左金矿岩体破碎围岩稳定性分析

左金矿岩体破碎围岩稳定性分析

吉姆斯奥同克国家机密局塔尔德堡左岸的金矿床（以下简称“左岸金矿床”）位于吉尔吉斯共和国丘伊斯克州克明区。该矿山采用了一条斜路和垂直井的联合开采方式。原设计采用上、中段相交法。由于矿岩稳固性极差,采用上向分段分条充填法时炮孔采场容易垮帮,导致原设计采矿方法并不适用。自2016年开始,左岸金矿开始试验适合矿山开采技术条件且符合安全高效低贫化损失开采的新的采矿方法。经过近三年来采矿方法试验研究及生产应用表明,上向进路充填采矿法完全满足左岸金矿的生产要求。1矿脉水及矿体赋存特征左岸金矿矿区岩性包括石英-绢云母变质岩、石英-绢云母绿泥页岩、石英-碳酸盐岩石、混合岩和闪长-二长岩、石英-电气石变质岩、角闪岩。各种岩体沿着互相垂直方向上存在着强度和弹性的各向异性,其中大部分矿岩属极不稳固类型。矿体位于火山环形构造的中央部分,由于受构造断裂影响,造成多种岩层交错分布,破环了矿岩的完整性,使岩石和矿石在大多数情况下处于不稳定状态,近矿围岩比较破碎,稳定性较矿石差,尤其断裂带处围岩属极不稳定,受围岩裂隙渗水影响,极易造成局部垮塌。矿区内赋存于裸露岩石风化节理内的裂隙水和长期存在大型断面区域上的矿脉水发育,矿体与围岩无明显界限,呈渐变关系,主要蚀变有发生于云母片岩-片麻岩层的石墨化和绢云母化,发生于绿页岩-角闪岩层的混合岩化。矿区内矿体集中赋存于塔尔德布拉克扭曲带顶部,与将矿体隔离的绿页岩和角闪岩矿体共形并受其控制。矿体呈缓倾斜管状和层状(细脉状)产出,走向短,倾斜延伸大,倾向北西,倾角25°～40°左右,矿体厚度为16m～90m。矿体赋存标高1800m～1100m,主要有东矿体、1号主矿体、2号主矿体、深部矿体、北-Ⅰ矿体、北-Ⅲ矿体。矿体与围岩无明显界限,呈渐变关系,矿体平均金品位5.82g/t。2采矿法开采法根据左岸金矿矿体开采技术条件,选用上向水平进路充填采矿法开采,具体见图1。将每个分段划分四个水平分层按自下而上分层顺序进行开采,在每个分层内划分盘区和进路,各进路回采完毕后及时用尾砂胶结充填料进行充填2.1开采和切割槽采切工程主要包括分段运输巷道及分段联络道、溜井和充填回风天井、转层联络道、进路联络道等2.2锚网喷联合支护鉴于岩石稳固性较差,各分层每个盘区划分为2个步骤依次进行回采,即采用“隔一采一”的方式,将盘区进路分成1步骤～2步骤回采,一步骤回采矿房,二步骤采矿柱,并交替式回采(1)凿岩爆破。凿岩采用YT-28型气腿式凿岩机,每个采场配备2台凿岩机,凿岩效率为60m/台班,采用起爆器起爆,分段微差爆破。采场内炮孔布置与平巷掘进的布孔方式基本相同,采用楔形掏槽方式,沿巷道中线对称且倾斜于掘进工作面布置2组共8个同时起爆的装药掏槽眼(倾角70°,两组炮孔孔口水平距离2m,孔底距0.3m)。辅助孔间距取0.6m～0.9m;周边孔间距取0.5m～0.7m,周边孔距进路轮廓线取0.2m(2)通风。进路采场通风采用局扇压入式通风,新鲜风流由φ600mm风筒经斜坡道→分段联络道→分段运输平巷→转层联络道→进路联络道→回采进路导入,冲洗工作面后,污风经进路联络道→转层联络道→分段运输平巷→分段回风井进入总回风巷,最后由总回风井排出地表。为改善采场的通风排尘效果,风筒出风口距迎头不大于10m(3)出矿。进路采场内崩落的矿石主要采用斗容为3m(4)进路采场顶板地压管理。进路采场通风完毕,即可进入采场凿岩巷道进行安全确认和排险,通过“敲帮问顶”将浮石及时撬掉,进路联络道、转层联络道及各采矿进路开口的前5m采用锚网喷联合支护方式,如图3示,采矿进路超过5m的部分采用锚网支护方式,如图2示。锚杆长2.0m,间距1.0m。钢网采用φ4.7mm钢筋,网格距100mm×100mm,网片尺寸3m×2m。由于二步骤进路回采会受到相邻进路充填体渗水影响,矿岩稳固程度较一步骤更差,在生产过程中,要加强实时安全确认与监督,发现安全隐患及时处理。(5)充填。左岸金矿充填为分级尾砂胶结充填,尾砂由选矿厂分级后通过泵输送到充填车间尾砂仓内,一般过来的浓度在50%±2%左右,通过沉淀后浓度达到70%±2%方可进行充填。尾砂仓内含有螺旋式造浆管,在充填之前需提前30min～45min进行吹气造浆。分级砂浆、水泥及水通过各自的供料线按配比要求供至混料漏斗后,进入双轴搅拌机中及高效活化搅拌机进行两段搅拌,搅拌制备好的充填料浆(浓度73%±2%)经充填井及井下管道自流输送至进路采场空区进行充填。充填管路由充填管道竖井(采用φ159×15mm耐磨钢管及高分子管)、分段运输平巷及各分层的穿脉运输巷(采用φ110mm×10mm高分子管)、充填进路(采用φ110mm×5mm高分子管)进入进路采场。充填挡墙采用钢筋网柔性挡墙,其工期可较混凝土挡墙以及砖挡墙缩短大半以上。为提高充填体滤水,挡墙采用土工布封堵,在进路挡墙口部预先施工收集池,可将各采场充填后产生的泄水经预先敷设的泄水管引入收集池,同时也可防目挡墙渗水或漏浆进入作业场所污染井下作业环境。待采场支护工作完成后,即可进行采场的充填工作。各分段在第一分层开采进路完成支护工作后,接着进行该分层的钢筋网铺设工作,钢筋网距进路底板约100mm。具体铺设规格:钢筋网度1000mm×1000mm,采用φ16mm螺纹钢。纵横钢筋的交叉点位置应用电焊焊接牢固。在连接牢固的钢筋网上铺设钢网片,其中网片钢筋φ4.7mm、网度100mm*100mm、规格3m*2m。Φ4.7mm钢筋网片与Φ16mm螺纹钢搭接处必须绑扎。铺设的螺纹钢超出巷道底板两侧宽度各500mm,并沿巷道壁向上卷起,钢筋网及螺纹钢伸出挡墙500mm。铺设完第一分层钢筋网后,先采用灰砂比为1:4(28天强度不低2.02MPa)的充填料浆胶结充填1.5m高度,中间采用灰砂比为1:8(28天强度不低1.3MPa)的充填料浆胶结充填2.0m高度,接顶层采用1:4的充填料浆胶结充填0.5m高度。各分段第二分层～第四分层一步骤进路均先采用1:8的充填料浆胶结充填3.5m高度,接顶层采用1:4的充填料浆胶结充填0.5m高度。二步骤一步骤进路均先采用1:19(28天强度不低0.65MPa)的充填料浆胶结充填3.5m高度,接顶层采用1:4的充填料浆胶结充填0.5m高度。同一进路用不同水灰比的充填料浆充填时间隔4小时～6小时。为保证充填的接顶质量,各分层进路尽量保持4°～6°的坡度,尽量提高充填浓度,有必要时增加脱水装置。进路充填管为φ110×5mm普通塑料管。用挂钩悬挂在进路顶部,挂钩间距3.5m,在充填之前,在进路口架设钢筋网柔性挡墙,挡墙内衬土工布滤水。在上开口处观察充填已经接顶时,在适当位置锯断充填管,停止充填。充填48小时后,拆除挡墙;充填一周后,开始相邻进路的回采工作。同一分层内各采矿进路充填完毕后,再充填该分层脉内进路联络道,封闭分段联络道,再进行上分层进路回采工作。2.3技术经济指标上向水平进路充填采矿法在左岸金矿试验成功后,得到了全面推广和应用,成为全矿主导采矿方法,结合近一年来的生产统计,主要技术经济指标见表1。由表1可知,上向水平进路充填采矿法的采矿损失率和矿石贫化率较低,生产能力较大,可达到预期效果。3机出矿采矿方法的经济效益左岸金矿属不稳固倾斜厚矿体,可采难度极大。通过在左岸金矿生产应用实践表明:上向水平进路充填采矿法采用无