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雌 依靠科技进步提高矿山效益 √ 兰 州 有 色 冶 金 设 计 研 究 院 张 强 F 4 叮 ， 圭 。。 【 摘要 l 幸山铜矿由于 开采拄术条件复杂，生产牢存在较多的问题．为此，丰山铜矿通过采矿 方法技术敢造 、孔底起爆的运阳、蔼井培塞的处理、弭板监测等 t解决了矿山生产审存 的阃题， 使矿 雌 姜 胶 结 充 填 ． 孔 髓 井 懿 顶 姚测 山 ， ． 关 键 词 分 段 菠 石 胶 结 充 填 ． 孔 底 起 爆 溜 井 堵 塞顶 板 监 测’ 1 ， ， k 一 ～ 1 一}墨_l i 丰 山矿床为 大型矽 卡岩 型铜矿床 ，赋存 下开采，生产规模 各为I 5 o o t ／d 。露天采场 于燕山期花岗闪长斑岩与嘉陵江灰岩接触带 于I 9 8 4 年建成投产，现 已达到了设计能力。 中。矿床分南缘和北缘两个矿带，其中南缘 露天坑底设计标高为 一5 6 m 水平，I 6 线以东 矿带矿体工业矿石储量约2 6 0 0 万t ，占 总储 的地下回采，采用主，剐井加折返式斜坡道 量的5 5 ，矿石品位较高，并伴生金、银等 的联合开拓方式，另在南缘矿带下盘设有主 贵金属。平均含铜1 ． 2 3 ，含金0 ． 6 g ／ t ，含 回风井，中段高5 0 m，分段高l o re。下盘 脉 银I 6 ． O B g ／ t 。该矿带走向延长1 9 0 0 m，倾 角 外为无轨采准系统，各分段下盘沿脉通过分 为5 0 。 ～7 O 。 。 支斜坡道与主斜坡道相联。沿矿体走向每5 0 南 缘矿带主要有l 、3 ～7 等6 个矿 m设一中段溜矿井，不设专门废石井，采矿 体，矿量 占南缘矿带总储量 的9 5 。其中以 进路垂直矿体走向呈菱形布置，间距l o re， 1 矿体最大，矿化最 富集，走向长8 0 O m， 凿岩用C T C --7 0 0 型风动采矿台车配Y Q s o 潜 平均厚2 9 ． 1 113 ， 地质储量占南缘储量的7 6 ， 孔钻机，F z Y 一1 0 o 型风动装药器装药，2 金属储量占南缘储量的8 6 ，占矿区储量的岩石炸药爆破，非电导爆管起爆，wJ 一2 柴 5 0 ％。 油 铲运 机 出矿。 1 矿体上盘为大理石 ， 节理裂隙中等发 育。下盘 为蚀变花岗 闪长斑岩 ，节理裂 隙发 育。矿石类型以含铜矽卡岩为主，其次为含 铜大理岩和含铜花岗闪长斑岩。矿岩接触带 稳 固性 差，揭露后易 冒落 。 围岩含铜0 ． 1 8 。 矿区降水量大，地表经雨水渗透后，坑 道 极 易垮塌。 l 开采现状 丰 山铜矿 于1 9 6 5 年基 建，1 9 7 i 年投产 。 矿山设计规 模3 5 0 0 t ／d ，其 中南 缘矿带采用 无 底柱分段 崩落 法进行 地下开 采，设 计规模 为3 0 0 0 t ／d ，由于矿体产状复杂，夹石穿插 频繁，矿岩不稳固，矿岩接触带容易 冒顶片 帮，采矿方法不过关，一直未箭生产。因此 将1 6 线 以西改 为露天开 采，1 6 线 以东 仍为 地 2 开采 中存在 的问题 由于南缘开采技术条件复杂，采用无底 柱崩落法回采，生产过程中长期存在着巷道 坍塌严重，垮塌量达2 O ，眉线破坏，炮孔 错位，变形 和堵塞 ，炮孔 利 用 率 仅5 D ～ 6 0 ，爆破 后经常悬项，爆 破效果差，大 块 多等问题。出矿时难 以剔除夹石，同时废石 流动性好 ，矿石 流动性差， 出矿过程 中容 易 超 前贫化 ，难 以控制 出矿 品位。最 终导致 采 矿损失贫化严重，回收率仅6 0 ，贫化率高 达4 0 左右。l l 线以东甚至无法正常回采。 生产实践表明，丰山南缘属难采矿体， 无底柱分段崩落法无法保证正常生产。随着 开采向深部发展，地压及雨季洪啦危害难以 治理，采矿条件将 日益恶化，使生产处予严 一 2O 一 有色矿山一l 9 9 5 、 1 维普资讯 重岣被动 局面。 3 综合治理 针对上述 开采 中出现的 问题 ，丰山铜 矿 依靠科学 技术 从多方面 ，多 途径 ，进行了综 台治理 。 3 ． 1采矿工 艺技术 改造 无底 柱分段崩落 法不适用于丰 山铜 矿的 开采技术条件，为此大冶公司与有关单位提 出了适台 丰 山铜矿开 采技术条件 的 采 矿 方 法， 即分段 碎石胶 结充 填法。该采矿方法安 全性好、工艺技术 可靠、 技术装备较为先进， 可提 高矿石 回收率，降 低贫 化率，满足生产 能力的要 求和获得最佳 经济 效益。 3 ． 1 ． 1充填系统 将无底拄分段崩落法改为分段碎石胶结 充填法 ，其 开拓与采准 系统一致 ，用碎石胶 结充填采空区，以控制矿山地压，避免在覆 盖岩下 回收矿石 和阻隔 地表水对 井下采场的 影响。因此 ，丰 山铜 矿南缘采 矿方法改造的 主要工程将是 建设一个碎石胶结 充填系统。 即破碎站、制浆站、水泥浆输送系统和碎石 转运系统 。 3 ． 1 ． 2回采方式与采场结构 分段 碎石 胶结充填法 的开拓采用下盘脉 外无 轨栗准方式。 自上而下 、逐一分段下降 的下 向回采方 式， 即上分段 回采结束并胶 结 充填 形成 混凝 土假顶后 ，再 回采下分 段。盘 区之 间不 留矿柱 。在盘 区亦不划分矿房 和矿 柱， 沿矿体走 向 由盘 区的一端 向另一端逐 条 进路连续开 采。盘 区长1 O O m，宽为 矿体 厚 ， 高为分段 高。在分段范 围内按作 业盘 区组织 机械化配套作 业。矿体厚度大 于1 5 m时，垂 直 矿体走 向布 置回采进路 ，进路间隔l o rej 矿体厚度 小于 1 5 m时沿 矿体走 向布置 脉内回 采巷 道。 3 ． 1 ． 3作 业循 环 在一盘 区 内， 凿岩、 出矿 、 横向掘进 和 田 割工序分别与爆破，出矿和充填工序平行作 业。爆破、出矿和充填则在回采巷道内以回 采步距为单元顺序循环作业。 3 ． 1 ． 4回采工艺与设备 凿岩 在 回采进路内钻凿上 向扇 形 中深 孔，孔径 5 O mm，最大孔深1 2 m，炮孔排距 1 ． 4 ～1 ． 5 m，采用YcT 一 Ⅱ型全液压采 矿台 车配YYG一2 5 0 B 型液压凿岩 机凿岩。 切割每一循环步距回采之前，在回采 巷道内用一次爆破成井法向上开 掘 断 面 为 2 m2 m的切害 0 井，井深1 O m，一次成 井 炮 孔直径 S O mm，也采用Yc T 一 Ⅱ型全 液 压 采矿台车配Y YG 一2 5 0 B 型液压凿岩机凿岩。 切井 炮孔 与回采炮 孔一次 钻凿 。 爆破 采用2 ’ 岩石炸药爆破。F Z Y一 1 O 0 型风动装药器装药。非 电导爆管加孔底起爆 器分段起爆。回采爆破前先形成切割天井并 扩爆成切割槽，然后以切 4 槽为自由面逐排 爆破 回采炮孔 。每 次分段起爆3 ～ 4 排 炮 孔。 每次爆破后 出矿3 0 ～5 0 。 出矿w J D一 2型2 m。 电 动 铲 运 机 出 矿 。 3 ． 1 ． 5采场充填工艺 采用矿 山现 有wJ 一 2型2 m。 柴 油铲 运机 运 料充填 。平 均充填运距 1 2 0 m，充 填 道 不 要求接顶 。 3 ． 1 ． 6 主要技术经济 指标 盘 区出矿 能力4 o o t ／ , d }损失 率1 5 }贫 化 率1 5 j充 填效率 1 5 0 m。 ／ d }凿 岩效 率8 0 1 2 0 m／ 台 一班} 出矿 效 率 2 o o t ／ 台 班 } 单 位 炮 孔 崩 矿 5 ． 2 t ／ m 采 矿 炸 药 单 耗 0 ． 3 0 7 k g ／ t 。 3 ． 1 ． 7采矿方法技术经济 比较 分段碎石 胶结充填 法是近 十几 年 内发展 起来的新型采矿法。8 o 年代已在很多国家得 到广 泛应 用。实践 表明，该法 是回采不 稳 固 矿体 较为有效 的一 种采矿方法 该 法具有 采 场结 构形式新 颖、回采 、充填工艺 先进 ，且 适合丰山南缘矿带开采技术条件。现将开采 南缘1 矿体】 l 线以西 一5 0 m水平以下7 9 1 万t 体彝科技进步提高矿山效益 一强强 一 2 l 一 维普资讯 工业储量， 以分段碎石胶 结充填法与无底柱 分段崩落法 进行 采矿方 法技术 经济 比较，见 表 1。 表1 采矿方 法技术经济 比较 骨爱充填 无底柱骨 者与 项目名称 i 位 臣崩落法I 洼指标 指标l者差值 工作储量 万t 7 9 1 7 9 1 。 1 工业 品位 ． 铀 1 ． 3 8 ． 83 I g ／l 0 ． 6 g ／t i 6 ． O 8 矿石 损 失车 师 l 5 矿石贫化 l 5 年栗出 矿石量 万 t ／a 5 0 年出矿石 总量 万 t T 9 l 果 出矿 石 品位 CI i l 5 8 g ／t 0 ． 5 l g g ／t I 3 ． 6 5 年产矿 石俞盎 属量 Cu t 5 7 8 0 增 投 兀 万 ． 资利 元 嘶 25 83 I Ag 产矿石 台盘 率 5 8 82 5 20 72 7 ； kg l 4 09 6 4 4 5 4 5 6 2 属 量 kg 03 4． 1 【 0 8 4 7． 6 f 6 Cu Ag 选 矿回 t 7 9 7 l 5 2 2 0． 8 收 率 k 8 8 C g ． 8 “ A u Ag 年产精 寸含 金 k g i 5 0 45 0 5． 0 3 5 30 T 3 l 5 3 4 7 属量 嘶 师 i T． B 3 6 69 , 4 5 t I 27．5 3 2 0 0 ．0 2 C A 总产梢 矿 含金 k g 07 1． 3 T 1 86 ． 8 5 4 属 睦 kg 们 T 8 T 2 8 83 ．1 i ；C t k 0l 7． I 4 8 4 2 3 ．8 3 4 A A 采 B kg 5 8 7． 2 29 9 ． 4 矿车 间成 选矿 kg 元 3 0 2 0 ． { 车 间成 ／t 元 ． 4 7 O 8． 5 盘业 管理赞 ／1 元 8 翱 47 8 4 ． 7 ； 广成奉 ／1 元 5 4 0 ． 石 总 ／t 万 8 1 0 0 盈利 年盈 利 元 万 】 2 G 位 啄矿 盈 元 l 2 52 利 新 增投 资 ’ ． 开 拓 元／ 3 jT j 充 填系 新 增 t 万 元 万元 35 8 采矿 充填话 备 一 一 T e 设 计试验 费 斯 ， 、 l 一 2 2一 从 表 1可看 出，按年产量5 0 万 t 计 ，矿 山年盈利1 2 6 1 万元，比用无底柱分段崩落法 增 q s s 3 万元 ， 铜金属年增 加1 5 4 8 ． 4 t ，金 金 属增加3 7 ． 5 k g ， 9 o 4 ． 5 k g 。按开 采7 9 1 万t 矿石计 ，充填法多 盈利8 7 4 9 万元 ， 铜金 属增 加2 4 3 9 6 ． 6 t ，金 金 属 增 加5 9 3 3 9 k 异 ，银金属增2 [1 1 4 2 8 7 ． 8 k g 。相当于建成 一 座年产矿石2 0 万t 、服务1 6 年的中型矿山， 而 采矿方 法技术改造工程 总 投 资 仅 为1 7 3 S i “ 元，新建一座同样规模的铜矿，需投资4 0 0 0 ～5 0 o D 万元，这足以表明采用分段碎石胶结 充填法有显著的经济效益和社会效益。 3 ． 2孔底起爆在该矿的运用 丰山铜矿由于矿岩不稳固，矿石降水量 大，地表经雨水渗透后，坑道极易垮塌，造 成矿石损失，爆破后进路眉线破坏严重，大 块多，悬顶时有发生。这说明爆破方式存在 严重缺陷。而改用孔底起爆方式后不仅有利 于岩石的充分破碎，而且降低孔口部分的冲 量，增加孔底部分的冲量，从而 降 低 大 块 率，使岩石破碎均匀，也有利于保护眉线， 实践证明，孔底起爆效果比较好。其优点如 F 1 起爆 网络安全可靠，能实现稳定 传瀑 ； 2 大块 明显 减少 ，二次炸药消耗 降 低2 ／3 ； 3 眉线完好，从而改善 了 装 药 条 件 j 4 爆破冲击波减少4 0 j 5 有利于控制悬顶。对 已产生的悬 顶，只要减少导爆管段数即可将其处理。一 般 采用 3个段别 ，岩石 破碎 地 方 用 4个 段 别 j 6经济 效益好 ，如取消 了孔 内导爆 管。二次炸药量降低等。 3． 3溜井 堵塞 处理方法 丰 山铜矿 是采用中深孔 崩矿，铲运机装 矿，由采场送至溜井。因此溜井堵塞在放矿 有色矿山i 9 9 6 ． 1 维普资讯 过程中是不可避免的，不仅费时， 危险性太 ， 而且也是井下生产中十分难处理的一件事。 丰山锕矿溜井堵塞处理方法是按溜井堵塞形 式进行的。粘结堵塞 是 由于溜井 中粉 矿含量 高，矿石 积压时 间较 长所 致。处理 方法有两 种；一种是在溜井上方 出矿水平用水冲放， 使其垮落}另一种是在溜井中放矿口放空气 炮 药包未贴在堵塞面将其震垮。 大块堵塞是因矿石成 自然支撑拱，比较 稳 固，处理 比较厨难。 常采用下列方法 1 竹 杆爆 破法 该法是将炸药捆在竹杆上，人钻进溜井 中，将炸药包靠近堵塞面爆破，此法适用于 堵 塞 高度 在7 m以下， 2 水平钻处理法 堵塞 高度在7 m以上用此法 ，即溜 井 上 面 出矿水平用 地质岩芯 钻打 透堵塞 层，铁丝 下面系上炸药放至堵塞 面爆破，这种方法不 需人 进入 溜井 处理 ，比较安 全 ，但处理 时间 长、成本高。丰山铜矿用此法处理过 3次溜 井堵塞，每次处理时间长达1 O 多天，花费近 3 0 0 0 元 。该法在 目前技术条件下是 比较 有效 的方法 。 3 矿山火箭 弹处 理法 浚法使用火箭 弹装药 量为5 6 k g ，有效 飞升高度为2 0 3 0 m，人 进溜井安置发 射 ， 但火箭在溜井里发射，场面受到限制，操作 人员 在溜井 中作 业 ，此刻 担心上面的 矿石 突 然垮 落}发射 方 向完全 由操作者 凭 经 验 判 断，命中率不高，为此丰山铜矿提出改变溜 井底部结构的方法，即在溜井底部设置发射 碉室 及装 置 ，这样 人在硐室里操作而不 必到 漓井 中去 ，作 业人 员安全就有 了保 障。具体 做法是在籍并底部开掘一断面为1 ． 5 m2 ． 0 m 宽 x高的发射硐和一略大于火箭弹 外 形直径的发射孔 内径2 6 0 ram。火箭弹外 径为2 4 8 ram，高为1 2 0 0 mm。发射前，先 将 溜井 底板发射 孔周围残 留矿处理 干净 ，然后 用一直径为2 4 8 ram的木头将火箭弹顶到溜井 底板，并使一部分在孔内，一部 分 露 出 底 板，当这些准备工作做好后， 即可点火发射 。 矿石崩落后送火箭弹的木头仍留 在 发 射 孔 内，不能抽出，以防止放矿过程中矿石堵塞 发射孔。设置火箭发射碣室，一方面可以从 根本上解决作业人 员的安全问题，另一方面 可大大提高命中率。此法在技术 上 是 可 行 的，同地质岩蕊处理法比较，可太大降低处 理成本，缩短处理时间。 3 ． 4应用岩体声发射技术对采场顶板监测预 报 丰山铜 矿北缘采区采用水平分层充填采 矿法，由于地质构造复杂，矿岩稳固性差， 工人直接在暴露的大面积顶板下作业，多年 来冒顶片帮造成的人身伤害事故频繁。 因此 ， 1 9 8 9 年以来，丰山铜矿与冶金部安全环保研 究院台作，应用岩体声发射技术硝采场顶板 稳定性进行监测预报，成功地预报了较大规 模的顶板冒落。现在这项技术 已成为采矿生 产管理环节 之一 ，取得 了预期 效果。 岩体声发射是岩体受力变形破坏时，其 内部所积 蓄的多 余应 变能 以弹性波的 形式 突 然释放出来而发出的声响。丰山铜矿采用的 Y S S 型声发射 仪和wD l 型无线电地音仪， 其监 测孔控制范围为1 5 2 0 m，监测孔深为 1 ． 5 ～1 ． 8 mo采场暴 露 面 积 为3 0 0 m。 ～4 0 0 m 。 ，设2 ～3 个监 孔。采用 的监 测制度 为较 稳定采场每周监测 2次 不稳定采场每天至 少监测 1 次。每孔每次监测一般连续 5 一l 0 r a i n 。经两年的监测与统 计，效 果 是 较 好 的。 丰山铜矿在监涮实践中发现，需要加强 系统地 、细致地工程 地质调查 ，先 将顶板稳 定性按地质特征进行第一次分段，再结台监 测结果 和采矿环境 进行第二次 分级 ，根据分 级情 况重点监测，提高监测预报的准确率。 厉时两年多声 发射监 测 ，至今 已进行 了 7 0 0 余次测量 ， 曾1 4 次成功地预报了较大规模 的冒顶，在此期间没有发生伤亡事故，有效 依靠 科技进步提高矿山效益张强 一 2 3 ～ 维普资讯 永平铜矿采矿场汽车运输 时间模型及效益分析 江西铜业公司永平铜矿是国 有 大 型 企 业，自1 9 8 9 年达产以来，企业的产品产量和 经济效益年年增长，近年来，每年上交国家 和公司 的利税达数千万元 。 永平铜矿采矿场设计采用 自卸 卡 车 运 输，1 9 9 1 年至1 9 9 3 年所使用的 自卸卡车类型 和矿岩 运输总量如表 1 所 示。 由于矿山十分重视运输安全与文明生产 工作，及时地对 自卸卡车进行维修与保养， 即使在南方多雨水和矿山道路条件很一般的 情况下仍使 自卸卡车的完好率和出勤率都保 持在较高的水平上，其平均数 据 列 在 表 2 中。 XXX 矿岩运输总量 ．万t ／a l 5 2 1 ． 2 0 3 1 B 5 D ． 3 2 7 】 5 5 o ． 7 2 9 其中 矿石 ，万t ／a 2 9 3 ． 9 3 7 3 0 6 ． 6 9 3 2 9 7 7 1 9 虚石，万t ／8 1 2 2 7 ． 2 l 6 1 2 4 3 ． 6 3 0 1 2 5 3 ． 0 1 0 衰2 自卸卡车的完好率和出勤率％ 地控制了北缘充填法采场顶板的冒落，避免 了伤 亡事故的发生 ，保 证了井下安全 生产 。 同时经过监涣 4 实践，该矿建立了一系列监测 管理程序和制度，形成了比较完整的管理体 系，从而保证了监测工作正常有效地进行。 声 发射 监测技术在丰 山铜 矿的运用是 成 功的，该技术作为一门新地压安 全 管 理 手 段 ，使矿 山管理 由传 统 的凭经验 向现 代的靠 科学 定量 迈进了一大步 ，取得了 良好的经济 效益和社会 效益 。 3 ． 5矿岩不稳定所 栗取 的措施 对 于巷 道垮塌 ， 丰 山铜 矿针对不 同岩性 ， 分别 采取 光面爆破 ，短 掘短 支 、锚喷 网联合 支护 ，金 属拱 架加 强支护 、以及浇 砼支护等 不 同掘 进和支护方 法 ，确保巷道的安全性 。 对于炮孔变形，采取加大炮孔直径，将原来 的5 0 6 0 mm，改为8 0 9 0 mm，使错 动 变 形不严重的炮孔仍然可以装药，提高了炮孔 和 j 用 率。 总之 丰山铜矿 通过采用新技术 ，进行 各 种技术改造，使矿山开采的总体技术水平上 了一个新 台阶 ，也使 其经 济效益得到 了不 断 提 高。 责任编辑肖浑钻 一 2 4 一 赢色矿山～l 9 0 维普资讯