缓倾斜薄,中厚矿层采矿方法探讨.pdf

耘 ， 7 霹 浮 第 2 5卷第 6期 ’ 化工矿 山技术 ‘2 3 倾斜薄 、 中厚 矿层 采矿方 法探讨 候 太鹏 一⋯⋯⋯ ⋯ ⋯⋯ l 概述 湖北 黄梅 磷 矿于 1 9 6 6年 投 产． 1 9 9 5年 由 荆 襄矿 务 局刘 冲矿 完成 对该 矿 区 1 ～1 3 线 矿段 1 O万 t ／ a的 扩大 初 步设计 。根 据矿体 赋 存状 况 及 开采 技 术条 件选 用 无底 柱 分段崩 落 法。投产后， 随着采切工程布置． 回采工作 的进 行 ， 进一 步揭露了矿体的赋存状况， 说 明了该矿 体的地 质构 造 、 开采技 术条 件远 比勘探 资料复 杂， 使原设 计的 采 矿方法难 以适 用。实施 中的 无底柱 分段 崩落 法演变 成巷道式 采矿法． 矿石 回收率仅为 3 O ％～4 O％。对此， 省科委 立专项 对该 矿进 行 了 采矿方法试验 研 究， 经几年 努力 取得了一定 的成 效。随 着回采工 作的 推进， 现 回采地段 已接近 1 5 线． 而 与此紧 邻的 1 7 ～ 2 1 线 矿段 的 矿体 在赋 存状 态、 开采 技术条 件 都与 1 ～ 1 3 线 地段 的 矿体 不 同， 属 缓 倾 斜 薄 、 中厚 矿体． 如不适 时解决 此段矿体的采矿方 法， 将直接影响矿 山生产的衔接 。 2 1 7 ～2 l 线 薄、 中厚矿体的开采技 术条件 黄梅磷床属 地 槽型沉 积变质 磷灰 石矿 床 。 矿层走 向 3 3 5 。 --3 4 0 。 ， 倾 向北东， 讨论 矿段走 向 长 4 0 0 m，5 0 m 水平 以 上 矿 层 倾 角 为 2 O 。 ～ 2 5 。 ． 5 0 m 水平之下为 5 。 ～8 。 。矿层按 矿石类 型 自上而下划分 为两个分层 1 贫锰 、 磷 矿层． 它主要 分 布在条 带状磷灰 石岩顶 部． 层 薄而不 规则． 遇 水 易泥化． 锰 、 磷含量 低 ； 2 下 富磷矿 层， 为条 带状 磷灰石 岩， 主要矿物成份磷灰石 占 5 O％． P 2 05 平 均 品位 1 9 ． 3 2 ％． 矿 层 厚 度 为 1 ． 6 7 ～ 1 5 ． 1 2 m。下 富 磷 矿 层 为 主 要 开 采对 象。 矿层顶 板 为大 理 岩 、 锰 磷 矿层 ． 底 板 为 硅 质 片 岩 、 混合 岩。据已采矿段生 产揭露 ， 大理岩层分 布较 稳定 ， f 8 ～1 0 ， 如不受构 造 破坏， 顶板 属 中稳一 稳 固型。在断 层分布 密 集地段 ， 特别 是 断层交错 地段． 稳 固性 明显下降 ； 破碎的锰磷矿 层多分 布 于矿 层 上 部， 且 分 布 不 均． 其厚 度 为 0 ． 2 -2 m， 该层 遇水 易 泥化， 属 不 稳 固型 ； 条 带 状磷 灰石矿层 ， 由于 含硅质 高 、 质地 坚硬 ， 除在 断层破碎带、 多节理 、 风化较强地段 掘进时需支 护外 ， 基本属 稳 固、 极稳 固型 ； 矿 层直接 底 板岩 石致 密 、 坚硬 ， f 1 4 ～1 7 ， 极 稳固。 2． 1断层 由图 1可知． 本 区的断 层相 对 集 中分布 在 3 ～8 线 、 1 2 ～2 1 线 两个 区 间。断 层按 走 向划分 为 北西 、 北 东 向两 组 ． 其 中 以逆 断 层 为 主， 平移断层 为辅 。在探讨 矿段 分布有 、 F F F I 7 、 F I B 5个断层。 1 北西 向断层， 此组 断 层 有 4条 ， 均 为逆断层 。倾 向北 东或 南西 ， 倾角 3 O 。 ～7 8 。 ； 2 北 东 向断 层． 走 向北 3 5 。 E． 倾 角 4 0 。 ～5 2 。 。各组断层的展布及 属性 见 图 1 。 维普资讯 2 4 化工矿 山技术 1 9 9 6正 T i ． ● 9 6 一 。1 1 1 k1 1 1 1 ＼ 、＼ ＼ ＼ ＼ 。 ＼ 。 ＼ I F ．． 干 f ＼ 贯 f | ， FI ＼ - j ． I 四遵断屉 四正 断层 团平移断屉 团推断断层 囝 1 断层 构造 展布示意 图 2． 2节 理 据在 5 ～6 线各 采场 统计 ． 有三 组 发育 较强的节理． 各节理 宽度 1 ～3 ram， 节 理面平整 光 滑， 属 同期 同一应 力场作 用下 形成的 剪节 理 组 系， 各组节理产状 、 分 布详见表 1 。 表 1 5 ～6 线各 采场 节理统计表 l 7 ～2 l 线矿段 分布 的主 断层与 已采矿 段分 布的主断层均属同期同一应力场作用下形 成的断裂构造 ， 因此 ， 有理 由认 为 l 7 ～2 l 线 矿段 的节理 分 布特 点 、 规 律 同 5 ～6 线各 采 场节理分 布特 点 、 规律具有相似性 。 3 已采矿段现状及评述 1 ～1 3 线 2 0 0 m 水平 以上 为黄 梅磷矿 第一期开 采矿段， 共 采 出矿 量 2 9 5万 t ， 回收率 仅为 3 5％～4 0 ％。其开采情 况如下 3 ． 1 2 6 0 m 中段 北 采 区 该采区 在 5 ～4 线 之 间， 采 用无 底柱分 段 崩落 法 ， 溜 井间距 4 0 m～6 0 m， 分 段 高 、 进 路 间距均为 5 ～7 m． 进路垂直走 向布置 ． 联 络道 布 置 在上盘 围岩与矿体交接 处 ， 用浅 孔钻机 凿上 向崩形 炮孔 ， 以无切 割井分次 爆破 拉槽法 开 出 切割 槽。在实施过 程 中． 由于拉 槽法 实施 不 当 及顶 板 围岩较 稳固， 致 使 回采 中常 有顶板 不能 自行 冒落而 出现 悬顶现 象， 无 底柱分 段崩 落法 演变 成巷道式采矿法。采 区在 回采过 程 中顶板 围岩除锰 磷 层随采 随 冒落外 ， 其它 均不能 随采 随冒落， 只是 在后期才 冒落 ， 给安全生 产造 成一 定的影响， 矿石 回收率仅 为 3 5 ％～4 0 ％。 维普资讯 第 2 5卷 第 6期 化工 矿 山技术 3 ． 2 2 6 0 m 中段 南采 区 此采 区在 8 线 附近 ， 矿 层 倾角 较缓， 厚 度 小， 用 全面 法开 采 ， 采 区宽 3 5 m， 总暴 露面积 为 1 20 0I 12 2 ，保 留 了三 个 不 连续 矿 柱， 其矿 量 占 采 区矿量 的 1 8％， 此采 区开采结 束后一 直未 出现 片落 现象 3 3 2 0 0 m 中段 南试 验采 区 1 2 。 线 2 0 0 m 中段南采区的矿体倾角为 3 2 。 --3 5 。 厚 8 ～1 2 m， 受 断层构造 的影 响该 区节 理较 发育 。1 2 线附近 用预 留护顶矿 皮锚杆加 固房 柱 法 开 采，其 结 构 参 数 为 中 段 高 2 5～ 3 0 m， 矿房 宽 1 2 m； 间隔矿柱 规格 44 m． 顶 、 底 柱均 4 m， 护顶 矿皮 厚 1 ． 5 m。每 个矿 房 保 留 4 个间隔矿 柱。 由于顶板 稳 固性 差， 矿房 顶 板暴 露 2 0 0 ～2 5 0 r i lt 2 时 出现 沉降； 暴露面积达 5 0 0 ～ 6 0 0 I 3 2 2 时 ， 顶板会 突然冒落 ， 使得 部分 矿房矿量 无法 回采 。 通过 上述 的开 采实 践， 可 以看出 1 由于 原设 计 的无 底柱 分段崩 落法 不能适 应构造 、 节 理不 发育 区的矿体 条 件、 致 使进路 回采作 业成 为空场巷道式 作业 条件， 矿石 回收率很 低。 2 断层 、 节理 是影 响顶 板 稳定性 的主要 因素 。在 无断层 通 过 、 节 理 不 发 育 的 2 6 0 m 中段 南 采 区， 空场 顶板允许 暴露面积 可达 1 2 0 0 m 。矿山 生产 实践表 明， 对 顶 板稳 固性 较差 的地 段 采取 相应 的技术措 施， 对矿房矿量 实行强化开采 ， 使 顶板暴露 面积 控制在 5 0 0 r l ．2以 内， 矿房 回采周 期 控制在 4个 月， 可确保安全开采 。 4 采矿 方法 据 1 7 ～2 1 线矿 段 的开 采技 术条 件， 将 矿层开 采分为二种 开采类 型。 4 1 缓 倾斜薄层矿开采 此类矿层 赋存 在该矿 5 0 m 标高 以下， 矿 体倾 角 5 。 ～8 。 ， 厚 度 2～4 m， 据断 层分 布 、 节理 发育 程度分 为两种情况 。 1 无大 断层 破坏 、 节理不甚发育 区段 采用 全面 采矿法 ， 见图 2 。 厂 7 圉 2全面采矿法 卜一 上 山 ； 2 一 间柱 ； 3 一 顶柱 ； 4 一 中段平 巷 { 5 一 放矿 漏斗 ； 6 一 联络 道 ； 7 -- 底柱 { 8 一不规 则矿拄 。 根据 己采区段 的 实践 ， 矿块走 向长 3 6 m， 矿 块间留设 4 m 宽的 间 隔长条 矿壁 ， 顶 底 柱 均 为 3 m。回采时沿走 向掘进， 在倾 斜方 向上形成 梯 段工作 面。当矿 层厚 度在 2 m 左 右 时， 一 次采 全厚 ； 当厚 度超过 3 m 时需进 行抵 便 。髓 回采 梯段的推进， 在顶板局部不稳固或节理发育处， 设不规则矿柱 主要技经指标见表 2 。 2 断 层构 造、 节理 发育区段 采用脉内采准 房柱法， 见图 3 。 圉 3 房柱法 J 1 一 运输平 巷 2 、 3 一底 、 间柱 4 一 矿壁 ； 5 一 切割 上 山。 矿块构成要素 为 走向长 3 6 m， 矿块 间留出 了 3 m宽的连续矿壁； 顶、 底柱为 3 m； 间隔矿柱 规格 为 3 X 2 m。在划分 矿块时， 尽 量考 虑 断层 的分 布状态 ， 遇 有断层应将 其作为矿块 的 自然 边界 ， 此时的连续矿壁应 加宽至 5 m。 维普资讯 化工 矿山技术 1 9 9 6矩 考虑到减少采准工 程量， 实现采探结 台 采 准巷道均用脉 内布置 ． 为了有利于顶板 的维护及 回采工作 的顺 利 进行， 矿 房 暴 露 面 积 要 严 格 控 制 在 5 0 0 IT I 2之 内。在回采中， 回采工作面推进方向的基本原 则是尽量推 迟结 构面 的暴露 。当结构 面位 于矿 房上部时， 工作面 应逆 倾斜 推进 ； 当结构 面位于 矿房下部时， 工作面应沿倾斜摧进。 顶板管理 在 矿块 的破碎带 处， 除 留设 矿柱 外 ， 还应视其 矿岩 的破碎 程度 采用锚 杆或喷锚 加 固。一般采用摩擦式锚杆， 网度 为 1 ． 0 m1 ． 0 r n或 1 ． 5 r n 1 ． 5 r n 。喷射 用 4 2 5 以上的普通 硅酸盐水泥。水 泥 、 砂 子 、 石 子 的配 比为 l 2 3 ， 水泥 灰比为 0． 4～O． 4 5 。 4 ． 2． 缓倾斜 中厚层 矿的开采 该类型 矿层 倾 角为 2 O ～2 5 ， 厚 8 ～1 5 m。 根据断层分 布及 节理 发育 情况 分 为两种 类型 。 1 断层分布不集中及节理不发育地段， 采 皮双层 回采房柱法， 见图 4 。 Ⅱ一Ⅱ 图 4 脉 内布 置双 层回采房柱法 1 一电耙硐室 2 一眯内运赣巷 3 一符井； 4 、 7 一切割上山； 5 一矿 拄 ； 6 一 磋络道 侣一 护顶矿 皮 矿块沿走 向长 3 6 m， 矿块之 间视 顶板稳 固 程度， 留设连续 矿壁 或间隔 矿柱。回采时 ， 先沿 倾斜采上分层， 上分层推进应超前下分层 6 m。 用浅孔钻机凿岩拉底， 之后再用向上浅孔钻机 挑顶 。崩下矿石 大部分 留在下分 层顶 部， 待 下 分层崩 矿后 ， 再 由 电耙 出 矿。下分层 用 中深 孔 钻机凿向上扇形 孔 ， 一次崩矿为两排， 崩 矿步距 为 3 m。上分 层的开采厚 度视矿 层厚 度而定， 当 矿 层厚度超过 1 2 m 时， 其上 分层 为 4 r n； 矿层厚 度 1 2 m时． 上分 层的开采厚度 为 2 m。 护顶矿皮厚度根 据顶板围岩稳固程度及矿 层厚度而定， 取 1 ． 5 ～2 ． 0 r n 。间隔矿柱规格为 4m 4m 。 顶板管理 用预 留矿皮 护顶 及间隔 5 ～6 m 留间隔矿柱支撑顶板， 以确保 回采 中的安垒。 2 断层分布 集中、 节理发育地 段采用预 留 矿皮 、 喷锚护 顶双层 回采房 柱法， 其布置 形 式 、 矿块 构成要 素 、 回采工 艺与预 留矿皮护顶 双 层 回采房柱 法雷 同。 护顶 矿皮厚 l ～1 ． 5 r n 。为保证 回采工 作的 安全， 锚杆 网度宜用 1 ． 0 m1 ． 0 r n或 1 ． 5 r n 1 ． 5 r n ， 杆 长 为 2～3 m， 外径 3 8 ram 的摩 攘 锚 杆。 其 主要技 术经济 指标亦 见表 2 。 表 2 采矿 方法主要 技术经济 指标 采矿方法 全 酷 房 雠 下转第 2 9 页 维普资讯 第 2 5卷第 6期 化 工矿山技 术 原 矿 ‘ 细 度 。 。 矿浆浩度 。 书哥 一 H , 4 160 0 g lt p H 6 ．5 2 } c s 1 2 0 g ／ l N a s 1 6 o o g ／ t 圭 兰 匦 旦 堕 苎 睦 旦 堑 圭 r } 丁 黄 药1 2 0 g t l F 铁 同 收 率 2‘ 2 油 6 0 g ， 【 1 ’ ／ 收率 9 2 9 5 ％的较 好 指标 。 由试 验 可 知， 要 使 铁精矿 中含硫 O ． 5 ％， 浮选 添加活化剂的种类 和用量至关重要 。硫 酸铜 和氟硅酸钠除对磁黄 铁矿 有活化 作用外 ， 对 矿 泥还 有较 强的分 散作 用。 有清洗 硫化物颗粒表 面的作用 ， 提高 了磁黄 铁矿的浮选活性 。 3 0 0 2 原 矿 中 含 F e S i 03较 高， 它 用常规 选 矿 图 3浮 一磁开路 流程 条件及结果 5结语 1 山东莱州铁矿采用浮选 除硫， 添加硫酸 铜和 氟硅酸钠活化磁黄铁矿 ， 扫选尾矿再 磁选 ， 获得 了铁精 矿 品位 6 8 4 2％， 回收 率 5 6 ． 4 1 ％， 铁精 矿中含硫 0 ． 4 2％； 硫精矿 品位 3 2 7 4 ％， 回 方法难 以 回 收． 是 磁选 尾 矿 含 铁偏 高 的 原 因。 硫化矿物 中有一 部 分包裹于 磁铁矿 中， 这部分 硫难 以除 去， 也 决定 了该铁 矿 含硫 降到 0． 4 ％ 以下是 困难 的。 3 磁选 给 矿 中硫 的 品位 要控 制在 1 ％以 内， 磁选 后 铁精矿 的含 硫量才 能符 合产 品质量 要求 。 Ac t i va t i o n of s u l p hu r i n i r o n o r e c o nt a i ni ng py r r h ot i t e ’ Li Gui q i 12 He b e i I n s ti t u t e o f T e c h n o l o g y Abs t r ac t Th e p h u r唧 t 朋t o f f in i r o n㈣c 埔‘ e c a n b e de c r e a s e d t o I t h a n O． 5 ％by u s lng c o p p e r s u l f a t e a n d s o diu m f l u o s il ka r e a s a c t i v a t or of p y r r Fo t i t e c o nt a i n e d i n⋯o t ．e I ti sin di c me d t h a t v o p F er s u l f a t e a n d s od i u m f to u s il l c a t e a b e t t e r a c t i Y o f a n d di 嘴 t n o f p y r r h ot k e咄 Ke y wo r ds P y r r Fot i t e o ， S o d i u m fl u o s i fi c a t e ． P y t e ． 上接第 2 6页 5 结语 黄梅磷矿 区地 质构造复杂 、 矿石 P 2 O 品位 偏低、 采矿技术条件多变。多年来， 采矿方法一 直未得到解决 ， 成 为困扰企业发展的主要障碍。 笔者 结 合已采 区段 的实践， 推 荐的 四种空场法 变形方案， 将 有 助 于该 矿 待 采 的 1 7 ～2 1 线 矿段的开采及矿 山的生产衔接。 St u d y O i l mi ni n g me t ho d s f o r g e nt l y i nc l i ne d t hi n o r me d i nm t hi c k o u e Be ds Ho u Ta i p e n g Wu h a n I n s t i t u t e o f Ch e mi c a l T ech n o l ogy Ab s t r a c t B a s e d O F t e p l o r a t io r t 心 a n d∞mKn e d w h t h e p r a c t i c e o f mi n ed b l o c k s ， t h e mi n l哪a Ⅻb e t we e n 1 7～ 2 2 e x o mt i I i n e *i n Hu a n g me i P } mhet e Mi n e a r e d Md ed i n [ 0 t w。 m ining t y p e s -Two mi n ing m } s 一 ∞ m D r e h 蚰 v e mi n i n g me t h o d a n d r 0 ⋯a n d p i l l a r mi n i n g me t h o d a r e a l* o r e e c m n d ed for r e s ol , ng m i n i n g c o nt i n u a nc e Ke y wor ds C o mp r e h e n v e min in g me t h o d ．Ro o I l a n d ． 口d hr m i n i n g r n e th od ． Ro o f c on t r o 1 ． c F o r 维普资讯