我国有色金属矿山矿柱回采现状及对策.pdf

件 我国有色金属矿 山矿柱 回采现状及对策 长 沙 矿 山 研 究 院 褚 洪 涛 3 [ 摘要 ] 有色盎属矿山的矿柱面采具有十分重要的意义．目前主要方法有 抽崔、剖柱和 舯排 ，笔 鎏 绡参 属 ／ 关 键 词 茎 壁 回 墨 、 笔 鎏 墼 益，／7镩 侈 我国有 色金属矿 山，除极少数 采用 连续 开 采没有 留矿柱 外，绝大多数 留有 各种 类型 的矿柱，矿柱矿量约占可 采 储 量 的3 0 ～ 如 ，矿柱 大量积 压， 空区未处理造成矿 山 各种地压活动，损失了大量的矿石资源。目 前许多矿山出现的多中段分散作业，导致设 备 利用率 低，管理复杂 ，经 济效益达不 到应 有的水平，这是矿柱未及时回采 的 必 然 结 果。摸清矿柱的赋存条件与规律，研究回采 对策和安全、经济的回采方法，对我国有色 金属矿床的开发利用具有十分重要的意义。 l 矿 柱 回采 现状 l l 各 娄 矿柱情 况 有色和稀有金属矿床，矿体形态非常复 杂，使用的采矿方法种类很多，按对空区处 理的方式，通常可归纳为三大类，即空场采 矿法 ，崩落采 矿法和充填采 矿法 。崩落 法除 有底柱崩 落法留有少 量矿柱 外 ，一般不 留矿 柱。空场采矿法和充填采矿法都留有一定比 例 矿柱。按矿柱在矿 块中的 空间位置和作 甩，常分为顶 、底柱 、间柱和 房内矿柱 ；按 外形则分为 连续矿柱 和不莲 续矿柱 }按必 须 保 留的时间则分为临时矿柱和永久矿柱。 此 外，为 了保护 地表、河流 、公路 以及 地面建 筑或 域下重 要工程 ，有些矿 山留有部 睁矿 量作为保 安矿柱 。 笔 者 曾对 3 O 个有色金属 地下矿 山进行了 调查，对其 中2 3 个矿山矿柱量进行了统计。 截至1 9 9 0 年 底，各类 矿 柱 的 保 有 总 量 为 3 0 4 9 ． 9 8 万t ，金 属量1 5 4 ． 6 5 万t ，其中间 壁 ’ 柱矿 量8 4 3 ． 5 6 万t ，金 屑量 9 6 ． 7 8 万 ，顶底拄 矿量8 5 8 ． 5 8 万t ，金属量3 7 ． 5 7 万‘ ，保安矿柱 量l 3 3 8 ． 5 2 万t ，金属 量l 9 ． 8 6万 t 。下 表中列 出了其 中l O 个矿 山的矿柱 量 。 这2 3 个矿 山的矿柱 总 量3 0 4 9 ． 9 8 万t 包 括保 安矿 柱，可供 一个年产 1 0 0 万t 的矿 山 开采3 O 年，推而广之，总公可下属1 2 5 个 统 配矿 山，县级 以上5 0 - 0 多个矿 山，把这 些 矿 山矿柱 量累加起来， 将是 一个惊人 的数 字。 l 2 矿柱 回采方 法 有色金属 矿 山矿柱 回采 主要 方 法 有 捕 柱 、削柱和替柱法，分段或阶段崩落法，充 填法和V C R 法等。固各矿的矿体赋存条件， 矿岩稳 固程度，地表是否允许塌陷，矿房采 用的回采方法，矿柱类型和采空区状态等不 同，矿柱回采方法各不相同。 回采采场划分矿房和矿柱两步骤回采扮 空场法所留的矿柱时，矿房的状态一种是敞 空 的，另一种是有充填料的。矿房是否充填 是决定矿柱回采方法的重要因素之一，下面 按矿房敞空和充填两种状态分述矿柱回采方 法 。 1 2 l 矿 房敞空的矿柱 画采 一 l4 ～ 维普资讯 截至1 9 9 0 年 庭各类矿桂 保有量 裘 金 属量 t ／ 矿 石墨 万t 体 有 开 耗 矿山名称 主要采矿方 法 矿柱总量 间 茔 矿柱量 顶寐矿柱量 保安矿柱量 储量 备注 万 t 瑶随仙钨矿 注孔留矿法 5 8 13 2 ． t 9 ／4 9 9 8 4 3 1 1 o 3 ／2 ． 2 B 4 9 0 5 6 ． 0 9 ／i 5 ． 6 9 6 3 4 2 9 ／2 5 ． 4 1 0 3 8 普通 充填 怯 凡q错锌矿 盘区机槭化分层充填 1 0 9 8 9 8 5 ／6 6 1 ． 6 8 3 9 l 3 4 2 6 ／ 6 4 3 ． 5 0 3 l 8 5 5 4 8 ／儿6 ． 1 8 l 2 0 3 ． 6 V C R法 上向分层干式充壤怯 黄 评晕锌矿 6 2 6 3 4 ／5 0 ．3 3 6 4 6 ／2 ． 8 6 5 8 8 8 5 ／ T ． 4 l 2 3 2 0 6 ． 8 镉 录 山锕 铁矿 蒙 端藿 充 C u 2 9 5 9 ／ C u 7 6 9 9 ／ C u l 5 87 T ／ 56 3 填 Fc 4 2 4 8 4 ／ 3 9 ． I F e 4 9 ．1 Fe 2 95 5 2 ／ 9 6 6 点圆柱 浅 孔留 法 半圆柱 凤凰山锚矿 4 6 4 1 1 ／ t 0 2 l 13 3 1 3 ／ ／ 8 7 ． 3 4 3 6 3 6 0 9 ／3 2 2 ． 8 4 5 8 计算在 上向水平分屡充填 闯壁柱 内 浅孔留矿法 7 6 4 1 7 ／9 6 9 ．3 3 6 6 8 ／4 9 I 1 2 2 0 ／1 5 1 6 3 5 2 9 ／7 6 9 ． 3 4 2 2 束川匿曼铜矿 分段空场法 红避 锕矿 充填强 2 9 5 I 6 ／ 1 5 5 ．1 9 8 2 9 1 4 ／I 2 ． 2 6 5 2 7 2 9 6 ／ 1 4 2 ． e I 2 3 0 4 ． 2 7 2 留矿法 空场法 2 5 6 2 6 2 ／2 6 9 2 9 1 8 1 6 4 ／I 4 4 6 6 5 9 2 ．6．／ a 4．3 9 儿8 1 ． 6 ／1 0 ． 3 1 2 3 ． 5 6 大姚铜矿 有底柱崩落法 天宝山铅锌矿 留矿法 E 2 2 3 T ／l 8 B 8 6 6 ／2 5 ． 6 2 2 8 T l T ． T 3 l 5 0 13 ／8 2 2 g O 永 口山铅锌矿 浅孔留矿浩 6 2 1 ／2 I ． 3 1 0 4 5 ／z ． 9 6 2 6 6 ／L 5 ． 9 l 6 2 ,t ／3 ． 2 5 3 6 矿 痔敞空 的矿 柱 裔往法 、留矿法 和分 段或阶段空场法所留的矿柱，以及缓倾斜簿 矿体用全 面法开采所 留不 规则矿柱 等回采 方法 有 用抽柱 、削柱 和替柱 法有选择 的回采房 柱 法的顶 、底 ，间柱和 房内圆形 或 方 形 矿 柱。如贵州汞矿，泗顶铅锌矿和 牟 定 锕 矿 等 。 甩崩落法回采留矿法的矿柱，在呈脉状 产 出的钨锡铅锌 矿床中使用广泛 。在 矿房 暂 留矿石或矿痔敞空条件下主要采用中深孔崩 落 法 回采 ，如 岿美 山钨矿 、水 口山铅锌 矿和 青 披子 铅矿等 。 用遽落 法 回采分 段或阶段矿房法矿 柱 。 分 段或阶段矿房 法韵矿柱 一般 占矿块 矿量的 4 5 左右 ，个 别矿山高达5 0 ～6 0 。矿石 品位不高 和地表允许陷落 的矿 山，主要用崩 落法 回采，如大吉山钨矿，东川 目爵 矿等。 困崩落法具有工艺简单、强度大、效率高 成 术 低等 优点，为多 数矿山所采用 ，但矿石 贫化损失这 3 0 ％左右 ，且大块率高 。矿石 品 位较高或易自然的矿山，主要用分段空场法 和充填法，是在矿房采空后一次破结充填的 条件下进行 的 。 1 ． 2 - 2 矿房充填的矿柱回采 矿房充填的矿柱回采有三种形式。矿房 胶结充填的矿柱回采}矿房有混凝土隔墙的 矿柱回采和矿房用废石或水砂充填的矿柱回 采 。 矿房胶结充填的矿柱回采取决于胶结充 填体的强度。当 充 填 休 的 强 度R” ≥ 3 4 MP a 时，采用回采空间高的空场法 采后 充填和上向分层充填法，如凡 日铅锌矿对 顶、底柱回采采用分层或分条充填法，对间 柱回采用V C R 法，嗣后充填 |当充填体强度 R。 。 1 MP a时，可 根 据具体开 采条件 选用上 向或 下向分 层充填 法 。 带混凝土隔墙充填矿房的矿柱一般采用 曩 国有色叠属矿山矿毪回采现状及对策请供涛 维普资讯 上 向分层充填法或下向分层充填法，如黄沙 坪铅锌矿的问柱回采 。隔墙虽能阻挡充填料 涌入矿柱 的 回采空间 ，但 它不能 起到人 工矿 柱的作 用，也不宜暴露太 大的面积 。 矿房 』 日 废 石或水砂充填 ，矿柱 一般 采用 分段崩落 法 回采，如铜官 山铜 矿的顶底 、间 柱 同时用分段崩落 回采 或顶底 柱 、问柱 分别 用分 段崩落 回采， 因矿房 用松散充填料 ，故 不宜 采用空场法 和上 向分层充填法 回采。矿 石 品位不 高，也不宜采 用高成 本 的下向分层 充填 法。 i 3矿柱 回采 现状 目前 ，矿山采用单一 采矿 方法 的较 少， 多采 用两 种或两种 以上 的方 法 。不 少矿 山采 取措 施及 时 回采矿柱取得较好 效果 。如 恒仁 锕矿 每隔 4个 中段 留一 中段矿 柱不 采 以作为 隔离保护带外 ，其他 中段的采 场顶 柱及上 中 段的采场 底柱 均连续采下 ，凡 口 铅 锌 矿 自 1 9 6 8 年投产至i 9 9 0 年末结束采 场1 6 4 个，其 中间 边柱7 1 个得 到了及时 的回收，尤其 是VC R法 回采 间柱的试验成 功与推广后，为 间柱 回采创造 了一种高效 率、低成本 、安全 的 回采方法 。但 凡 口矿的问边柱 矿量 仍然 达 5 4 3 ． 5 万t ，金属量9 i ． 3 4 4 万t ， 尚有8 0 ． 1 万t 的 顶 底柱矿量 中，可 由下中段采场上采 回收 的 底柱矿量4 3 ． 3 万t ，需要作单独回采设 计 与 啦 工 的顶底柱 矿量3 6 ． 8 万t 。贵州汞矿 采 用 留不规 则矿柱法 开采，矿柱采用 抽柱 、削柱 和 替柱 法 回采 ，每年 回收的矿柱 量 占年 出矿 量 的 1／ 5。锡矿山南矿对 河床 下和竖井保 安矿柱 采用两步骤 回采 ，即先采矿柱 、胶 结 充填，后采矿房，非胶结充填 。自i 9 7 1 年开 始 ，试 采河床下保 安 矿 柱 6～ 9中 段 ，到 1 9 8 0 年共回采6 0 个矿块，采出矿石量近百万 I i 9 8 6 年着手河床下保安矿柱 5中段 以 上 矿 量和竖井保 安矿 柱的 回采， 每年 约采 出矿 量 4 ． 5 万t ， 占年 出矿量 的2 0 。水 口山铅锌 矿 “ 七五”期 间共 采矿6 8 ． 5 万 t ，其中 矿 柱 矿量i 7 ． 7 万t ， 占2 5 ． 9 。天宝 山铜矿 截 至 1 9 9 0 年累计采矿1 6 8 4 ． 6 j T t ，其中矿柱 矿 量 4 5 8 万t ， 占2 7 ． 2 ％。东川 因民矿截至1 9 9 0 年 累计采 矿1 5 3 2 ． 3 1 万t ， 其 中矿柱矿量 3 4 1 ． 8 3 3 万t ， 占采矿 量的2 2 ． 4 7 j 。但是 因民矿 为 保 护地表 、河 床 、公路 、工 业及民用建筑 留下 保 安矿柱， 平均品位为0 ． 8 6 ，G 级 以上 储 量 7 6 9 ． 3 万t ，折合金属量6 3 5 2 9 t ， 至今未 能 回果。黄沙坪铅锌矿残矿回收量占出矿量的 i／ 4，1 9 9 0 年 回收矿柱 7 ． O l 万t ，完 成 年 回采 柱 量的1 2 0 ． 8 ， 回收 残矿4 ． 3 3 万t ， 为年计 划的i 0 3 ． i 5 ，与8 0 年代初相 比，近 i 0 年没有新 增加矿柱 量 水 口山铅锌矿，贵 州汞矿等矿山，资源 日渐枯竭或已经枯竭， 但近些年 由于重视矿柱 回采 ，为 充分 回收 国 家资源和延长矿 山寿命取得可喜的成绩。 我国仍 有较 多的矿 山，对 于矿柱重视不够 ， 资源分布 ，开采 条件 也不 清楚。长坡锡矿 ， 已开采的矿脉 几乎 有8 O 的采场 留有残矿 ， 有 近1 4 0 万 m。 采空 区未 处理 ，瑶岗仙钨 矿 目 前只有 个别采场 回收 了顶底 柱 ，大 量 矿 柱 投 有列入开采计 划，且未鞋行处 理 的 空 区 逾 6 0 0 万 m。 }大 姚铜 矿 是 i 9 7 6年投产 的矿 山，截至i 9 9 0 年底矿柱量达2 0 9 ． 2 9 万t ， 品位 1 ． 2 3 ％ ， 金 属量 2 S 9 2 9 ． 2 t ，与8 O 年代初 的资料 相比，矿柱量净增1 2 1 万t ，且由于 地 区 威 胁 ，有9 ． 7 9 万t 中段矿柱量无 法回收。 总之 ，对于矿柱 回采，经济 效益较 好的 矿 山和资源 日渐枯 竭的矿山傲了 较 多 的 工 作 ，取得较好 的效果 ，但 大多数矿山 目前所 做的工作还 急需加 强 。 2 存在问题 2 1 对矿柱 回采重视不 够，造成 积压 少数 矿山的矿柱积压有所缓解 ，但 多数 矿山积压矿柱量有所增加，其原因是，矿柱 回采在技术上比矿房 回采用难，劳动生产率 和采 场生产能力不如矿房 回采高，加之 主管 部 门重视不够，使矿柱 积压 。 2 2 矿柱 积压对 生产诸 多不 利 有 色矿 山一 l 9 9 3 ． 2 维普资讯 矿柱未 及时 回采 ，长 期积压导致 多中段 分散作业，设备 利用率低，风、水、电能耗 大，劳动生产率 低，管理 复杂 ，经济效益 达 不 到应有水 平，导致 空 区不能 及时处理 ，引 起大面积池压活动，使矿柱遵受破坏甚至无 法回采，资源损失严重。锡矿山、盘古山、 大青山等分别 出现过大面积地压活动，不仅 严 重影响生产 ，而 且造成 大量的矿石损失 。 西 林铅锌矿 、天姚铜矿 、铜 官山铜矿等矿 山 均 因地压 活动 ，造成 矿柱损失达 数十万 吨。 2 3矿柱回采技 术要求 高，科 学研究 投 入 少 纵观我 国对 矿柱 回采 的研 究，除VC R法 用 于矿柱回采列入科研课题进行 专 门 研 究 外 ，一般矿 山的矿柱 回采 ，很 少投 入科研力 量。矿 山本身 也研 究不 够。 目前矿 山对 矿柱 情 况不清 ，原始 资料不 全，且矿柱 回采 有关 技 术经济指标很少单独统计，故难以对各种 不 同 的矿柱 回采方 法傲 出比较正确 的评 价和 合理 地确定矿柱 回采方法。 ． 2 4 矿柱参 数不够合理 对 岩体力 学的研究，矿柱 稳定 性的计算 分 析 ，诸 多矿 山还 没有广泛 地用 于 指 导 生 产 ，因此矿 山进 行设计时仍用类 比法确定矿 柱 尺 寸，科学性 差，不 是 留大了，就是 留小 了 2 5民采干扰 ，破 坏严重 由予资 源法 尚未得 到落 实，农 民乱采乱 挖 ，破坏资源严重 ，尤其对 矿柱 的破坏 ，已 严 重澎响到矿 山按计 划和要求 回收残 留矿柱 的正常施工，加剧了矿柱回采的难度。 2 6 目前 有色金属矿 山多不景 气，致 使 矿 柱 回采投 入少 矿柱 回采 比矿房 回采技术 上难度大 ，投 入 多产 出少。在当前有色 金属 矿 山普 遍存在 效 益差 的情 况下，更难在矿柱 回采上投入 更 多 的资 金和人力， 因而在客观上 也造成 了对 矿 柱 画采的重视不够。 3 矿柱 回采对策 为走力 回收 柱 ，解决 柱 积压和 控制 产生新 的矿柱 积压，笔 者就 矿柱 回 采 在 政 策 、管 理和技 术三方面提些建 ． 3 t 政策 我 国已探 明的矿床奉身就是 贫矿 多，富 矿 少，再加 上人 为的采 富弃 贫 、采易 留难 、 采房 留柱，资 源浪费极其严重。 国家应 制定 一 系列鼓励贫矿回收、矿柱回采的政策，使 得贫 富兼采 、难易兼采 、房柱兼 采 的方 针得 到 贯彻 、以提 高资源的利用率 ，同时应 真正 实行资源的有偿使用，制止矿山 的 短 期行 为 。 3 2管 理 3 t 2 1 转变采富弃贫上效益，采易 留 难 、 采房留柱上产量的短期行为观念，充分认识 这是对 国家资 源的浪费 。采房 留柱是遗 留 隐 患，危及安垒生产，要牢固树立贫富兼采、 难易兼采、房拄兼采的思想，并把它落到实 处 。 3 2 2 把矿 柱 回采列入采掘计 划，加 强 考 核， 促其实施 。 3 ⋯ 2 3 设计 时，统一考虑矿房与矿柱 的 地 压管理，结构尺寸，采准布置，回采工艺， 矿块生产能力和技术经济指标，按整个矿块 来评价，使其综合指标最佳。在生产时统一 安排其产量 ，回采顺序和时间 ， ， 施工力量 和 进度 。 建议在 矿块生产 愿工 业指标 贫化率 ， 损失 率和 回收率 的基础 上，增加 贫矿 兼 采率”和 矿柱兼采率”两项指标，并把它 列入企 业升级 主要技术经济指 标之一，做到 事前控制与事后检查相结合，以期达到尽可 能多 回收矿产资 源。 3 2 4 贫矿 处理和资 源报损要有 合理 的 原 则和标准 。 3 3 技 术 开展 矿柱 稳定 性研 究 矿柱稳定性 研究 我国有色耋 禹矿山矿崔回杀现状墨对策褚洪涛 一 l 7 一 维普资讯 ／ i ， 一 石菜露天铜矿深部地下水疏干探讨 广 东 石 纂 铜 韭 公 司 I一 7 【 摘 要】石藁铜矿床的水文地质条件复杂，地下东量大．经过二十余年的硫干．地 下水位降 低了5 o 步 米 ． 现已进八深都地下术疏干阶段． 根据 一期和第二瓤前阶段的疏千实姨．重斯推算预测各中最的涌水量 ．井探讨深部地下东疏 -7 等 问 关 巡 ⋯坑勃 司 衫 } 关 键 诲 ； 水 文 地 亟 地 下 水 疏 干 涌 水 量 露 天 矿 坑 ／ 一 ， 一 一 ， ’， 1 矿 区水文地质简况 矿 区位于 阳春盆 地西 南的石慕 石根 小 向斜盆地的西北边缘，地层主要有构成阿 斜 的石炭 系各 组段和泥盆系等 ，第四系 厚 度1 0 3 5 m覆盖于上面， 断裂发 育，是控 制岩溶及其地下水的最主要构造}矿床 指 次生氧 化矿体 赋存于 中石炭统 黄龙群灰岩 的 溶蚀 洼地之第 四系松散沉 积物中，处于 当 地侵蚀基准 面之下，直接 受岩 溶水 的影 响， 如 图I 。 矿 区岩溶 发育 存在 平面 区 域 和 垂 向 分 层的强弱不 同的规律 ，平 面上 以黄龙群捉 岩溶洞裂晾最发育 面积 达1 2 k in ，梓 门 桥 、测水和石 蹬子段灰岩较弱I垂 向上一般 上强 深度8 0 m以上 下弱，稿岩蒋层厚 度 约4 8 m，岩溶率8 ． n％。矿区北，西部由 下 石炭 统测水段 、孟公 坳组和 石英 闲长 玢 岩 、 矽 卡岩 组成 相对隔水边 界，’ 使矿 区成 为准 封 闭盆地。 区内气候温 热 、潮 湿，雨量充沛，年平 均雨量2 3 0 0 多毫 米，雨量 受台风暴 雨影响多 集 中于夏秋 。 ● ***** *一* ● } **** ● *****- } ********* *一 } 应列入 国家科研计划，使矿柱尺寸的确定建 立在岩石 力学 的基础 上。两步 骤 回 采 的 采 场 ．矿柱布 置应在满 足回采工 艺的条件下 ， 使结构受力合理化，作为永久损失不予 回采 韵矿柱，应在保证安全的条件下达到最小。 寻录新的采场结构。一方面寻求不留矿 柱的连续 回采方案 ，另一 方面是减 小和增大 矿柱尺 寸。对薄 矿脉 开采应 尽量少 留矿柱或 经济上合算时采用人工矿柱；对厚矿体开采 采用胶结或事后胶结充填 回采矿房能用劳动 生产率高和回收率高的方法回采矿柱时，可 增 大矿柱规格， 以提 高矿房和矿柱 的综合 效 果 。 完善矿柱 回采方法 。 目前有色 金属 矿 山 在矿柱 回采方面 已积累了不 少经验，但在某 些工艺技术上有待进一步的提高和完善，应 在 一些有代表性 的矿 自开展试验研究 。开 采 缓倾斜矿床时，矿柱回采应完善顼板维护与 检 查措 施 ，提 高凿 岩、爆破 和 出矿 的机械 化 程度。采用大量崩落回采矿房敞 空 的 矿 柱 时．应使矿柱矿石得以良好的破碎，使底嚣 结构顺利地放出崩落矿石。对矿房充填的矿 柱回采，要寻求合理的充填强度，既降低充 填成本，又保证矿柱 回采所必须的充填体强 度，同时采用商效率的 回采方法，改善矿柱 回采技术经济指标，提高其综合经济效益。 参考文献 略 责 任 编辑肖泽铭 ～ l 8 一 行 色矿 山一 1 9 9 3 ． 2 维普资讯