强化开采在安庆铜矿的应用(1).pdf

2 0 0 2年 1 0月 第 3 1卷第 5期 有色 矿 山 No nf e r r ou s M i n e s 0 c t ． ， 20 02 Vo 1 ． 3 1 No ． 5 强化开采在安庆铜 矿 的应用 袁 世 伦 铜陵 有 色金属 集 团 公 司技 术 中心 ， 安徽 铜 陵 2 4 4 0 0 1 [ 关键 词 】强化 开采 ；方案 ；措施 【 摘要 】 在对强化开采技术以及如何实现强化开采进行分析和探讨的基础上， 介绍了安庆铜矿强化开采工艺 方 案 的选择 、 实施 及 应用 。 。 [ 中 图分 类号 ]T D 8 5 3 ． 3 4 [ 文献 标识 码 】 B [ 文 章编 号 ]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 5 0 0 1 4 0 4 I nt e ns i f i e d mi ni ng a nd i t s a ppl i c a t i o n i n Anq i ng Co ppe r M i ne Y UAN Sh i l u n Te c h n o l o g y C e n t e r o f To n g l i n g No n f e r r o u s Me t a l Gr o u pC o mp a n y，To n g l i n g 2 4 4 0 0 1 ，Ch i n a Ke y wo r dsi nt e n s i f i e d mi ni n g；pl a n；m e a s ur e Ab s t r a c t Ba s e d on t h e a n a l y s i s a nd d i s c u s s i o n o f i n t e n s i f i e d m i n i ng a nd ho w t o c a r r y o n i t ，t he s e l e c t i o n，i mpl e me n t i n g a n d a p p l i c a t i o n o f i n t e n s i f i e d mi n i n g p l a n i n An q i n g Co p p e r M i n e a r e i n t r o d u c e d． 多年 来 我 国有 色 金属 矿业 开 发 有 了 很大 的 发 展 ， 随着机械 化程度 的提 高， 采矿方法不 断改进 。但 地下 矿 山 全 员 劳 动 生 产 率 提 高 幅 度 却 仍 在 2 0 0 t ／ 人 a 左右。 随岩 石力 学研 究的 深入 ， 岩体 加 固 技术 的进步 、 采掘机 械 化程 度的提 高 以及 采矿工 艺 技术 的改进 。 国内外 厚大 矿体 的采 矿技 术普 遍 向大 直径 、 深孔 、 高阶段 、 大跨度方 向发展 ， 使 采矿作业 和 管理集 中， 大 幅度 提 高 矿 山生 产 能力 和 经 济效 益 。 安庆铜矿作了有益的探索， 采用了高效强化开采工艺。 1 强 化开 采 技术 含 义 强化开 采与开 采强度 有很大 区别， 开 采强度 在 地 下矿山表 示为单位可采面积上 的年 采出矿石量和 年下 降速度 ， 它不 能完全 反映矿山企业的经营效果 ， 而 强化开采则不 同。下面六个方 面基本概括了强化 开采 的技 术含义 ① 生产线短 ； ②采场综 合生产能力 大 ； ③ 同时使 用采 、 装 、 运设 备少， 设备 利用 率高， 台 班效率高 ； ④采矿 成本 低 ； ⑤矿 石 损失和 贫化 率低 ； [ 收稿 日期 】 2 0 0 1 0 9 1 9 [ 修改 日期 】2 0 0 2 ． 0 7 1 2 [ 作者 简介 】袁 世 伦 1 9 6 3一 ， 男， 安 徽 来 安 县 人， 高 级 工 程师 ， 从 事 采矿 科研 及管 理 工作 。 ⑥作业条件好 ， 保证 安 全作业 。若按 上述条 件 来衡 量各矿 山， 绝大 多数 矿 山没有 实现 强 化开 采。例 如 生产线短 ， 要求一个 中段 回采 ， 一 个 中段 采 准， 一个 中段开拓 ， 很 少矿山能达到这一要求 ， 大部分矿山是 多中段作业。 多中段 作业 必然会 产 生下 列缺 点 ① 井巷维护工 作量 大 ， 维 护 费用 高 ； ② 井下 通 风线 路 长 ， 网路 复杂， 通风管理 困难 ， 通风效果差 ， 通风费用 高 ； ③占用设备多， 设备 利 用率 低 ； ④矿柱 长期 不能 回采， 积压矿石和资金， 而且隐藏地压灾害的危险和 资源 的浪费 ； ⑤生产管理机构 如工 区 多， 成本 中管 理费所 占比重 加大 ； ⑥生产线太 长， 分散管理和工程 技术人员的精 力。再如 采场 的综 合生 产能 力低 。 必 然导致结束一个采场 所需时间长 ， 流动 资金周转慢 ， 采场维护 困难 ， 因而使 回采工艺难 于按计划 实现， 矿 石损失与贫化 以及 矿 石崩落 质量 、 放 矿 等指标 难 于 达到设计要求 。因此 实现强化开采是改善矿 山企业 经济效益 的重 要技 术措 施。 2强 化 开 采技 术 表示强 化开采 的重 点指标之一为采场的综合 生 产能力， 要求其 高 于非 强化开 采矿 山数倍 以上。要 使采场获得 的综合 生产 能力 P最大 ， 就 必须增 加采 场的储量 Q， 缩短采场的作业时 间 丁。即 1 维普资讯 第 5期 袁世 伦 强 化开采在安庆铜矿的应用 1 5 P Q／ T Q H L B‘ y 式中 P综 合生产能力， t ／ d ； Q 采场储量 ， t ； 1 法开始 ， 对 拉底、 切割 、 凿岩 、 爆破 、 出矿、 充填和矿柱 2 回采等进行选择和控制 。 T采场 作业 时间， d ； H 采场 高度 ， r n ； L 采场的长度 ， m； B 采场的宽度 ， r n ； y 矿石密度 ， t ／ m 。 2 式 中 y固 定 的， H、 L 和 B 三项 是 由矿 体 的 形 态 、 产状 、 矿岩 的稳 定性 、 采 矿方 法 以及 采掘 设备 等 因素决 定。 1 式 中 的 T， 通 常 由拉 底 t 、 切 割 t 2 、 凿岩 t 3 、 爆破 t 4 、 出矿 t 5 和充填 t 6 等组 成 ， 则 Tt 1 t 2 t 3 t 4t 5 t 6 3 在深 孔崩 矿 的采矿方 法 中， t l 与 t 2 ， 可 以 实现 部分 时间与 t 3 平行 ， 这样可 以缩短 T； 对 于 t 6 采 用采后 一 次 充填与分层充填 ， 其时 间变化很大 ， 出矿与凿岩 平 行， 多种采矿 方法都 可 以实现， 因此 ， T 是一 项变 化很大 的数值 ， 如果 Q 增 加， T 减 小， P必 然变大 。 1 式考虑损 失与贫化， 并 将 2 、 3 式代入 则 P t t 2等 t t詈t 5 t6 4 1 3 4 1 一 JD 、 ’ 式中 刁 矿石 回收率 ， ％； p 矿石贫 化率 ， ％。 4 式 右边 的 和 JD取决 于采 矿 方法 、 结 构 参 数 、 底 部结构 、 凿 岩爆 破和 出矿工 艺 等， 它对 经济效 果 的影响是很大 的 关于拉底 、 切割 工作 ， 在方案 设计 时， 采用 简 化 底部结构 ， 不设 二 次破碎 水平 ； 凿岩 洞室 可 以向上 、 向下打深孔 ， 增 加崩 矿层 高 度会 降低 采切 比； 另外， 拉底 、 切割巷道采用 中深孔和 深孔， 机械化清理 岩石 效率 比用浅 眼和 人工装运高。优化凿岩爆破 参数和 合理布置炮孔 ， 使 总孔深 小 ， 采 用先进 凿 岩设备 ， 以 最佳工况进行工 作， 使 台班效率 高， 因而凿 岩所需时 间也少。爆破 由分 层 的小 量爆破 ， 改 为整个 回采 单 元的一次爆 破， 采用机械 化装 药， 爆破工作所 需时间 也就缩短 。出矿控 制 矿石 块度 ， 将 二次破 碎 工作 移 到采场外进行 ， 减少大块阻塞 出矿巷道 的机率 ， 实现 连续出矿与连续运输 ， 准确 实现计划放矿， 不仅 放矿 效率 高， 而且矿 石 损失与 贫 化也低 。 充填 采 用采后 一 次 充填， 充填 工 作机械 化 ， 会 缩短 充填 作业 时 间。 由上分析可知强 化开 采是 一 系统工 程， 要从 采矿 方 3 安庆铜矿矿床地质及开采技术条件 安庆铜 矿 是 一 个 大 型 地 下 铜 铁 矿 床， 主 要 有 1 、2 和 3 矿 体。其 中 1 矿 体厚 大， 占总储 量 的 8 0 ％， 铜 金属 量 3 3万 t 。 1 矿体走 向长度 7 6 0 m， 赋 存深度 ⋯1 8 0 7 8 1 m； 平均 厚 度 2 8 m， 最 大厚 度 l 1 4 m， 倾角大于 5 5 。 。下 盘以角页 岩和闪长 岩为主 ， 还有轻变质粉砂 岩和 钙质 页 岩等。 一4 0 0 m 中段 以 下以 闪长岩为 主。角 页岩 厂 1 0 ， 围岩稳 固， 但有 溶 洞， 为 含水层， 井下涌水 量很 大 ， 为 1 7 0 0 0 ～2 0 0 0 0 t ／ d ， 矿 区地表为农 田， 地 下水 与地 表水 也有 一定 联 系。主 要含铜矿物类 型有磁 铁矿 、 矽卡 岩及 闪长 岩。矿 石 除构造 带外 ， 一般均 较 坚硬 稳 固， f1 0 ， 矿 石密 度 为 3 ． 5～4 ． 2 t ／ m3 ， 平 均 为 3 ． 9 6 t ／ m3 。 矿 石 可选 性 好 ， 铜选 矿 回收率 9 2 ％以上 ， 选 铁 回收率 7 0 ％以上 。 采选生 产 能力 3 5 0 0 t ／ d ， 采矿 方 法 为高 阶段 大 直径深孔采 矿 法。 1 矿 体 回采 高 度 为 6 0～ 1 2 0 m， 采场垂直走 向布 置 ， 分 矿房 、 矿 柱两 步 回采， 一 步 回 采矿 房， 采用尾砂胶 结 充填 ； 二 步 回采矿柱 ， 采用 分 级尾砂 充填 。矿房矿柱宽均为 1 5 m， 长 为矿体厚 度， 选用 瑞 典 S i mb a一 2 6 1高 风 压 潜 孔 钻 机 和 国 产 T一1 5 0 高 风压环 形潜 孔 钻 机 凿 岩． 美 国 S T一1 0 0 0 及 S T一5 C铲运机 出矿 。 4安 庆铜 矿 强 化开 采 方 案及 工 艺 4 ． 1 强化开采方 案 由于高阶段大直径深孔采 矿法具有采场生 产能 力大， 采矿效 率高， 作业成 本 低， 矿 石 损 失贫化 小等 优点， 为适 应安庆铜 矿新模式开矿 的要求 ， 对安庆铜 矿的开采条件， 及 采矿方案进行 了充分论证 ， 在此基 础上提 出三种可行 的强 化开 采方 案 ①矿 房双 阶段 连续 回采， 矿柱双 阶段 间 隔 回采 ； ②矿 房、 矿 柱均双 阶段连续 回采 ； ③矿房、 矿柱均 采用单阶段 回采 。三 种方案优缺点见表 1 。 经分析 比较 ， 虽然方案①在矿房 回采期间， 矿房 暴露高度大， 局部围岩不稳 固易冒落 ， 但可 以通过 加 强采场支护和控制爆破 而得到 改善 。矿柱 回采过 程 中采用控制爆破技术措施 可以减轻对 充填体的爆破 效应， 缩 短充填体 暴露时间， 从 而减少影响尾砂胶结 充填体稳定性 的 不利 因素。 因此 ， 选 择 矿房双 阶段 _ _ 厂 一 维普资讯 1 6 有色矿 山 2 0 0 2年 第 3 l卷 连续 回采 ， 矿柱双 阶段 间隔 回采是 比较可 靠的强 化 开采方案 见 图 1 。 表 1 三 种方 案优 缺 点比较 表 II 图 1 安庆 铜矿 大直 径深 孔 强化开 采方 案 图 1 一矿 石溜 井 ； 2 一 下盘 沿脉 一2 8 0 m ； 3 一 凿岩联 络道 一2 8 0 m ； 4 一 凿 岩硐 室 一2 8 0 m ； 5 一通 风 联 络道 ； 6 一 下 盘沿 脉 一3 4 0 m ； 7 一 凿 岩联 络道 一3 4 0 m ； 8 一凿 岩硐 室一3 4 0 m ； 9、 1 0 一 回风 道 一3 4 0 m ； l 1 一 回风 井 至 一3 4 0 m ； 1 2 一 回风 井 至 一2 8 0 m ； 1 3 一 下盘 沿 脉 一3 8 5 m ； l 4 一 出矿 横巷 3 房 ； l 5 一 出矿进 路 3 房 ； l 6 一 出矿横 巷 1 房 ； l 7 一 出矿 进路 1 房 ； l 8 一 回风道 至 一3 8 5 m 4 ． 2 强化开采工艺 l 0 0 0万元以上。 强化开 采工艺 主要体 现在 以下 几个 方面 ① 采 2 技术分 析 。安 庆铜 矿采 用 的高 阶段大 直径 用 1 2 0 m 的高 阶段， 使 采场 的 矿量通 常在 2 0万 t 以 深孔强化开采工艺 技术 ， 与 其他 铜 矿 山坑 下采 场主 上 ， 大大提高 了采场 的综合 生产能 力。② 采用 S i m一 要平均技术指标相 比较 见表 2 。 由表 2可 以得 出如 b a 一2 6 1和 T一1 5 0等先进 的采场 凿岩设备 ， 分段 钻 凿 大直径 深孔 ， 台班效率 在 3 0 m 以上。③ 采场采 用 平底 或堑 沟底部结 构， 采 用 S T一5 C铲运 机和 振 动 放矿等先进 的出矿工艺， 台班效率在 3 0 0 t以上 。④ 采用采后一次 充填 ， 充 填系统 实现 了机 械 化和 自动 化 ， 大大缩短充填作业 时间。⑤采用平行交叉作业， 缩短采场 的循 环周 期。 5 应 用 结果 与 技 术分 析 1 应用结 果。安 庆铜 矿高 阶段 大直 径深孔 强 化开采工 艺 的应 用， 使 采 场 的综 合 生 产 能 力 达 到 1 0 3 9 t ／ d ， 每 米 炮 孔 崩 矿 量 达 到 2 6 ． 8 8 t ， 年 创 效 益 表 2其他铜 矿 山坑 下 采场 平均技 术 经 济指标 与 强化 开采 技 术指标 比 较 维普资讯 第 5期 袁世 伦 强化开采在安庆铜 矿的应 用 1 7 下结论 ①采场 生产 能力与普通 回采工艺 采场 比， 提 高近 3倍 ； ②采掘 比减少数倍 ； ③ 采矿损失和贫化率 低 ； ④作业安全性 好， 作业 效率 高 ； ⑤ 采矿综 合 能耗 明显 降低 ； ⑥该工 艺为安庆铜矿实现稳产 、 高产提供 了可靠保证 。 6 结语 强化 开采工艺 技 术 已在 安庆铜 矿应 用， 近 几年 来全员劳动生产率位 居全 国同行业的前列。安庆铜 矿高 阶段 强化开采 新工 艺 的成功应 用 ， 填 补 了国 内 采矿领域多项 空 白， 为地 下 矿 山大 规模 安全 、 高 效 、 低成本开采提供 了途 径， 同 时也标 志着 我 国高 阶段 大直径深 孔采矿技术进入了世界先进行列 。 强 化开采工 艺既是技术 问题 ， 又是管理 问题 ， 安 庆铜矿制 定了一 系列 措 施， 建立 了责 、 权 、 利 相结 合 的工 作质量考 核机制 ， 执行 标准 化作 业， 统一 计 划， 周 密布署， 统一 实施 。有一套精干 、 高效 的管 理决策 机构 ， 从而保证 了该强 化开采工艺的实施效果 。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 铜 陵有色 金属 公 司 ． 矿 冶文集 [ C] ， 1 9 9 2 ． [ 2 ] 李恒 学 ， 欧 日旭 ． 关 于 地 下 矿 山 实行 强 化 开 采 的 探 讨 [ C] ． 第 五届 全 国采矿 学术 会 议论 文集 ， 成 都 ， 1 9 9 6 ． 欢迎订阅 2 0 0 3年 地质找矿论丛 经 国家科技部和 国家新 闻出版 总署批准， 由天津地 质研究 院主 办的全 国性地 学科 技期 刊 ， 1 9 8 6年创刊， 国内外公开发行， 现为季 刊， 每期 7 2页 ， A 4国际 开本。 中国标 准 刊号 I S S N 1 0 0 11 4 1 2 ； C N 1 21 1 3 1 ／ P 。 是美 国 C A 收 录期刊 ， 是 中国科技 论文 统计 源期 刊 、 和 来源期刊 ， 期刊全文入编 、 、 和 。 地质找 矿论 丛 主要报道矿 产成矿理论 与成矿预测 、 物质成分及综合 利用 、 水文地质和工程地质 、 环境地质调查与 治理 、 资源勘 查工程 、 矿产 品深加工 技术 、 地 质矿产 技术 经济 等 方面的科研 成果 、 进 展评价 、 研 究简报 ， 并不断开拓报道领域 与深 度。 每季末 月出版 ， 每期订价 5 ． 0 0元， 全年订价 2 0 ． 0 0元， 订 户可向本刊编辑部 函索订单 订 阅， 订购款一律通过 邮局 汇寄。也可通过“ 全 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