采矿工艺下环境保护论文

时间:2022-04-25 09:01:20

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采矿工艺下环境保护论文

1采矿工艺

1.1采矿方法选择

矿山早期采用空场法采矿,由于矿体顶底板不稳固,采场塌方严重,制约了采矿能力,且开采损失、贫化均较大,实际生产能力仅为30万吨/年。另外矿区所处的地表环境如遭到破坏,其环境治理成本是无法估量的,且难以恢复到原始地貌和原始生态景观。为从根本上解决采矿方法带来的问题,矿山联合设计研究单位对尾砂胶结充填法进行了实险研究,最终确定选用上向水平分层盘区间柱式充填法,充填骨料为选矿产生的尾矿砂,胶结材料为新型尾砂固结材料。

1.2矿块布置及构成要素

水平厚度大于15m的矿体,采场垂直走向布置,采场长度为矿体水平厚度,采场宽为8~10m,中段高度为40m,顶柱高度3m,底柱高度5m。多条平行薄矿体(水平厚度小于15m)或主矿体附近的零星小矿体,多条矿脉联合开采,盘区垂直走向布置,一条矿脉为一个采场,中间的夹石层作永久矿柱,盘区长50m。单条矿脉水平厚度小于15m的矿段,盘区沿走向布置,采用进路式开采,盘区长100m,分层穿脉布置在采场的中央,分成左右两个采场,进路宽为5m,根据矿体厚度确定进路条数。盘区之间留永久性间柱,宽3~4m,顶柱高度3m,底柱高度5m。

1.3采准工程

采准工程主要包括充填回风井、分段巷道、溜矿井、人行井、出矿巷道等。根据该矿矿体比围岩稳固的特点,采准工程位置优先考虑施工于脉内。分段巷道:布置在矿体下盘,通过分段联络巷道与斜坡道相通,通过分层联络巷与盘区内运输巷相通,无轨设备经过斜坡道、分段巷道、盘区运输巷进入盘区内。充填回风井:开口布置于穿脉内,底柱段垂直掘进,上部根据矿体倾角和厚度按一定角度施工至上中段穿脉。充填回风井内架设充填管路,用于采场的充填和回风。盘区内4个采场共用2条充填回风井,施工时应考虑充填回风井和盘区运输巷的相对位置,保证盘区运输巷片帮压顶时,能够和充填回风井贯通,减少盘区内采矿、充填作业的相互影响。溜矿井:矿体厚度较大,垂直走向布置的矿块,采用钢溜井顺路架设。溜矿井架设于充填回风井底柱段之上,下口安装放矿闸门。钢溜井用σ10钢板焊制,钢溜井直径φ1.1m;矿体厚度较薄,沿走向布置的矿块,溜井布置在下盘脉外,采用喷锚网支护。出矿巷道:布置于采场下盘端部,与溜矿井、充填回风井、人行井相通。泄水联巷和人行泄水井:泄水联巷垂直于穿脉施工,人行泄水井布置于穿脉或泄水联巷中,采场内采用钢井筒顺路架设,井筒内焊制人行梯子间。

1.4回采工艺

1.4.1切割拉底。盘区采场采准工程完毕后,进行切割拉底工作。拉底工作从出矿巷道开始。首先在施工有设备井的采场内由下盘向上盘掘进2.2m×2.2m的拉底巷道,完成后,铲运机进入采场。

1.4.2凿岩爆破。凿岩采用7655型风动气腿式凿岩机,水平孔落矿,炮眼深度为2.1m。落矿眼交错布置,排距0.7-0.8m,孔距0.8-1.0m。起爆采用非电导爆管起爆。盘区内各采场第一分层回采高度为4.5m,其它分层回采高度为2.5m。

1.4.3采场通风。新鲜风流经中段运输巷、穿脉、人行井进入采场,清洗工作面后的污风经采场充填回风井排到上中段回风平巷内,最终由风井风机抽出地表。

1.4.4采场出矿。采场出矿采用XYWJD-1型电动铲运机。每个盘区配备一台铲运机,采场落下的矿石,由铲运机铲装,经盘区运输巷运至溜矿井卸载。

1.4.5采场充填。盘区内采场分层回采结束后,按设计架设溜矿井和人行泄水井。采场与出矿巷道相邻处架设木板墙,板墙内挂土工布。充填管路从充填回风井经出矿巷道架至采场,用支架固定在采场中央。采场每分层充填高度为2.5m,采用尾砂胶结充填,灰砂比为1:8,充填体上表面抗压强度为0.8~1MPa。每分层充填后,留有2.0m的控顶距,作为下分层回采的爆破自由面和通风的通道。充填体养护7天后,方可进行下分层的回采工作。

1.4.6矿柱回采。盘区内采场间留有1.0~4.0m宽的矿石间柱,后采采场回采时,回采相邻间柱,间柱保留长度不小于4m。间柱回采时,每隔4m回采5m,各分层应保证保留间柱在垂直方向上的连续性,盘区与盘区间的矿柱不回采。采场顶、底柱采用进路式充填采矿法回采。采场最后分层回采结束后,进行充填接顶工作。

2生态环境保护效果

矿山经过十多年的开采,同时对以往空场法遗留的采空区采用尾砂胶结注浆处理,区内地表未发生裂缝、塌陷及河流干涸现象,地表生态环境未遭到破坏。矿山通过采用尾砂胶结充填采矿工艺,选用合适的充填体强度,对空区进行充填接顶处理,避免了空区顶板塌落引发地表沉陷的可能性,从根本上保护了地表生态环境。初步估算,虽然采用充填法开采使吨矿成本增加25元左右,但由于减小了贫化和损失,节省了环境治理成本,实际为企业每年带来近亿元的经济效益,多方面均取得了较好的效果。

3结束语

矿山开采中,如果采用的采矿工艺不合适,就会造成地表塌陷,致使开采区域生态退化、环境破坏,严重时会造成沙化现象。赵案庄王道行矿区采用尾砂胶结充填法很好的保护了矿区生态环境。为了保护生态环境,非煤地下矿山应加大对充填法的研究和应用,采用科学的采矿工艺,从根本上保护矿区生态环境。

作者:李学宏单位:河南天泰工程技术有限公司