网布局。

(4)装药爆破:装药采用Orica公司自备的自动装药台车装药。该装药台车具有自动上管功能,并且带有数据显示器,能显示装药深度、重量、温度。起爆系统采用非电-电复式起爆。装药结构采用藕合连续反向装药,每10m设置1个起爆药包,起爆药包由电雷管及起爆弹联合构成。所用雷管为Orica公司生产的高精度毫秒电雷管,该雷管本身没有设置段位,炮孔全部装好后,由爆破工通过编程器现场编程对雷管逐个设定段位,段位可从0~13000ms,采用导爆索将雷管连接在一起,最后采用非电雷管串联在导爆索上。图3所示拉槽方式在上向孔拉槽时能最高拉槽20m,下向孔一般可拉槽10m。侧爆区段位一般而言,扇与扇之间间隔100ms,扇中炮孔之间间隔50ms。

(5)出矿:采用CaterpillarR2900G型6m3可视遥控铲运机出矿,人员在专用操作车上遥控操作铲运机。专用操作车布置于采场外安全区域,出矿人员不进入爆破后空场。采用CaterpillarAE45型装运机(载重45t)转运至主溜井。

(6)支护:该矿山十分注重安全投入,对所有现有在建掘进巷道均采用锚网喷浆支护,并对其进行定期维护。采用AtlasM2Dboomers型掘进台车施工锚网,采用喷浆车喷浆。

(7)充填:采场出矿完毕后,及时采用尾砂充填,有时会回填废石,以减少废石出窿。矿房采用胶结充填(水泥含量为2%~6%),间柱采用全尾砂充填(采场底部3m添加4%的水泥)。胶面层采用胶结充填或直接采用垫一层废石的方法形成胶面层。充填后7~14d可进入下一步骤循环。

(8)技术经济指标:深孔后退式嗣后充填采矿法采场综合生产能力为380t/d;贫化率为40%,损失率25%~30%。

【3 结论】

该矿山的生产实践证明,深孔后退式嗣后充填采矿法具有安全性高、采准工程量小、劳动生产率高等特点。安全性高主要体现在采矿及铲矿两方面,采矿各环节在已经喷锚支护的巷道作业,铲矿采用遥控铲运机作业,两者都有力地降低了安全风险。采准工程只需布置上下部凿岩硐室及出矿进路,简单高效。劳动生产率高也得益于两方面,一是工艺简单高效,减少分层回采的多次循环;二是大型智能化机械装备的运用,大幅的提高生产效率。需指出的是,该矿山也存在贫化率、损失率大的问题,产生原因有三:一是该种工艺是大爆破方法,其贫化率、损失率肯定比其它方法高;二是该矿山开采的矿体很多为残矿、边角零星矿,加上先期矿房充填体质量很差,在客观条件上加大了贫化率、损失率;三是大型机械化的使用,难以在回采过程中实现分采分出。

——彭常成,王长军

——(中金岭南凡口铅锌矿,广东韶关市;长沙矿山研究院有限责任公司,湖南长沙)

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