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上向水平分层胶结充填采矿法的优化与应用

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作者:摘要:依据矿床地质条件,对原设计采用的 “上向水平分层胶结充填采矿法”矿块参数进行反复实验调整、优化。使矿块顶、底柱均一次性回采,矿块回采率由原来的82%提高到92%以上,落矿、出矿安全条件得到全面改善,大幅降低了矿块开采成本。
关键词:采矿方法 矿块参数 回采率 安全条件 开采成本
一、矿床特点及地质概况
陕西省略阳县东沟坝铅锌矿床位于秦岭山脉南麓,汉江、嘉陵江支流分水岭地段,汉江支流沮水源头山区。矿区出露地层,主要为中上元古界碧口群,震旦系及中上泥盆统地层。区内褶皱强烈,断层发育,构造复杂。岩浆交替发育,分布广泛,具有多期多次入侵的特点。
铅锌多金属共生矿床产于中上元古界碧口群中岩组火山岩中,主矿体赋存于第三岩性段的中上部。本岩段又分为三个岩相岩性层,主要为集块角板岩和凝灰含英角板岩。岩石蚀变现象普遍,与成矿有关的蚀变矿化以带硅化、绢云母化、黄铁矿化、重晶石化为主要蚀变类型,由绢英岩、黄铁绢英岩、闪锌矿化绢英岩及绢英岩化的火山岩等蚀变岩石组成,其中黄铁矿绢英岩分部最广,是低品位铅锌矿体产出的主要蚀变围岩。
所有金银铅锌矿体皆分布在蚀变矿化带内,赋存于12-0-19勘探线、660~800米标高之间,矿体呈似层状、透镜状、脉状产出;产状变化不大,走向一般在280?左右,倾向北北东,倾角470左右,矿体厚度2~34米不等,由绢云母、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金、银金矿等矿物组成,主要有用元素为金、银、铅、锌共生,伴生有黄铁矿,有害元素含量低微。矿床平均品位:Au:1.89g/t、Ag:54.5g/t、Pb:0.93%、Zn:4.07%、S:6.56%。
矿区开采范围为东起19线,西至12线全长700余米,标高920~710米之间。开采范围内的矿体埋深较大,覆盖层很厚,无露天开采条件,只适用于井下开采。因此矿山采用的是地下开采方式。
矿体产于不稳固到极不稳固矿化蚀变带内,矿体上部地表有工、民用建筑设施,加之有东沟、刘家沟两条小溪经区域地表流过。因此,根据矿体赋存特点和区域条件限制,一九九三年由“长沙有色冶金设计研究院”进行系统设计,涉及开采能力300吨/日。采矿方法设计采用“上向水平分层胶结充填采矿法”开采。充填物料为全粒级碎石混凝土,充填系统由采石厂、充填搅拌站、主充填井、充填运输平巷及矿块充填天井组成。
二、原设计采矿方法在实际应用中存在的问题
“长沙有色冶金设计研究院” 设计采用的“上向水平分层胶结充填采矿法”为:垂直矿体走向布置,矿房宽度5m,矿柱宽度4m,矿块底柱高6m,矿块顶柱高3m,采矿中断高30m,6m底柱在矿块回采结束后再进行二次回收,3m顶柱作为永久矿主保留。按照设计:矿块实际可采高度只有27m。而且在6m底柱以上的首采分层要铺设300×300间距的钢筋网,便于二次底柱回采时充填体不会脱落。该采矿方法在实际应用中存在以下问题:⒈顶柱不能回采,矿块回采率低,只能达到82%;⒉由于矿岩稳固性较差,矿房、矿柱宽度偏大,采矿过程中片帮冒顶时有发生;⒊矿房、矿柱间采,爆破对两壁影响比较严重,采矿房时对矿柱造成影响,采矿柱时对矿房充填体造成影响;⒋二次底柱回采