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紫金山金矿露天采场开拓运输系统优化及改进 收稿日期2005 - 04 - 20 作者简介李瑞祥1971 - ,男,福建上杭人,采矿工程师,现主要从事露天开采技术研究、 设计、 管理工作;福建省上杭县紫金大道1号,364200 李瑞祥 紫金矿业集团股份有限公司紫金山金矿 摘要随着紫金山金矿东南矿段的划入和入选矿石品位的降低,生产地质储量大大增加,促使 开采境界范围扩大,必须对其原有设计的开拓运输方案进行优化和改进,以适应露采变化的新情 况。文中详述了露天采场开拓运输系统及其优化和改进,通过优化达到了提高生产能力、 降低运输 成本的目的。 关键词紫金山金矿;开拓运输;优化;改进 中图分类号TD85411 文献标识码B 文章编号1001 - 1277200507 - 0024 - 04 1 引 言 紫金山金矿地处福建省上杭县,距上杭县城 14.6km。矿区规划东西长2. 3km ,南北宽1. 9km。矿 体走向北西,倾向北东,倾角40 ～50,海拔标高 508～1 108m ,主要矿体赋存在8～9勘探线间,按照 从南西往北东的顺序分布为0号、1号、2号、3号矿 带 3 号矿体还未列入规划 , 原地下开采主要在1号 矿体范围。 紫金山金矿年采矿量从1993年地下开采时的 0.7万t ,提高到2003年露天开采的1 412. 1万t ,增 长2 016倍,2003年采剥总量达1 698. 616万m3,矿石 平均品位为0.816g/ t ,剥采比为1.875t/ t ,矿石贫化率 22.51 ,采矿损失率0. 73 ,年产黄金达到9. 271t , 实现利润4亿元。2004年,该矿日处理矿石达到6万 t ,年黄金产量超过10t ,利润突破6亿元。 实践表明,矿床的露天开采,具有生产能力大、 生 产成本低、 作业条件好的显著优点。紫金山金矿从地 下开采转为露天开采后,进一步提高了资源利用率, 延长了矿山的服务年限,获得了显著的经济效益和社 会效益。特别是近几年来,外围补充地质勘探的不断 深入,生产地质勘探储量逐年增加,尤其是2002年5 月末东南矿段划入紫金山金矿,使得露天开采境界范 围扩大,采场走向扩大到19至48线1 700m ,比原开 采境界范围增加了600m。由于现有的开拓运输系统 是根据19～16线900m800m的开采境界进行设计 的,现开采境界范围扩大了,必然要对原开拓运输系 统进行优化和改进。紫金山金矿露天采场原设计和 现设计开采境界的地表开挖界线及现有溜井平面位 置如图1所示。面对变化了的开采技术条件,矿山从 实际出发,大力开展专题技术研究,特别是溜井的安 全高效运行的研究,以达到采运平衡、 采选平衡,降低 矿石运输成本,为矿山的持续发展提供了良好的技术 保证。 图1 紫金山金矿露天采场原设计、 现设计开采 境界的地表开挖界线平面图 2 露天开采及开拓运输系统概况 露天采场台阶高12m ,2004年8月开采的平台标 高1 1072～724m ,共计30个平台,其中1 000m以上平 台已经逐步靠帮按南昌有色冶金设计研究院设计境 界 , 采场北部为排土场,东南方向露采平台已推至 36线。矿区内大部分为中细粒花岗岩、 隐爆角烁岩 和英安玢岩,北东和北西向两组节理裂隙十分发育、 互相交切,矿区水文地质条件为简单型,大气降水是 矿床充水的主要来源。 紫金山金矿露天采场最高地表标高为1 072m , 选矿厂标高520m ,最大高差552m ,露天底设计标高 24 采 矿 工 程 黄 金 GOLD 2005年第7期/第26卷 592m ,矿石分布在592～1 000m之间。矿床属氧化矿 床,地处强风化带。露天采场共布置了6条溜井,其 中3线布置了301 、305 2条矿石矿山俗称品位小 于01 5g/ t 溜井,4线布置了402 、403 2条矿石溜 井,其矿石转运至520m平硐,由电机车运至二选厂;9 线和8线分别布置了901 、801 2条含金废石矿山 俗称品位小于01 5g/ t 溜井,其含金废石转运至530m 平硐,由胶带运输机运至三选厂;一选厂及各堆场直 接由露天采场汽车运输供矿。这种布置方式适应当 时的19～16线900m800m开采境界,布置紧凑,节 省平硐工程量。 6条溜井于2000年正式开始施工,2001年11月 和2003年3月陆续投入生产,其溜井竣工时井口标 高、 投产日期、2004年8月份井口标高及溜井降段高 度、 平均每年降段高度如表1所示。 表1 溜井投产、 标高、 降段情况一览表 序号溜井编号 竣工时井口标高 / m 投产日期 2004年8月份 井口标高/ m降段高度/ m 平均每年降段高度 / m 14028922001 - 128563613.5 24039402001 - 119043613.1 33017722003 - 0377200 43058202001 - 117606021.8 58019402003 - 049043625.4 69017842003 - 027602416.0 从表1中看出,溜井不同程度地进行了降段,至 2004年8月份降段最大的是305 溜井,已经降了5 个平台,共计60m ,一般井口每年平均降1个平台,从 而制约着采场上部矿石运输,极大地增加了矿石运输 成本。 3 开拓运输系统优化及改进 开拓运输系统是露天矿的中心环节。采矿场、 排 土场、 选矿厂三者构成露天矿山的三大骨架,连结采 矿场与排土场的排岩运输系统,连结采矿场与选矿厂 之间的矿石运输系统则是矿山的动力血液循环系统; 露天矿防洪排水、 环保、 水土保持治理则是排泄系统。 三大骨架和两大系统之间的总体决策和总平面布置 是首要问题,其合理与否决定着矿山的生产能力和经 济效益。 紫金山金矿露天采场供二、 三选厂的矿石、 含金 废石都用溜井转运,溜井是矿山生产的咽喉,其安全、 高效、 顺畅地运行,是紫金山金矿低成本、 高效益发展 的关键之一。因此,用好溜井、 提高效率,达到溜井与 露采台阶布置呈最佳匹配,增加竖溜井,设置分枝斜 溜井,合理布置采场阶段联络线,从而使矿石、 含金废 石达到平坡、 近距离运输,减少采场内运矿联络线,减 少线路占压采矿工作线,提高露天采场生产能力。 3.1 溜井与露采台阶的合理匹配 1998年紫金山金矿实施露天开采以来,全面陡 帮开采,从而保证了采场生产能力的持续稳定,保证 了开采中的高效、 低成本,使得生产期避开剥岩高峰、 降低峰值,降低前期、 均衡全期生产剥采比,维持矿山 规模和设备数量的稳定,并从缓剥岩中获取剥岩资金 晚投入的时间价值。 紫金山金矿露天采场6条溜井集中布置在8～9 勘探线之间走向长450m ,沿倾向200m范围内,现开 采境界扩大后,采场长 宽为1.7km1. 2km ,这样大 的采场与集中溜井布置不相适应,露天采场生产能力 要保证矿石1 150万t/ a ,含金废石550万t/ a ,“下坑” 开采是顺理成章的必然选择。随着露采平台的下降, 溜井也随之降段,而露天采场的实际要求以运输为中 心,以溜井为中心进行生产组织,为使溜井高效运行, 缩短采场内汽车运距,除改进、 改造平硐溜井系统外, 采场台阶布置亦作较大改进。已建成运行的6条溜 井,其位置无法移动,但采场台阶工作线布置可以因 汽车运输的机动灵活而改变。要保证每条溜井2个 台阶同时卸矿,每个台阶都有水平卸矿溜井口,其工 作台阶必然形成 “U” 型和反 “U” 型,以溜井为轴布置3 ～7个U型工作面,以适应溜井位置,突破了露采台 阶平而直线型的传统布置方式,带来运输上的方便和 运营费的极大节省。对于主矿体集中的305 、301 溜井,在特定时期还必须在溜井口上方设置明溜槽, 从而保证该溜井有3个水平台阶卸矿。U型掌子面 布置后,矿石及含金废石汽车运距缩短了一半,由 0.7km降为0.35km;同时减少了重车上、 下坡行驶,基 本上达到每个台阶有水平卸矿溜井口,效果良好,经 济效益显著。 3.2 增设竖溜井 由于西北主采场中央 19 ～16线、 原三选厂 16 ～24线、A矿块 24 ～36线、B矿块 36 ～48线 4 个 块段都有多中段井下采空区,给选择增设溜井位置带 来了困难。 2005年第7期/第26卷采 矿 工 程25 1在20线位置附近增设1条C溜井转运高品 位矿石至二选厂 C 溜井 520轨道运输系统。利 用现有517、520轨道运输系统,在520m平巷轨道运 输5206点X 2 786 208.150 ,Y 39 440 006.718 , 向右掘进环行轨道运输平巷,横穿铜矿518m平巷 汽车运输 , 后经20线C溜井X 2 786 275.760 , Y 39 440 470. 870与原轨道运输系统C8点接轨, 环行平巷全长1 100. 78m。分别在660m、780m中段 下向和上向掘进C溜井至井底标高524. 27m、 井口 标高844m ,新掘溜井长了206. 81m ,按紫金山金矿内 部单价测算,总投资约为941101万元。 2在26线位置附近增设1条2601 溜井转运低 品位矿石至三选厂2601 溜井 530胶带运输系 统。在A矿块简化中心 26 线新建1条低品位 矿 石 溜 井 2601 X 2 786 185. 797 ,Y 39 440 609.468 ,从530m平巷胶带运输新设计D1 点 X 2 786 6501452 ,Y 39 440 3271 973 处向D5 点X 2 786 168.753 ,Y 39 440 610. 064掘进运输 平巷坡度515 、8168 、2100 ,分别从780m、 720m中 段 上、 下 掘2601 溜 井 至868m台 阶 和 545187m标高。新掘溜井320153m ,530m平巷胶带 运输掘进558122m。按紫金山金矿内部单价测算, 总投资约为639125万元。 3.3 增设分枝斜溜井 随着露采平台的下降,溜井降段也是必然的,为 使溜井降段后接替上部台阶的矿石运至溜井,建立分 枝斜溜井是必要的。竖溜井下部和520m平硐的装 矿系统不变,利用原地下开采有关中段巷道,上掘分 枝斜溜井,根据西北主采场需要,兼顾到东南矿段的 开发,共设计布置了4条分枝斜溜井,即301 - 1、402 - 1、801 - 1、901 - 1 ,总长度为1 377m ,掘进量为 1.65万m3,预计总投资约303万元。 3.3.1 增设分枝斜溜井可行性 3.3.1.1 紫金山金矿矿石性质与斜溜井放矿 紫金山金矿属氧化矿矿床,处在强风化带。金属 矿山将爆破后散体物料料径小于5mm的称之为粉 矿。紫金山金矿粉矿含量为36 马鞍山矿山研究 院在江山岽排土场研究中实际筛分3个矿样,粉矿含 量分别为36. 26 、32. 11 、73. 18 ;二选厂粉矿集 中时粉矿含量为34 ,矿石自然安息角34. 5 ～36, 天然重度19171kN/ m3,内聚力为23.62kPa ,内摩擦角 为27.5,天然含水率为9. 62 ～11. 42 ,以迪开石 为主的黏土矿物占3 。 斜溜井、 竖溜井放矿都是重力式放矿,当溜井或 矿仓断面较大时,遵从放矿椭球体、 半椭球体理论。 国内外大量溜井试验研究成果具有两大趋势,一是斜 溜井比竖溜井应用效果好,二是斜溜井大断面。国内 同类矿山应用斜溜井放矿情况如表2所示。 表2 国内同类矿山斜溜井放矿情况对比 矿山名称 粉矿含量 / 黏土矿物含量 / 斜溜井 条数/条断面/ m2长度/ m倾角 / 使用情况 紫金山金矿36 3 迪开石 4 规划16303～39360现施工1条 金山店铁矿54 5 蒙脱石 1 放矿斜溜口62055良好 攀钢矿业公司48 4 高岭石512 242 ,154 274 201 77 552条 601条 651条 671条 很好 紫金山金矿排土场和渣场累计堆放总量已达 1亿t ,沿斜坡排序,重力式溜放,排土场上部安息角 42 左右,下部安息角34 左右,平均36 ～37,未出现 不溜放的问题,斜溜井放矿也遵循这一规律。本次设 计每条斜溜井施工1条与之平行的2m2m辅助斜 井,留作生产时检查之用,一旦堵井,可由此进入进行 爆破处理。因此,只要断面、 坡度合适,斜溜井放矿是 可行的。 3.3.1.2 分枝斜溜井坡度、 断面及方位的确定 斜溜井坡度即倾角,按矿石流动角和矿石堆积角 确定。 β0 45φ/2 1 ββ 0- 0 ～102 式中φ 散体内摩擦角,取2715; β0 矿石流动角 ; β 矿石堆积角。 计算得β 58.75 ～48.75 。 因而,斜溜井倾角取60 是可靠的。 斜溜井断面按溜井直径 ≥3 - 5dmax选取,其 中,dmax为溜放最大块度。 由于东南矿段 24 ～48线划入紫金山金矿后, 将增加矿石1 104. 68万t ,平均品位1. 09g/ t ,为降低 26 采 矿 工 程黄 金 东南矿段运输成本,斜溜井方位确定为东南方向。 3.3.2 分枝斜溜井施工质量控制 紫金山金矿尽管粉矿和黏土矿物含量较高,经与 国内同类矿山对比,利用斜溜井放矿是可行的。不管 是竖溜井还是斜溜井,放矿溜口都是45 左右的斜溜 口,但在施工过程中应注重如下几点。 1确保施工质量,严格按设计的断面和坡度施 工,避免人为地使断面突然缩小或坡度突然改变。 2雨季不集中大量下放粉矿,雨季应块、 粉矿搭 配下放。 3当溜井满井状态时,放矿停歇时间不宜超过 7～10d。 4斜井副巷在斜溜井全长范围保留,用作处理 堵塞的通道。可预先施工1条,进行试用,根据其运 行效果,考虑是否再施工其它3条。 3.3.3 分枝斜溜井应用效果 1使东南矿段矿石与含金废石运距大大缩短, B矿块由1.1km缩短到0. 8km;A矿块由0. 8km缩短 到480m ,可以解决东南矿段的矿石运输问题。 2有利于加快采场调整,扩大采场生产能力。 增加4条分枝斜溜井后,矿石有6个溜井放矿口,含 金废石有4个溜井放矿口,台阶布置与运输改善,竖 溜井可以按调整采场需要降段,上部台阶矿石运输由 分枝斜溜井承担,这样采矿面积可迅速增大,为配矿 创造有利条件,从而提高采场生产能力。 3增设分枝斜溜井后,矿石汽车运输费用降低 0.3元/ t ,含金废石运费降低0. 37元/ t ,年节支346. 4 万元和206.2万元,合计年效益552. 6万元;投资303 万元,投资回收期0.55a ;生产全期总效益7 988. 9万 元,即约0.8亿元。 4提高了安全生产可靠性。由于现有6条溜井 井筒都在井下采空区、 岩移圈范围内,溜井井筒通过 采空区存在隐患,一旦出现井筒故障,也要用分枝斜 溜井解决矿石运输问题,现提前实施分枝斜溜井,为 溜井正常放矿提供了备用通道,增大了生产可靠性。 3.4 采场阶段联络线合理布置 采场空间发展揭示,用好用活溜井的关键之一是 合理布置阶段联络线,联络线的组合,构成上山、 下坑 公路运输系统。目前,2004年1 000m以上平台已经 靠帮,台阶30个,其中生产台阶有23个,共有30条 联络线。根据不同情况下段间联线的结构、 纵坡、 长 度、 宽度等结构尺寸,达到了少压掌子,增大采场有效 工作线长度和有效采矿面积,线路移动次数少、 工程 量小等效果。 1承担大量矿石运输的重车,上下坡行驶的联 络线,线路位置设置在溜井口,纵坡8 ,线路长 150m ,路基宽12～14m。 2承担少量矿岩运输的重车,下坡行驶,纵坡 10 ,线路长120m ,路基宽10～12m ,联络线设置在采 场端部,不压矿石工作线。 3仅承担运输联络、 材料、 设备运输,不承担矿 岩运输,联络线一律设置在端部,纵坡12 ,线路长 100m ,路基宽8m。 4 结 语 根据紫金山金矿东南矿段的划入和入选矿石品 位的降低以及开采境界范围扩大的实际情况,进行了 露天采场开拓运输系统的优化、 改进,通过溜井与台 阶的合理匹配、 增设竖溜井、 增设分枝斜溜井以及采 场阶段联络线的合理布置的研究论证和实施,充分利 用了矿产资源,达到了降低运输费用,提高矿山效益 的目的。 The optimization and improvement of opening and transportation system in the open pit of Zijinshan Gold Mine Li Ruixiang Zijinshan Gold Mine , Zijin Mining Group Co. ,Ltd. Abstract With the acceptance of southeast section of Zijinshan G old Mine and decrease of cut2off grade ,the possible reserves increase greatly ,promoting the extendingof mining boundary. Therefore ,the existingopening and transportation sys2 tem has to be optimized and improved ,in order to adapt to the mining situation. The paper gives a detailed introduction of the optimization and improvement of the system ,which has improved the mining capacity and decreased transportation cost. Keywords Zijinshan G old Mine ; opening and transportation; optimization; improvement编辑邢万芳 本位置征集广告,每次300～400元,有意者请与本刊广告部联系。 联系电话0431 - 5529838 传真0431 - 5521861 电子信箱ggb3068 126. com 2005年第7期/第26卷采 矿 工 程27