铜绿山铜铁矿深部开采设计和生产实践探讨.pdf

厂 了 铜 绿 山 铜 铁 矿 深 部 开 采 设 计 和 生产实践探讨 ／{ 北 京 有 色 冶 金 设 计 研 究 总 院 ≮ ≯‘ 7 ． 1{ 【 摘要 】 综述了铜绿山 二期工程深 部开采竹设计 方案． 探讨了 谖矿采矿建设和 生产中所 礅得的 鼢 萎毫 些 泵 送 充 填铜 纭 ， 彩 关 键 诃 坚 毫 些 盟 泵 送 充 填豺 ／ ． ／ ． 、| j } ． 繁多，厚度变化大。 ， 矿体以古铜磁铁矿为 主，致 密 坚 硬， 铜绿山矿是大冶有色公司所属的大型矿 f ’8 ～l 2 ，其攘为含铜大理岩 f 8 } 山，资源十分丰富，矿石中含C u ，F e 、 A u 、 含铜矽卡岩f 3 ～6 ，稳菌性差。 A g ，其中锕品位为1 ． 5 6 。1 9 6 5 年开 始 建 矿体上盘围岩主要 为 犬 理 岩，f 7 设，1 9 7 0 年投产，十多年来为中国有色垒 l 5 ，下盘围岩复杂，主要有矽 卡 岩，斜 长 属工业作出了重要贡献。 岩、破碎带和花岗闪长班岩，一般为不穗固 一 期工程设计总规模为 矿 石4 0 0 0 t ／ d 。 到中等稳固，特别是下 盘 破 碎 带，厚 8 ～ 南部 I， Ⅱ号矿体为露天开采 ， 规模2 0 0 0 t ／ d ；l O re ，稳固性很差。新鲜花岗闲长斑岩则 坚 北部 I、Ⅳ号矿体为 坑 内开采，规模2 0 0 0 t 硬稳固。 ． ／ d 。自投产以来坑内开采的生产能力实际上 矿山原有的主要工程均位于 矿 体 的 下 只保持在8 o o Vd 左右。 盘，主要有原副井 5 m ， 41 ． 4 5 m单层 1 9 8 5 年开始二期工程建设，设计总规模 单罐 原 主井 4 m，2 ． 1 m 。 箕斗 管缆井 仍为4 0 0 0 t ／ d ，南北露天均为2 0 0 0 t ／ d ，矿山 ≯4 m，3 ‘ 单层单罐’以及南北风井和 充 填 边基建边生产。由于古铜矿遗址的保护问题 站等。主副井和管缆并 的 并 底 标 高 均 在 以及周嗣农民不准放炮等工农关系问题和老 一2 4 5 m 水 ，原主副井位于 二 期 一1 8 5 m 水 主副井系统尚不能破除的问题，使得二期工 平露天最终境界内，在新的主副井形成后即 程一直未能达到设计规模。遵照上级关于保 拆除。 护古文物的指示精神，一1 8 5 m以上 露 天 开 一1 8 5 m以上采甩的采矿方法为 上 向 分 采，一1 8 5 m以下坑内开采，北京有 色 设 计 层水砂充填法及一部分胶结充填法，脉内采 总院于1 9 9 2 年完成了二期修改初步设计 准，使用斗容0 ． 7 5 、1 ． 5 m 。 的电动铲运机出 坑内开采主要为北露天坑下部的 I、Ⅳ 矿，铲运机不出采场。采场生产能力和设备 号矿体，走向长约l O 0 0 m ，其中I号矿体长 利用率低，工人作业环境差。 帅 ，倾角 。 21 2 0 m 深部开采设计方案综述；IV I 达 号矿体分Ⅳ I 和Ⅳ 号矿 体 ， Ⅳ 卜 性 术 砰 厚1 0 2 5 m ，倾 角6 5 ～7 5 。 ，Ⅳz 厚5 ～7 m， 一1 8 5 m 以上露天开采，一1 8 5 m 以下坑 倾角3 5 ～5 。从全矿整体来看，矿体分 枝 内开采。综合考虑露天、地下及各方面的因 银肄山镉铁矿深部开采设计和生产宴践探讨刘育明 邮编i O O O 3 [ 一 5一 维普资讯 素，确定生产 能 力 为3 5 0 0 t ／ d ，其 中露 天 2 o o o t ／ d ，坑内前期 即露天地下衔 接 期 1 5 0 0 ] d ，坑内控制性工 程 按2 5 0 0 t ／ d 设计， 在露天结束后，坑内达到2 5 0 0 t ／ d 。 2 ． 1 露天与坑采的衔接 露天转坑内最常见的方式是在露天坑底 和坑采中段之间留一定厚度的护顶矿柱，或 者在露采结束后铺设钢筋混凝土假底，这两 种方式的缺点是矿石损失及铺底费用大。根 据露天和坑内生产系统的局面及 其 相 关 关 系， 设计选择的方式是坑内第一中段 一 2 4 5 m 中段的开采先于露天坑结束，这就是相对 加快坑内的回采速度、适当减慢露天下降速 度，免除留矿桂和铺假底的闻题。在同时回 采时要求上 P 有适当的垂直间距，经计算和 综合考虑， 间距应保证在6 0 m以上。露 采和 坑采衔接期为l 4 年，一2 4 5 m中段先 于 露 采 5年结束，坑内的生产能力可以随时加大， 为矿山留有较大的余地。 2 ． 2 采矿方法 根据矿体的赋存特征和矿岩 的 稳 固 程 度，除Ⅳ≤ 和Ⅱ号薄矿脉卦，I，Ⅳ- 矿休均 采用脒外采准方式．采矿方法为I号矿体 采用机械狍盘区上向分层进路式胶结充填法 简称盘区开采} Ⅳ 矿体固作为 应急 开 采，矿房采用上向分层胶结充填法，矿柱采 用V C R 法} I 号矿体 5 线以南 也 采 用V C R 法}，对薄矿脉则采用脉内采准的上向分层 水砂充填法。 I号矿体厚大，中等稳固到稳固。共分 为两个大盘区及两个小盘区，大盘区为5 0 m x1 0 0 m ，分层高4 m ，进路宽4 m ，除 脉 外 矿、废石溜井外，每个盘区内布置一条回风 汞井，两条顺路溜井和一条通风泄水并。设 计采用H1 2 7 双臂电动l裱压凿岩台车 凿 岩， 3 ． 8 m 。 电动铲运机出矿 暂定一。盘区生产 能力为5 0 0 t ／ d 。采矿方法详见图l 。 圈1 采矿方法示意 图 I号矿体 5线以南V C R 法垂直走向布置 采场，矿房矿桂宽均为l 0 m，底部结构采用 平底结构。 ， 设计采S i mb a 2 6 1 潜孔钻机鸯 岩，3 ． 8 m 。 遥控铲运机出矿 采场综合生产 能力为3 0 0 t ／ d ． - Ⅳ- 矿体， 采准斜坡道布置在上盘大理 一 一 有色矿山1 8 9 7 ． 1 维普资讯 岩中，矿房矿柱宽均为1 2 ． 5 IT I ，长即为矿体 宽度，一般i 0 2 0 m 。矿房 上向分层充填 法中内设顺路泄水井和回风充填天井，溜 井布置在脉外，采用Y T 一 2 7 气腿 予 钻 机 凿 岩，铲运机出矿，并进行长锚索护顶 。设计 采场能力为1 2 0 t ／ d 。 Ⅳ 和Ⅺ号矿体薄矿脉采用 上向分层水 砂充填法，脉内采准。采场长l O O m，内设一 条回风井，两条顺路泄水人符井，一条顺路 溜井，气腿子凿岩，0 ． 7 5 m 。 电动铲 运 机 出 矿。采场生产能力为2 5 0 t ／ d 2 ． 3 开拓系统 开拓方式为上盘中央竖井开拓，新主副 井布置在矿体上盘南端选厂附近，矿石自主 井提升到地表后由胶带运输机直接送进进厂 管 崦 中碎圆锥。 副井 5 ． 5 m，并 深 6 5 8 m，内设 4 2 0 0 mm2 1 7 5 m m 标罐笼，可 上下3 ． 8 m 。 铲运机的大件，另配一小 型 交 通 罐。主井 4 ． 5 m ，井深 5 2 6 ． 5 m，内 配8 m 3 箕斗。在 主井旁设矿石和废石集中溜井，破碎硐室位 一 4 2 5 m 水平， 服务上部一2 4 5 、 一3 0 5 ，一3 6 fi 三个中段。矿石破碎后由箕斗提 升 至 地 表 矿仓，然后经皮带至中碎圆锥。矿体下盘布 置辅助斜坡道，出日位于露天边坡平台，斜 坡道坡度为1 5 一1 8 5 m 至地表段1 尚 耒 实 施 。 采用1 0 t 电机车牵引4 m 。 底侧卸式矿车运 输矿l石， l 6 t 电机车牵号 J e 梭式矿车运输废 石。矿体两翼设有南北风井，风机均布置在 井下，初期在 一1 8 5 m中段，今 后在 2 4 5 m 中段。开 拓系统详见 图 2 一 。 锕 山矿古 矿擅址 新宽填站 ／ ． i 主井 聃 新捌井、 一 I 25 ， 一 1 5 5 7 一 5 一 十 一 ，熏 I ． 一‘25 ．二 堑 鬈 圉2 开拓系统 布置 2 ． 4 充填 良好的充填是保护地表古铜矿遗址的关 键之一。经过大量的研究工作，设计采用 目 前国际先进的膏体泵送充填工艺，充填料进 入采场后无需脱水，从而达到采场接顶，同 时大大降低水泥消耗量，节省成本。 充填料为全尾砂和冶炼厂水 淬炉碴，配 比为6 0 4 0 。全尾砂经高教浓密池浓密后， 经任滤机制戚滤饼，然后同炉渣 及水泥 一 起搅拌，制成浓度在8 6 左右的壳填料， 由膏体充填泵输送至采场。添加水铌韵方式 有地表加千水泥和坑内加水泥浆两种方式。 充填管 由两个钻孔下到井下。 膏体泵送充填工艺一次性投资大，但经 营成本低，充填接顶好 。目前国内仅有金Ⅲ 和锕绿山正在建设之中。 锕绿山铜铁矿深部开采设计和生产实践探讨刘育明 邮辅t o o o s s 一 一 维普资讯 3 矿山建设和生产实践 锕绿山二期深部开采自D9 3 年开始建设 以来，到目前为止大部分工程已基本完成， 如副井已投入运行，一2 4 5 m中段已部 分 投 产，部分关键工程正在紧张建设之中，如主 井井塔和膏体克填蚺 同时从国外引进了部 分关键采矿设镛，如潜孔钻 机、电动 铲 运 机，凿岩台车、锚杆台车、服务车和膏体充 填泵等。 脉外采准的采矿方法使矿山生产上了一 个台阶 譬 l Ⅳ- 号矿体为例，采用脉外斜坡 遵采准，溜井布置在脉外，凿岩用Y s P 一4 5 凿岩机上向挑顶1 ． 6 m ，将整个采场 挑 顶 放 炮完后用Y T 一2 砧 岩机压顶1 ． 4 m ，采场 的 矿石用1 ． 5 m 。 电动铲运机一次出矿。出完矿 后用铲运机铲废石和草袋砌克填挡墙，挡墙 设在采场E l ，做好挡墙后即进行充填。下一 分层回采则是将舟层联络道挑顶，形成下一 分层的通道。这样设备效率得到 了克 分 发 挥，工人作业更安全，生产能力大。但生产 中也存在几个问题①国产电动铲运机爬坡 能力小，在回采每分段的第一层时，铲运机 装满斗则爬不 影晌生产能力，下坡时制 动力小，②充填游流水进入分段平巷，聚集 在低洼地方，泥水很多，尤其电动铲运机经 过时污染更为严重}③上挑顶形成分层联络 道的时间长，同时路面不平，影响铲运机运 行 。 针对这几个问题，笔者建设①多采用 一 些进 日 铲运机或者国产质量好的柴油铲运 机，同对加强通风管理，②充填时用水 B 砂 浆砌挡墙 杜绝溢流水进入分段巷道，如有 } 寻 水应用气动隔膜泵排出l③台理 安排采 场，l如有可能，可在坑内设小型破碎机破碎 岩石，用碎石铺路。 I号矿体盘区采场的部分分段 巷 道 和 分层联络道位于岩石稳固性差的矽卡岩或破 碎带中，掘进工作遇到的困难比较多，支护 量大。这也就要求施工中应做到边掘进边文 护，以喷锚同支护为主，兼用其 他 支 护 型 式 。 铜绿山矿是大涌水量矿山，地表青山河 塌陷区灌水和露天坑积水对坑内造成较大的 威胁，露天坑 一6 5 m以下将与坑内老巷道、 溜井， ． 天井，炉渣充填体连通，如不及时封 闭将直接灌入坑内。尽管各个时期都提出和 实施了防治水措拖，但 由于各方面因索的变 化，水患仍然是一个急待解决的问题，为此 我院重新对防排水作了规划，提 出 加 强 治 水，并提前形成一3 6 5 m 泵房。随着 露 采 水 平的下降，坑内也必须逐 步 封 堵 一1 2 5 m中 段， 即各天井溜井 IE I 巷道等， 最后为 一1 8 5 m 中段。而 一1 8 5 m中段封 堵 时，一2 4 5 m中段 也必须要采完。 4 几点体会 铜绿山矿是资源丰富、矿床开采条件复 杂的露天、 地下联台矿山， 又有几千年历史的 古铜矿遗址保护问题，加之周围工农关系复 杂等各方面的因素，给矿山开采增加了许多 约束条件。根据二期深部开采的设计实践和 近几年矿山的建设和生产实践，笔者的体会 是 ①所选择的露天转坑内的方式基本上是 正确的。合理的转换方式对矿山生产至关重 要，采用先坑内后露天的方式有利于生产能 力的衔接，并减少投资和矿石损失。 ②矿体分枝复台多，厚度变化大，下盘 围岩差，针对不同的矿段所选用 的 盘 区 开 采、V C R 法、两步骤上向分层充填法，能大 大提高矿山生产能力，安全程度高，工人劳 动强度低。弼时也要求有较高的管理水平， 这样才能刨造出好的效益。 ③采矿设备也是提高生产能力的关键， 铜绿山矿资源好，效益高，相应采矿设备水 平也应提高。总的说来，一要适当引进一些 关键采矿设备，二要充分发挥国产设备的作 有售矿 】 9 町 维普资讯 歹 一 采 金 船 及 设 备 在 我国 韵 应 用 状 况 ／4 苎 。 黜 襄 美 蕾 询 、 理 亟 丝 盈 、 ．三 我崮黄金储量中抄垒 约 占 _i 6 ． 7 7 ％，砂 金年产量缉古黄金总产量的1 ．／ 6 ～1 ／ 5 ，其中 船来砂金 占总产量盼5 2 。 国内采金船开采始于1 9 6 0 年，1 9 7 5 年前 议 1 3 只船，1 9 7 6 年开始大发 展，至 今 己_遍 2 0 0 其，现已形成系列，按斗窑有5 0 、1 0 0 ． 1 5 0 ，2 0 n 、2 s o 和3 0 0 L等 6 种规格共鸵种型 ， 。 1 采金船的基本类型 我国采金船迄今为止全部为裢斗式，按 移 行方式又分为桩柱式，首 鳍式和混 合式三 种 。． 1 ． 1 桩柱式采金船 利用船尾部安装的两根桩柱，工作时其 中一根插入尾矿堆，实行扇形回采工艺，采 用双层排尾方式。1 9 8 0 年以前，我国约有3 0 只 采金船，均为桩柱式，主要分布在黑龙江 和吉林。其主要优点是操作 方 便，工 艺 可 靠，适应性强，但 由于尾矿宽度小于回采工 作面长度，砾石松散系数又大，致使尾矿堆 高于采场地面，且细砂在底部，砾石覆盖上 部，很不利子复 田。 1 ． 2 首 绳式 采垒船 利用安装崔船首绞车上的首蝇牵引和 4 根横移锕绳使果金船横向移 实行平行直 采工艺。由于首绳开采工作面宽，黼尾矿 砂铺散面积大，直尾砂和水穗合充填入砾石 缝隙， 使尾矿堆平坦充实 ， 便于复田。 f _蛸4 年 我国开始自行设计、建造首缒式采垒船。 1 ． 8 首鳇桩桂混合式采金船 由乎单一首绳式船在生产耐钢绳占的空 闭大，挖硬土岩时效率比桩柱式低，特别在 挖掘工柞面角鹃时效率扳为挖中 辅r删韵3 0 ％ 一4 0 ．，且挤压上船电缆。为解 抉 这 一 矛 盾，在首筑船尾音 增设一根固定锚柱梆尾矿 皮带机，既能单独使用首绳或桩柱词栗，也 可在同一采幅中联合回采 粒工作面中都时 用首绳，挖角隅时 用桩柱 回采。排 尾矿是 三层方式，溜槽排 出尾矿在下，主皮带机排 弃筛上砾石居中，尾矿细砂覆盖在上。这种 宽工作面的回采新工艺既提高采金船挖掘效 率，减少贫化，又解决了首绳压坏电缆的问 趣}尾矿场的形成也十分有利于复田。混合 峥 } H }啼 啼 - } -} - 峥 -} -} } -} 峥 用 ，做好设备的维修保养工作。 ④做好矿 山防排水是矿 山正常生产 的关 键。应该尽快治理对井下威 胁最大的青山河 塌陷区，实施其他一些必要的防治水措施。 ⑤膏体泵送充填在我国虽然尚未有应用 于生产骑先料，但在金川已成功进行了半工 业试验，对应的一些技术如添加承泥的方法 都进行了试验，各方面也都稹兼了大量的经 验，相信在铜绿山矿一定能取得成功，使我 国的充填技术更上一个 台阶。 采蛊船及设备在我屈 韵应用状况 忻尚正 邮编 l i 0 o l j 一9一 维普资讯