金川镍矿的机械化开采.pdf

『l【 摘要】 得的经验．由 开采比昔通 关键饲 t 金川镍矿的机械化开采 金 川 有 色 金 属 公 司 垒 铬 良 了 详 白8 0 年代初开始，柴油无轨设备在我国 逐步被井下矿山应用，机械化开采和斜坡道 工程施工也逐步推广，尤其是在一些大中型 矿山，l 0 多年来已积累了很多经验，并接近 国际水平。这是我国井下矿山的一大技术成 菩 方面获 使机械化 就，盎川镍矿就是应用机械化开采非常成功 的例子之一。 金川镍矿从7 0 年代束蓟现在已拥有各种 国内外制造的井下无轨设备l 6 0 台，除 一 部 为二矿区二期工程贮备外，约有1 0 0 台 设 各 矿，致密坚实，稳 固 f 1 0 一l 2 ，顶 底 板岩石稳固性较差，矿区水文地 质l相 当 复 杂 。设 计矿 山生产规模为3 0 0 0 t ／d ， 1 9 6 8 年 正式投产，采用水平分层充填法开采。就矿 床赋存条件而言，采用水平分层充填甚开采 是合适的。但由于该方法生产能 力 还 不 够 高，虽然生产作业中段已达 7 个，生产矿块 4 2 个，矿山一直达不到设计生产能力，而且 有连年下降的趋势。为了寻求一种高强度采 矿方法。提出在适合条件的矿体采用V C R 法 开采。经过试验获得了成功，采场出矿能力 4 8 0 t ／ d ，最高达1 0 3 4 t ／d ，采场综台 生 产 能力为1 8 1 t ／d ，大大超过了充填法的 生 产 能力。矿山在推广采用V C R 法开采后，生产 能力大大提高，企业经济效益也明显提高。 金川二矿区矿体赋存条件同 一 矿 区一 样。只是矿体更为厚大。采矿方法在第一个 回采水平也用在一矿区龙首矿已获得成功的 高进路下向倾斜分层充填法。但 是 ， 为 了 提 高 机 械 化程度，提高矿山生产能力，在 二矿区修改设计中决定引进 国外先进的机械 化盘区式下向分层充填采矿法及大型无轨设 备。经过生产，设计、科研等部 门 联 合 试 验，该方法在二矿区应用获得成功，盘区平 均生产能力达到预定的8 0 0 l O 0 0 t ／ “ 水平， 为企业 扩大生产规模的 达产 奠定 了基础，也 为 企业带来了经济效 益。 在国外这样的实例就更多了，例如，禧 国格隆铅锌矿，该矿从6 0 年代开始，对采矿 方法进行了 G次改革，由方框法改为机械化 充填法和分段崩落法，技术经济指标稳步上 升，回采工效提高1 ． 6 倍，全员劳动 生产 率 提高近一倍，生产规模增加6 0 ，实现了减 人增产。 综上所述，不难看出采矿方法及其工艺 选择的 重要性。因此，在设 计阶段一定要重 视采矿方法的选择工作，坚持技术经济综合 评价， 坚持采矿方法选择的全过程， 即研究 地质资料一岩石力学研究工作一选择采矿方 法一采矿方法试验一投产，尽量减少由于设 计选择采矿方法不当，给矿山生 产 带 来 影 响。 同时，在 矿山生产过程 中， 也要随着技 术进步、设备更新，结合本企业具体情况不 断改革采矿方法及其工艺，使矿山经济效益 不断增长，企业处于最佳运作状态。 责任编辑 葭泽铭 案川 镰 矿的 机 摭亿 开 采 盒 铭其 一 卜 维普资讯 在井下生产和建设工程中使用 为适应井下 无轨采矿设备灵活运行的需要，用 9年的时 阿在矿区、龙首矿的基建和技术改造工程 中进行开挖斜坡道，共计开 挖9 条， 1 3 0 0 0 m， 其中包括主斜坡道，副斜坡道，分斜坡道， ＼ 、 一 ， 在矿区，龙首矿都形成了一整套从地襄到 并下采矿 工作 面的斜 坡道 网络 系统 图 1为 二矿区开拓系统图。目前已经能够将设备， 材料从地表运刘大斜坡遒，经副斜坡道通往 东、西部所有的机械化下 向胶锗充填采场- ． _ f L 一 一 号 ． ，．． 一 ． 一 ．一 耸 } II - l ’ ， - ‘ 皂 二 一 ＼ 。 ． 一‘ ， ． ’ F 、 百 、 l 2 】 6 ， j 2 | 2 8 3 2 4 0 | d 相 52 西二采区 一酉～ 二 二 卜二 区 嗣 1 金川二矿 区开拓系统 图 ．0～转被道 目金川公司的二矿区、龙首矿采用机械 化 开采 ，近 5年来的产量 有了大幅度提 高， 龙首矿设计能力为4 9 5 0 0 0 t ／a ，实际产量为 5 0 1 4 0 0 t ／ I二矿区设 计能 力 为9 9 0 0 0 0 t ／ a ， 实际产量为I 5 6 8 4 0 0 t ／a ，都 大大超 过 了其 设计能力，并迭到稳定 ，高 产，为 该 公 司 选 、冶厂提供了高质量 、低贫化的矿石，为 国家提供了高额利税。 1 机械化下 上 向胶结 充填法回采方案 自l 9 8 2 年上 向肢结充填应用无轨设备机 械化开采以来，随着斜 坡道工程 的 施 工 进 展 ，机械 化开采 和掘进 发展 很快 ，在金 川镍 矿采用机械化无轨设 备 进 行 回 采 的 约 占 5 5 ％，待二期工程投产后，将增加到8 O ％以 上 。 目前主要有三种机械化开采方案t上 向 机械化开采方案I水平方形进路开采方案， 1 d 。 。1 3 5 9 1 3 0 0 l 2 5 D 1 1 5 0 1 0 曲 倾斜六 角形进路开采方案 。 1 ． 1 上 向机械化开 采方案 见图2 围 2 金j q --矿区东部特 富矿 机械化上向胶结充填采场 中璺 该方案主要应用于矿体特别稳固的富矿 及部分富矿体的回采。从靠近矿体的斜坡道 开挖进路直接进入矿体，进路沿矿体走向开 采，规格为4 m4 | n ，采用光面 爆 破，L F 一 4 ． 1 柴油铲运机装矿入溜井或矿车 后，直 接 提升 至地面矿仓 。 一 条进路开采结束后，在靠近1 ’ 进路口 砌煤灰空心砖堵墙，用 l z 8 灰砂比充填辩 充填，充填结束 3 天后，开挖2 进路，直到 一 { ； 一 有色 矿山 一 l O 9 5 { 维普资讯 本层结束再转到上一分层，这种 方 法 用人 少，效率高，该法 的产量仅 占二矿 区的3 。 1 ． 2 机械 化下 向水平方 形开 采方 案 见 图 3 ／ 圈3 无轨机械化下向胶结充填采矿法 这种方案适用于大规模矿体和管道细砂 充填工艺，在金川矿区全面推 广 这 种 方 法 。 该方案的采 区 布 置1 是 沿 走 向 每5 0 1 0 0 m布置一个采区，采 区长度为 矿 体 宽 度 5 0 2 0 0 m o采 区内再分 设4 ～ 6个 工 作 区，这要根据矿体大小而定。 采区的采准，切割工程 有脉 外 斜 坡 道，坡度为l 0 ～“％，分 段 道 、出 矿 溜 井 ，分层 联络道，通 风井 等。根据 引进的无 轨设备凿岩台车H - 1 2 7 _6 m 。 铲运机的性能 使用特 眭，确定分层高度4 m。分段 高 度 根 据开采的层数而定，开采 3 层高 为1 2 m，分 段道离矿体近些j开采 5 层贝 9 为2 0 m 西部 采区，分段遭离矿体要远些。 进路断 面为 4 m4 m4 m5 m．其上下 分 层平行 与交错两种布置。 平行 布置方 法简 单，重复原布置方法向下开采，上下连接容 易}交错布置则为上一层进路沿走向布置， 下一层为垂直走向布置，其充填体的稳定性 好，下层开采安垒，但联络道布置较复杂， 目前二矿区 已普遍 推广交 错布置 。 回采顺序是先采两翼，后采中自 开采 进路是三采一。进路内主要用瑞典 产H - 1 2 7 或H - 1 2 8 双臂液压凿岩台车凿岩，孔深2 ． 7 m x 3 ． 2 m， 炮孔4 0 5 0 个，炮 孔距混 凝 土 充 一 填体4 0 0 5 0 0 m m，以免受到破坏。凿 岩 速 度1 ． 5 m ／ mi n ，平均每炮 进 尺2 ． 6 8 m。爆 破 效率8 5 ． 3 ，崩下矿 石 量1 6 0 2 1 0 t ，平均 台效3 3 6 4 0 6 t ／ 台 班。出矿主要 采 用 Ei me o 9 2 8 铲运 机 ， 斗容6 ． 1 m ， 将矿石运至 脉 外溜井， 运距6 0 1 5 0 m，矿 石 出 净 后 用 钢筋网连接铺底 ，吊挂，砌好隔墙，预留通 风井后 进行 充填 。 1 ． 3 机械化下向倾斜六角形进路开采 方 案 见 图 4 横断珂 1 6行1 7 行 杈断面匿 圈4 金川 龙首矿 无轨机械化下 向 六 角形 采矿 法 该方案适用于中厚矿体和粗骨料充填工 艺，在龙首矿1 4 0 0 中段采用了此方案，并将 在西 部采区推广 。 首先沿矿体走向每5 0 m划分一个采 区， 采 区中间开分 层遘，双翼 拉开进路，进 路长 2 5 m。采 切工程 包括分斜 坡道 、从斜 坡道 拉 开的分层 平巷联络道或分段 道，脉 内设 l～ 盒川镰矿的机械化开采 盒锆良 一 l 3 一 维普资讯 2 个漓矿井。在采场上部开凿充填道，充填 小井。充填道与主充填道相通，脉外溜井干 乍 为开挖分层道、联络道出废石使用。 分层道为宽4 mx 2 ． 5 m ，进路 高5 m，中 间宽6 m，上下宽3 m的六角形断面，这 是 一 种最安全的断面，因为它是符台仿生学和结 构 学原理 的理想 断面。当前一分层 开采时 ， 先采 1， 3、 5 ⋯⋯奇数进路，采完后转入 下一分层时采 2，4，6⋯⋯偶数进路，这 样连续交替向下开采。凿岩和出矿主要采用 国产机械化 中型 设备，凿 岩 用 水 星 一1 4 或 YT一 聃 手持 式凿 岩 机凿岩，孔 探2 ． I m， 台 效9 5 ． S t ／ 台 班。1 9 9 3 年l O O m长的两 个 采区，生产能力平均5 x 2 t ／ d ，出矿主要采 用 国产WJ D 一 1 ． 5 型的 1 ． 5 m 电 动铲运 机 和c Y 3 5 B 的2 m。 柴油铲运机。为了便于无 轨 设 备 在分层道作业，在充填前铺术底 梁 时 填 上 3 0 0 ram矿石，以适当提高作业速度。 2 采场无轨机械化设备及维护 目前金J I I 镍矿对机械化采区配有成套的 机械设备，在 二矿区主要配国外8 0 年代先进 的大型设备，龙首矿主要配国产8 0 年代末先 进中型设备，具体型号，规格见表 1 。 襄l 金川镍矿机械化采区的机械设备 多年应用无轨设备的经验表明，在大矿 体 中进行开 采， 一 定 要 采 用大 型 高 效 设 备，才能达到减少人员，节省能源，提高效 率的目的。尽管金川镍矿围岩条件特别差， 但 采用喷 ，锚 、 网等一系 列措 施， 还是可 以 掘进 4 ～ 5 m直径的 大断面巷道，二矿 区除 了 用H - 1 2 8 凿岩台 车、 E i mc o 9 2 8 铲运机 图 5主要设备外，还在各采区配有服务车以 用来运输材料，油料及进行设备检修、架设 充填管，并用于隔膜泵或气泵排送采场充填 溢流污东，井下汽车用于中段溜井倒矿。 采场维 修人员少 而精，一般在 副区长领 导下 设；钳工 1人，维 修工 4～ 8人 。电工 2 ～4 人，焊工 1 人，为适当3班 作 业 的 需 要，既有分工又互相协作。 保养维修包括定时检查，一级，二级、 一 1 4一 圈5 E i mc o 9 2 8 型6 m。 铲运机作业规格 三级保 养，小修 、大 修，事 故 报 告 7个 环 节。根据规定每月设备副矿长、机动科同设 备副区长对各管区进行验收。填写检查情况 表并进行评定，作为奖罚和考核内容．防止 有色矿山l 9 9 5 。 3 维普资讯 设备的短期行为，促使操作人员和维修工人 共同关心设备，使设备处于 良好状态。 3 通风 在机 械化下 向胶结 充填 采矿法采场 内曾 采用过三种局部通风方式t 压入式通风；在分段道安装风机和风筒 进 入进 路， 压入和抽出混台式通风t在分段道安装 l台压入式风机和 l台抽出式风机，两条风 筒同时进入进路工作， 预冒通风筒抽出式通风；在 采场上群回 风中段用 1 ． 7 m的铁风筒在混凝土充填体内 预留通风道，向下开采时预留通风井与通风 道连按，在通风道内安装局部扇风机抽出有 害气体。 经过多年实践证明，后一种通风方式嗓 音少，施工简单易行，通风效果好，无轨设 备运行时不易破坏通风设备。图 6 为二矿区 1 3 g O l 3 O O 中段机械化向下采场预留回风道 图，下部采场进路的柴油尾气和炮烟通道l 、 2 ，3 的三个回风井用局扇排入l 3 5 O 中段东部 采区的 主回风道。 圉6 金川 二矿 区东部采区预留风道 根据 冶金矿山安全规程，有柴油机 设备运行的矿井，所需风量按同时作业机台 数 每 马 力 1 马力 7 3 5 ． 4 9 8 7 5 W 每 分 钟 供 风 量 3 m 计算，而设备按2 0 5 k W计算， 刑需8 3 6 ． 4 m ／ mi n ，也 就 是1 3 ． 4 9 m。 ／ s ，预 留回风道断面计算； r7广 d 2／ d 预 留风 简直 径， ， V 最大风速，m ／ s 取2 O re ／ s I d-- - 2 _ l I 6 8 m ， 最后选择预留铁风筒机 ． 7 m。 龙首矿机械化采场内，采用 各 个 分 层 道，在充填前预留2 m x 2 m左右术盒子 通 风 小井2 ～3 个，与上中段主回风道相通，利用 主扇抽出通风，效果非常好。 4 采场充填工艺 下向胶结充填法的充填工艺要求达到稳 固、安全，可靠的充填体假顶，尽可能低的 充填成本，并及时结顶充填。机械化开采由 于进 路断面比普 通 电耙方案 太得多。所 以充 壕工艺要求得更为严格。 目前金』 』 f 镍矿的主要充填工艺有二种。 4 ． 1 粗 骨料充填工 艺 采用二段破碎的戈壁集料 l O O mm充填管下井至采场进行充填，整 个 充 填过程 由仪 表控制 。 粉 煤灰 量 础 ㈣L 1 ． 段 圈 7二矿 区西 部充填系统示意 图 充填料 浆浓度为7 6 ～7 8 ，水泥与砂 子 比例有 1 ，1 6 、1 8 ，充填体 强度为 4． 5 ～ 7． 3 5 M P a 。 4 ． 3 充填前准备 为了保证下分层回采安全，在进路内铺 设金属 网， 同时将金属 网 与上层 吊挂起 来， 这样使上下充填体形成整体，以保证下分层 回采安垒，主筋网度1 ． 3 m1 ． 6 m，钢 筋 选 用 1 O ～l 2 mm，再铺 副 筋， 网 度 为3 0 0 ram 4 0 0 ram，钢筋离 地面l O O mm，钢 筋连接必 须牢固，不然，充填出现分层就 可 造 成 钢 筋，充填体同时脱落的不安垒因素。 机械化开采的隔墙采用预制空心煤灰砖 砌筑而成 恩8 ， 这种空心砖是 用锅炉房煤灰 与水泥混台制成， 干容重为6 9 0 7 8 0 k g ／ m 。 ， 抗 压强度大 于3 MP a ，外形 规 格 3 9 0mm l 9 Omm 1 9 O mm，中 间 有 二 个 1 l O mm 1 1 0 mm方 孔，用水泥砂浆 砌墙，最后 喷射混 凝土3 0 5 9 mm， 使墙 与 二 帮 形 成 一 个整 体。这种方法既节约术材 又使无轨设备在充 填时不受 阻碍。 4 ． 4充填 为 了提高 充填 质量， 降低充填体 成本， 在高 4 m的充填体内，分2 ～3 层 进 行 充填， 第 一层 1 ． 5 ～1 ． 7 m， 刚荻砂 比1 的克 填 料 厂 I Ⅱ L I l J ／ 上 让H -_ I I J I I l I I I l l I c I l I I I 。 f ＼ - I ． l I I’ 、l I l 【 } 、 f E I J I I I r 、 L l E - I l I I l l ￡ f l 圈8 空心煤灰砖隔墙砌筑图 I 一观察口2 --充填管 3 一空心砖4 一喷射混凝土 5 0 mm 5 --谧 永孔 h1 5 0 0 ram 充填，上层2 ． 5 ～2 ． 3 m用1 8 的 充 填 料 充 填， 当第一层 充填结束， 可以将掘进废石 用 2 m 铲运机堆在 充填体上，再进行第二层 充 填，为 达到 密实，再进行 第三层充填。当 充 填 第一层后 ，可在 隔墙上捣一个小孔 将水 排 出，再充填接顶，这样充填效果很好o 5 劳动组织及技术经济分析 金川镍矿从1 9 8 4 年开始试验 机 械 化 开 采，1 9 8 9 年基本完成试验工作，1 9 9 0 年又开 始进行工人培训、备件准备，通风、充填， 开采顺序等的技术改革和推广工作，1 9 9 2 年 在 劳动组织、工资 制度方 面 怍了重 大改革 ， 使 机械化开采才真 正达到了 国际水平，机 械 亿 开采 比普 通法开采垒员劳 动生 产 率 提 高 5 倍，工资增长 1 倍，人员却减少1 ／ 3 o 劳动组织改革主要改变过去工种分工过 细，管理人 员过多的局面 ，实行一 专多 能、 工作 紧凑、共 同坼作 ，每 个机械化 开采 区的 组织机构如下 ’ 一 l 6 一 有色矿山l 口 口 5 ． 维普资讯 机械化开采推行 “ 高产，高效、高薪 减员承包，工区长主要工作就是在井下研究 生产，调配人员，辅助工人主动配合设备维 修，使机械设备利用率大大提高，工人工资 也成倍增加 1 9 9 3 年二矿区主要生产区经济 指标如表2 所示。 国内许多矿山对提高机械化来提高产量 的经济效益好还是多用人工来提高产量的经 裹2 二矿区毒要生产区经济指标 济效益好一直持不同看法，现分析如下。 5 ． 1 材 料消耗 由于机械化开采生产效率高， 因而每吨 矿石所消耗的木材，钢材 、火药等材料也相 应减少，能源由用电改为用油料。二矿区下 向采矿 法材料消耗见 表 3。 袭 3 1 9 9 3 年金J I I _矿区下 向采 矿法材 料消耗对 比 5 ． 2生产管理 改革后的机械 化 采 区 责 任 明 确 、劳 动 强 度 低 ， 1 9 9 3 年 全 员 劳 动 生 产 率 为 1 4 ． 1 9 t ／ 人 d ，而 普 通 电 耙 法 为 2 ． 6 1 6 t ／ 人 d ， 机械化为普 通法的5 ． 4 3 倍 。 在 贫化 ，损失管理 方面， 由于机械化 开 采更能控制矿体边界，对夹石能分别采 出， 1 9 9 3 年机械化采 区的损 失 率 为4 ． 2 ％， 贫化 率为3 ． 1 5 ，而普通法 的损 失率为4 ． 2 ， 贫 化率为 4 ． 5 5 。 在机械设备方面由于产量与工资紧密挂 钩，所以大家对设备精心爱护。 5 ． 3 开采 成本 机械化胶结充填法的开采成本一直是我 国矿山 设计部门非常关注的问题，尤其是 我国劳动力价格低廉而设备备件价格又高。 金川镍矿在8 0 年代机械化开采 比普通电耙法 成本还是 高的。9 0 年代改革 了劳动工资 、材 料备件管理和技术装备增大，情况发生了很 大变化， 达到了人员少使 吨矿 工资额也少 } 生产效率高使单位材料、能 源、备 件 费 也 少，整个采矿成本大大降低，1 9 9 3 年机械化 采区开采成 本为 2 8 ． 7 2 元／ t ，普 通法 为 5 0 ． 6 3 元／ t ，单位成本降低2 1 ． 9 l 元／ t 。 鸯 川 的 机 械化 开 采 毒砗鬼 ～1 7 ～ 维普资讯 岩金矿山设计中 D级储量利用问题的探讨 △ 长 春 黄 金 设 计 院 事 胜 睦 2 f f ＼ 一 ‘ 【 摘要】在岩 盎 矿康地 质 勘探 报告或 详 壹报 告提奎 的储量 中． D 级 储量占 有较大 的比 倒． 尤其是 小型岩金矿床D缓储量往往占有7 o 啦～1 0 o 啦的比例．因此 ．在岩盘矿山设计中．对D级储量的台理和用 及甚利用方法 ．将对台理的利用矿产责踩，确定采选生产规模和盘韭投产后经济效益等具有重要的意咒 或影响．作 者惆查的3 6 十岩金矿山， 设计对D 级储量的利用方法菇有9 种．其中1 ，2 、3 6 这四种方法所 占比例为8 0 ， 5 4 肺．是较台理的方法．然而，在探讨D级储量剩用问艇时．也不舵忽略各级储量的 允 许 误差是按 。 衡量的．否则也会出现冉一种人为的片面性． 关键 ， ， 1 D级储量肋 意义 在 地质勘探报告或详查报告提交的金矿 储量中，无论是 大 中型金矿 还 是 小 型 金 矿，D 级储量都是矿床总储量的重要组成 部 分 。按岩金矿地质勘探规范要求，大型金矿 B C 级储量 占勘探范围内BcD 级 储 量 的6 0 左右，中型金矿c 级储量 占勘探范 围 内CD级储量的5 0 左右，小型金矿C 级储 量 占勘探范 围内CD级储 量 的0 ～3 0 。 经过统计地质勘探部门提交的全国3 0 个大中 槲 糊蝌端 糊璃 *粥 糟 * 糊鬻 ※ 6结语 金川 镍矿在 机械化 开采方 面 与北 京有 色 冶金设计研究 总院，长沙矿 山研究 院、金』 I I 镍钻研究设计院的努力合作和二矿区，龙首 矿科技人员长期努力，1 0 多年来终于在试验 研 究、生产 工艺、推广应用方 面取得 了很好 的 成效，其主要技术经 济特 点如 下 1 大型，高效的无轨设备在 大中型 矿山的应用是提高矿山生产能力 的 主要 手 段，金川二矿区采用这种设备比采用普通法 全员劳动生产率提高 5 倍J 2 结合金川镍矿的矿岩及充填工艺 小型岩金矿地质报告，大型金矿D级储量 比 例偏高的占8 0 ，中型矿床D 级储量比例 偏 高的占6 0 ％，小型金矿通 常 主 要 为D级 储 量，说明供设计利用的地质报告 中，C 级 上储量比例多数比地质勘探规范 要 求 的 偏 低，丽D级储量 比例则偏 高。 由于地质勘 探阶段探求 的c 级 以上储 量 比例所限，矿山设计中如果 只 利 用B C 级 工业储量作为设计的依据，则容易导致设计 确定的采选规模及矿山服务年限等方案 ，脱 离矿产资源的实际，造成设计上的不合理。 } { e I f 特点，在生产中作 了许多改进，在下向胶结 充填 采矿法的上下层 进路 布置 上采 用平行布 置及交叉布置 用煤灰空心砖隔墙代替术材 隔墙，使机械化设备在充填时运行无阻J用 预留通风井代替风筒通风J 3在劳 动组织 上 实行 优化组合，尽 量减少人员 、实行 减员承包 从 1 9 9 3 年 1月 至1 9 9 4 年 5月 已经 出矿 1 1 3 万 t ，人 均 出矿石 4 8 8 7 t ／ a ，是改革前3 ． 0 5 倍’ 4 降低了矿石开采成本，机械化开 采比普通法开采降低2 1 ． 9 l 元／ t 。 责任编辑张焕臻 一 l 8 一 有色矿山 l 0 9 d ， 3 维普资讯