铀矿开采实例——711矿水平分层充填采矿法

    一、地质概况

 

    该矿床为后生热液铀钼型沉积变质矿床。矿体赋存于硅质带中。硅质带长4km，宽50～300m，主要由黑灰色石英岩和微石英岩组成。矿体形态复杂，呈不规则透镜体、巢状，与围岩接触不明显，大小不一，走向长度20～200m，倾角70°～90°含矿不均，品位变化大。矿石坚硬稳固，ƒ＝16～180上盘为硅化炭质页岩或炭质页岩，下盘为石英岩ƒ＝17～19，裂隙发育。涌水量正常为3600m³/h，突然涌水一个工作面高达4900m³/h，水温38°～50℃，最高58℃。

 

    二、采矿方法

 

    主要用水平分层充填法。阶段高度40～50m。该矿充填法具有如下特点：

 

    （一）混凝土人工间柱。矿体厚度大于10m时，沿矿体走向布置矿房、矿柱。矿房宽15～20m，矿柱2～6m。先采矿柱，用低标号混凝土浇注采空区形成人工间柱。如图1。

图1  混凝土间柱水平分层充填法

1—混凝土间柱；2—矿房；3—充填井；4—充填小井；5—联络道；6—电耙道；7—混凝土假巷；

8—回风巷道；9—顺路天井；10—混凝土垫板；11—脉内运输巷道；12—脉外运输巷道

 

    人工间柱的形成可用水平分层胶结充填法回采矿柱，矿柱宽度6m，每分层回采后用粗骨料废石（50～200mm）充填，每充0.6m，用水泥砂浆固结充填料，也可用留矿法加采矿柱，随后一次胶结充填。矿柱宽度可减到2m。用粗骨料充填时，废石用矿车运至搅拌站加入适量水泥砂浆后，运往采场充填。砂浆配比，水∶水泥∶砂＝0.9∶1∶3～3.25（重量）。用细骨料（20～40mm）充填 时，混凝土在搅拌站制备，通过管道用压气送往采场充填。水灰比0.7∶0.8，配比（重量）水泥 砂∶碎石＝1∶3.5∶6。

 

    （二）混凝土隔离墙。如图2所示。沿矿体走向每20～40m布置一个矿房，取消矿柱。相邻矿房回采滞后4～8m。随着超前采场的回采及时浇注0.8m厚的混凝土隔离墙。回采高度2～3.5m，手持式凿岩机接杆凿岩，微差爆破，用28kW电耙出矿和充填。每分层用废石充填，在底板铺设80～100mm板，以减少损失贫化。

图2  混凝土隔离墙充填法

1—溜矿行人井；2—充填井；3—混凝土隔离墙；4—假底假巷

 

    此法比矿房、间柱二步骤回采，采矿强度提高79%，工效提高73%，吨矿混凝土耗量仅0.012m³，直接成本降低10%。

 

    （三）混凝土假底假巷。从运输巷道沿矿体底部全部切开，浇注0.4～0.8m厚的混凝土底板隔层，按设计架设模板，砌筑0.3～0.5m厚的混凝土假巷和漏斗，然后充填废石至假巷顶部以上1m，再浇注150mm的砂浆垫板。

 

    三、充填浇灌系统。沿走向每隔100m左右布置一个充填井，利用上部已采完的采场从顶部爆破与地面采石场贯通，形成与充填井联通的储料仓。采石场和井下来的废石倒入储料仓。放射性选厂的尾矿和表外矿石倒入地下堆浸场，堆浸后作充填料。如图3。

图3  充填系统

1—细砂溜井；2—采石场；3—充填料储料仓；4—充填井；5—充填料电耙道；

6—混凝土搅拌站；7—充填管路；8—井下堆浸场；9—采场

 

    下部中段采用分枝天井与主充填井相联，大部分充填料，可直接放入采场，充填速度快，缓冲余地大。

 

    全矿三个混凝土搅拌站，一个在地表，一个在井下，通过150mm铸铁管用压气输送混凝土或砂浆到采场充填。搅拌站设备有JI—800型混凝土搅拌机一台，容量800L，电机17kW，生产率90～120秒/次，ZH05（500/150）型混凝土浇注机一台，容量500L，骨料最大允许粒径50mm，水平输送距离最大250m。

 

    （四）主要技术经济指标列入表1。

 

表1  711矿水平分层充填采矿法的主要技术经济指标