缓倾斜薄——中厚矿体高效开采技术应用研究.pdf

黄 金 Go L D 2 0 0 5年第 9期／ 第 2 6卷 缓倾斜薄一 中厚矿体高效开 采技术应 用研 究 王志学 ， 郭明春 ， 郭树 林 ， 王 军民 ， 张军胜 1 ． 长春黄金研究 院 ； 2 ． 辽 宁金 风黄金矿业有限责任公 司 摘要 为 了满足 辽 宁金 凤黄金 矿 业 有 限 责任 公 司杨 树金 矿 扩 建后 5 0 0 t ／ d生产 能 力 的 需要 ， 针 对缓倾 斜 薄一 中厚矿 体进 行 了高效 开 采技 术 的 综合 试 验研 究。 文 中重 点介 绍 了采 矿 方 法 优 化研 究、 控 制爆 破技 术 和锚杆 加 固顶板 围岩技 术等 在 该矿 的试验 应 用情 况 。 关键词 缓倾斜薄一 中厚矿体 ； 采矿方法 ； 控制爆破 ； 锚杆 中 图 分 类 号 T D 8 5 3． 3 21 文 献标 识码 B 文章 编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 5 0 90 0 2 6一o 6 1 引 言 我 国黄 金矿 山 以薄一 中厚矿 体居 多 ， 地 下开 采技 术水 平相 差很 大 ， 高 效 开采 技 术 的应 用 还不 普 遍 ， 有 些 矿 山生产 技术 也有较 大 的提升 空 间⋯ 。 杨 树金矿 属 乡镇企 业 ， 始 建 于 1 9 9 7年 ， 生 产规 模 2 0 0 t ／ d ， 投 产后 亏损 经营 。2 0 0 1 年 9月 与 中 国黄金 集 团公 司联营后 ， 成 立辽 宁金凤 黄金 矿业 有 限责任公 司 下 简称 金凤 公 司 ， 中 国 黄金 集 团公 司控 股 ， 属 股 份 制企 业 。改制 后 ， 实施 了改 扩 建 工程 ， 生 产规 模 扩 大 到 5 0 0 t ／ d ， 2 0 0 3 年 8月建 成投产 。 原杨 树金 矿 回采作业 存在 生产 能力 小 ， 爆 破 自由 面条 件差 、 效率 低 ， 矿 石 大块率 偏高 等 问题 ， 难 以满 足 扩建后 的 生 产 规 模 。2 0 0 2年 5月 ． 金 凤 公 司与 长 春 黄金研 究 院合作 ， 历 时 2年 多 时 间 ， 开 展 了缓倾 斜 薄 一 中厚矿体 高效 开采 技术 试验应 用研究 工作 ， 并 取 得 了显著 的效 果 。 2地 质 概 况 及 开 采 技 术 条 件 2 ． 1 地质 概况 杨 树矿 区位 于华 北 断 块 、 北 缘 辽 东 裂谷 中段 、 大 石桥一 草 河 口断坳 的南 翼 与 营 口一 宽 甸断 隆 的 衔 接 地带 。 区内 出露地 层 主 要 为元 古 界 辽 河群 大 石 桥 组 三段 上部层 及 盖县 组下部 层 。其 主要岩 性为 片岩 、 大 理岩 、 变 粒岩等 。 主要含 矿层 为辽河 群 大石桥 组三 段 五 层 白云石 大理 岩层 ， 该层 在矿 区内 由西 向东逐 渐 变 薄 ， 层厚 4～6 0 m， 主 要 特 征 为硅 化较 强 ， 通 常 不 同 岩 性 接触 部位 多 为金矿 体赋存 部位 。 该 矿床 属于 中低 温热 液充填 型金 矿床 ． 矿石 以含 金 黄铁矿 为 主要特 征 。矿床 共探 获 6条 金矿 体 ， 其 中 1 号 矿体 为 主矿体 ， 也是 本 次 研究 的对 象 。其储 量 占 矿床储 量 的 9 8 ， 5 ％。 2 ． 2 开采 技术 条件 1 号 矿体 含矿 岩石 主要 为 硅 化破 碎 蚀 变 岩 ， 矿 体 呈 似层状 产 出 。并 与层 理呈 小角 度斜 交 ， 受 地层 褶 曲 控制 ， 矿体 在平 面 上呈 “ 一 ” 形 产 出 。以 中部 为 主其走 向 2 8 0 。 ～3 2 0 。 ， 倾 向 N W ， 倾 角 2 0 。 ～3 0 。 ； 矿 体 厚 1 ． 0 2 ～ 2 8 ． 0 5 m， 平 均厚 度 4 ． 6 1 m 。 矿体顶 底 板 围岩 主要为 大理 岩 、 矽 线石 云母 变粒 岩和 黑云母 变 粒岩 。矿 体顶板 矿 岩界线 比较 清楚 ， 底 板 矿 岩界线 大 多不 清 。顶 板 围岩 为大理 岩 时 ， 岩 石稳 固性较 好 ； 顶板 围岩 为 片岩时 ， 片理 层 间多为 石墨 ， 胶 结 性差 ； 顶 板大 面积 暴露 时 ， 易 发生 冒顶 。 矿 岩主 要物 理 力 学 参 数 为 矿 岩 普 氏 系 数 f8 ～ 1 2 ， 矿岩 松散 系数 1 ． 5 ， 矿 石密 度 2 ． 6 4 t ／ m 3 。 3 采矿方法试验研究 3 ． 1 普通 全面 采矿 法存在 的 主要 问题 矿 山 自投 产 以来 ， 主要 采用 逆倾 向推进 的普 通 全 面采 矿法 原 采 矿 法 开 采 ， 采 场 沿走 向 长 度 一 般 为 2 5～ 3 0 m， 底柱 高度 3～5 m。厚 度 小 于 3 m时 ， 片 帮 回 采至顶 板 ； 大于 3 m 时 ， 分 层 回采 ， 下 分 层 回采 方 式与 小于 3 m的相 同 ， 上分 层打水 平 眼压顶 回采 。 经 现 场 调查 认 为 ， 原 杨 树金 矿 属 镇 办企 业 ． 技 术 力 量薄 弱 ， 回采工 艺 及 参 数 选择 不 尽 合 理 ， 发 现 其 存 在 的 主要 问题 如下 1 片帮 回采 、 爆破 自由面条 件差 ， 炮孑 L 有 效利 用 率低 ， 直 接影 响爆 破效 果 。 2 爆 堆 分散 ， 不利 于 电耙 出矿 。 3 电耙 功 率较 小 1 5 k W 、 能力低 。 4 片岩顶 板不 稳 固 ， 在整 个采 场 回采期 间 ． 工人 均 出入于 采空 区 ， 作业安 全条 件 差。 收稿 日期 2 0 0 5 0 6 1 o ． 作者简介 王志学 1 9 4 9 一 ， 男 ． 吉林松原人 ， 采矿高级工程师 ． 主要从事金 矿采矿技术研究工作 ； 吉林省长春市南湖大路 6 7 6 o号 ． 1 3 0 0 1 2 维普资讯 2 0 0 5年第 9期 ／ 第 2 6卷 3 ． 2 采矿 方法选 择 由于矿体及上盘 围岩中等稳 固， 矿体倾角 l 5 。 一 3 O 。 ， 平均厚度 5 m左右 ， 属缓倾斜薄一中厚矿体， 并参 - 鏖 一I 6 ． 6一 一1 6 ． 6一 一1 6 ． 8 I ’ 一 5 o．o⋯ 一 I 考同类矿山的经验 ， 本着安全可靠 、 经济合理、 生产高 效的原 则 ， 经充 分的 比较论 证后 ， 选择 了顺 伪倾 斜 “ v ” 形工作面推进壁式全面采矿法 见图 1 。 图 l 顺伪倾斜“ v ” 形工 作面 推进壁式全面采矿法示意 圈 I 一人行通风井2 一电耙硐室3 --- F采场溜矿井4 一脉外运输巷道5 一 切割上山6 一 问柱7 -- _ k 采 场溜 矿井8 一副 中段9 一 出矿穿 该采矿法技术关键是 应用抛掷爆破技术， 利用 爆力运搬崩落矿石 ， 使爆堆集中， 提高出矿效率； 顺伪 倾斜 回采 ， 减少 工人 进 入 采 空 区的机 会 ； 采用 自然 矿 柱与锚杆加金属 网联合进行采场顶板维护， 从而保证 回采作业安全、 高效。 3 ． 2 ． 1 矿块 构 成要 素 根据采场工程地质情况， 通过采场结构参数优化 研究 结果 确定矿 块 构成要 素 。矿块 沿 走 向长 度 1 7 m， 沿倾 向长 度 7 0 8 0 m。为便 于 电耙 出矿 ， 在矿 块 沿 倾 向的中部设一分段巷道 ， 将矿块 划分为上下两 个采 场， 每个采场斜长 3 5 4 0 m左右。底柱高度 3 ． 5 m， 矿 柱 尺寸 3 m3 m， 矿 柱间距 8 ． 5 m 。 3 ． 2 ． 2 采准 切 割工程 布置 采 准工 程包 括 中段运输 平巷 、 溜 矿井 、 切割 上 山、 分段平巷、 出矿穿、 电耙绞车硐室及人行通风井。 切 割 工 作包 括 掘进 切 割 平巷 、 切割 井 和 切割 槽 。 首先 ， 在上采场末端 向上山两侧沿脉掘进切割平巷 ， 沿 矿体 底板 掘进 至两 侧 采 场 边 界 ； 然后 ， 在 切 割平 巷 与上山交汇处 向上掘进切割天井至矿体顶板边界 ， 以 切割天井 为 自由面， 将切割平巷上挑 至矿体顶板边 界 ， 形成 切割槽 。 若上中段矿体也采用本方法回采时， 可将上山一 直掘进到上中段采场底柱， 将上中段底柱和本中段上 采场 一起 回收。不 需专 门进行 切割 工作 。 3 ． 2 ． 3 回采工作 3 ． 2 ． 3 。 1 回采 方式 回采工作 ， 顺倾斜方向由上而下在上山两侧交替 推进 ， 工作 面沿伪倾斜呈“ V ” 形布置。为便于 出矿 ， 回采工作面与上山的夹角为 3 O 。 一4 O 。 。矿体厚 度小 于 3 m时， 一次回采 ； 矿体厚度大于 3 m时 ， 分层 回采。 根据矿岩的稳固程度确定上下分层的回采顺序。 1 上行 回采 先采 下分层 ， 后 采上 分层 。4 0 7 和 4 0 8采场矿体为硅质岩， 上盘围岩为盖县组片岩和 大石桥组黑云母片岩时 ， 矿 体稳 固、 顶板不稳 固。先 采 下分 层 ， 顶 板 暴 露 时 间短 ， 不 需要 护 顶 。首先 全 面 拉 底 ， 打水 平 眼落矿 ， 然 后打 上 向眼 ， 挑 顶 回采 上部矿 体。锚杆护顶。矿体较厚时 ， 上部矿体逐层 回采 ， 采 下矿石耙出 3 0 ％左右 ， 利用剩余 矿石作 回采工作平 台， 回采结束后 ， 留在采场内的矿石用 电耙耙 出。回 采上分层矿体时粒岩不受回采工作面的限制 ， 预先打 好上向孔， 然后分次爆破 ， 显著提高凿岩 台效， 在 回采 过 程 中逐渐 形成 矿柱 J 。 2 下行 回采 先采上分 层 ， 后 采下分 层 。3 2 4 和 3 3 6采场矿体为石墨化片岩， 上盘围岩为大理岩 ， 顶板 围 岩稳 固 ， 矿 石 不稳 固 。先切 顶 ． 用锚 杆 或 锚 杆 金属网加固顶板， 然后再 回采下分层 ， 使 回采作业更 加安全。锚杆安装须紧跟工作面按设计网度施 7 - t 引。 为 了使 回采 有 良好 的爆 破 自由面 ， 须 前 于 回采工 作面将上山顶板上挑至矿 岩边界。回采时上分层凿 水平眼落矿， 工作面超前下分层 3 m以上。为使爆堆 集中、 减少飞落采空区的矿石量 ， 落矿炮孔需垂直于 回采工作面， 按梅花形交错布置。靠上盘的炮眼距顶 板 1 5 0 2 0 0 ra m左右， 使靠近顶板的炮 眼布置在同一 平面上 ， 尽量保持顶板完整⋯。 3 ． 2 ． 3 ． 2 爆破 参数 试验 为寻求适合该 矿矿石性质的爆 破参数分别对水 维普资讯 黄 金 平炮 眼落矿 上行 回采 和下 行 回采 的爆 破 参 数 进 行 了 试验 。爆 破试 验条 件 2号 岩 石 炸 药 ， 装 药 系数 0 ． 9 ， 炮 孔线 装 药密 度 0 ． 70 ． 8 k g ／ m， 柱 状 反 向连 续 装 药 结构 ， 孔 口堵 塞炮 泥 长度 0 ． 2 m， 非 电毫秒 雷 管微 差爆 破 ， 分 区束 把连线 ， 复式 网路 。 1 水平炮 眼 落矿爆 破参 数试 验 。为 了使 爆 堆集 中减少 落入 采空 区的矿 石 ， 水平 落矿炮 眼垂 直 于回采 工作 面 ， 按梅 花形 交 错 布 置 。为 了提 高 出矿 效 率 ， 采 用抛 掷爆 破技 术 ， 充分 利用爆 力运 搬 崩落矿 石 。最佳 抛掷 位 置应在 切 割上 山附近 ， 以利 于 电耙 出矿 。爆 力 运搬 崩 落矿石 可能 达到 的距离 ， 由爆 力 抛掷 距离 与矿 石受 动 能和势 能沿 底板滚 动距 离组 成 ⋯。 d dld 2 1 ， 5n ， 、 d l r l r 25 - a n a L ． d 2 s i n 口 5 n w t a n a ／ f e o s as i n a 二 U Ⅱ 式 中 d为 崩 落矿 石 可 能达 到 的距 离 m ； d 。 为爆 力 抛掷距离 n 1 ； d 2为滚动距离 m ； r l 为爆 力作用下 所增 加 的运距 m ； r 2 为重力 运搬距 离 m ； 为 崩落 矿体 厚 度 ， 取 2 ． 5 m； a为矿 体 底 板 倾 角 ， 取 1 5 。 ； n为 爆破 作用 指 数 ， 取 1 ． 5 ； 为最 小 抵 抗 线 ， 取 0 ． 8 m； f 为 阻力 系数 ， 取 0 ． 8 。 计算得 d5 ． O 3 m。 根据抛掷距离 ， 将抛掷炮孔与工作面的夹角定为 9 0 。 ， 抛掷方向为矿体的伪倾斜方 向， 与上山的夹角为 3 0 。 一4 0 。 。根据试验地点矿石的可爆程度， 以及采用 的凿 岩爆破 形式 选取 了 A、 B 、 C 、 D 4组 参数 进 行 重 点 试 验 ， 每组爆 破 2次 ， 各 8排炮 孔 ， 眼 深 2 ． O m， 炮 孔 与 工作 面的夹 角 7 0 。 一8 0 。 ， 眼距 1 ． 1 1 ． 2 m， 重 点标 定排 距、 单位炸药消耗量与大块率的关系见图 2 。 C ● 、 ■ 耀 瓣 世 趟 岳 图 2 水平炮眼排距 、 炸药单耗与大块率的关系 2 上 向炮眼落矿爆破参数试验。眼深 2 ． O m。 炮 眼与顶板的夹角 8 0 。 ， 眼距 1 ． 4一1 ． 6 m条件下， 排距、 单位炸药消耗量与大块率的关 系见图 3 。 3 下分层回采爆破参数试验。眼深 2 ． O m， 炮孔 与工 作 面 的夹 角 9 0 。 ， 眼 距 1 ． 5一1 ． 6 m，试 验 5组 参 数 ， 不 同的排 距 、 单位 炸 药 消 耗 量 与 大块 率 的关 系见 图 4 。 C ● 岂 、 ■ 褒 世 岳 、 将 斗 编委会 ．中国黄金生产 实用技 术【 M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 4 ] 王军民 ． 郭树林 ． 缓倾 斜 矿体采 场顶 板维 护的试 验 研究 [ J ] ． 黄 金 ． 2 0 0 4， 2 5 1 O 2 5．2 8． Re s e a r c h a nd a pp c a fio n o f e ffi c i e n t mi n i n g o f g e n tl y i n c l i n e d t h i n t o me d i u m o r e b o dy W a n g Z h i x u e 。 Gu o Mi n g c h u n ， Gu o S h u l i n ， W a n g J u n mi n z， Z h a n g J u n s h c n g 2 I ． C h a n g c h G o l d R e s e a r c h I n s t i t u t e ； 2 ． L mo n i n g J i n f e n g G o l d Mi n i n g I n d u s t r y C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t I n o r d e r t o me e t t h e r e q u i r e me n t o f Ya n g s h u Go l d Mi ne，Li a o n i n g J i n f e n g Go l d I n d u s t r y Co． ，Lt d wi t h mi n i n g c a pa c i t y o f 5 0 0t ／d，t he c o mp r e h e n s i v e e x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n e f f i c i e n t mi n i n g of g e n t l y i n c l i n e d t h i n t o me d i um o r e b o d y wa 8 c o nd u c t e d．T h e p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e s t h e o p t i mi z a t i o n o f mi n i n g t e c h n i q u e，c o n t rol l e d b l a s t i n g a n d r o o f wa l l r o c k r e i n f o r c e me n t t e c h n o l o g y． K e y w o r d s g e n t l y i n c l i n e d t h i n t o m e d i u m o r e b o d y ； m i n i n g t e c h n o l o g y ； c o n t ro l l e d b l a s t i n g ； b o l t 编辑 邢 万芳 ．} _ { ． } _ { ． } _ { } _ { ． } _ { ． } 斗 } _ { ． { ． } _ { ． } _ { ．} _ { ． } _ { ． } _ { } _ { ． } _ { } } } } } _ { } _ } _ { } _ { } } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } } _ { } _ { ． } - { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } _ { } } _ { } _ { } _ { } ． { } _ { } _ { 中国贵金属 征订启事 是北京安泰科信息开发有限公司提供的贵金属市场报告， 侧重于贵金属市场的信息报道、 价格走势预测 ， 政策法规、相关行业及新技术发展等。面向贵金属及相关行业，为内部资料。为答谢多年来各界人士的支持和鼓励，将在 2 0 0 5年 79月份首次举办促销活动 ，以最优惠的价格 、最可靠的质量为新老客户提供最真诚的服务。 优惠订阅 会员单位 MC用户 ，会议赞助商，咨询客户 3 0 0元， 套 年 ，每增 订一套力 I I收 l 5 0元 ；5食以上 议 非会员单位及新客户8 0 0 元， 套 年，每增汀一套力 I I收 3 0 0元；5会以上另议 订阅 2 0 0 3 、2 0 0 4年过刊7 0 0 元， 套 年．每增订一套力 I l收 2 0 0元；5 会以上 议 贵金属周报告及月度报告订阅 金月度研究报 告 电子版2 x 0元 金周报 电子版6 0 0 0元 银月度研究报竹 电子版2 0 0 0元 银周报 电子版6 0 0 0元 铂族金属月度研究报告 电子版3 0 0 0元 铂族金属周报 电子版60 0 0元 联 系方式 通讯地址北京复必路乙 1 2号二层．北京安泰科信息开发有限公司 邮编 1 0 0 8 1 4 联系人靳湘云 联系电话0 1 0 6 3 9 7 8 0 9 2 8 0 6 7 传真0 l 0 6 3 9 7 1 6 4 7 E ma i l j i n x i a n g y u n a n t a i k e ． c o m 网站 w w w ． m e t a l c h i n a ．c o rn 开户行 建行北京金安支行 账号6 5 1 0 0 0 8 0 4 2 6 1 0 0 6 5 1 9 9 收款单位 北京安泰科信息开发有限公司 汇款请标明 “ 中国贵金属刊物” 维普资讯