金厂峪金矿深部低品位缓倾斜矿体采矿方法研究.pdf

第5 5 卷第5 期有色金属 矿山部分2 0 0 3 年9 月 金厂峪金矿深部低品位缓倾斜矿体采矿方法研究 吕广忠①陈喜有② ①河北理工学院，②金厂峪金矿 摘要针对金厂峪金矿深部低品位缓倾斜矿体，开展了采矿方法回采工艺的研究。提出了不施工切巷和 上山的房柱法采矿方案，并在试验矿块取得成功，为延长老矿山的服务年限作出了贡献。 关键词采矿方法地下矿山缓倾斜矿体 T I g A 河北金厂峪金矿始建于1 9 5 8 年，矿山经过几十 年的开采，近期可利用矿量严重不足。2 0 0 1 年1 1 月向河北省地矿厅申报了“河北金厂峪金矿深部低 品位缓倾斜矿体采矿方法研究及推广应用”的课题 项目，自2 0 0 1 年1 2 月开始在0 2 3 中段8 1 1 2 采场 进行了房柱法在深部低品位缓倾斜矿体中的应用实 践，并于2 0 0 2 年5 月完成，现将应用情况作一介绍。 1矿体分布 河北金厂峪金矿缓倾斜矿体主要分布在1 0 3 中 段8 线至一1 7 中段2 1 线及一5 7 中段和一1 3 7 中 段，共有低品位缓倾斜矿体储量5 6 ．5 8 万t 。其中 1 0 3 中段至一1 7 中段连续存在着一条规模较大的缓 倾斜矿体，它是由1 0 3 中段8 线向南侧俯延伸至一 1 7 中段2 1 线2 0 m 处，再向南变窄变陡，成为急倾斜 矿体。其走向长约6 0 0 m ，水平投影宽约1 1 0 m ，矿体 厚度2 1 0 m 。矿体赋存于Ⅱ一5 脉带底部，受向形 构造控制，形成底部平缓两翼逐渐变陡的形态，两翼 向轴部倾角0 0 ～1 5 0 ，最后逐渐变陡与上部急倾斜 矿体连接。这部分缓倾斜矿体的矿量3 2 万t ，金属 量达1 ．9 6 t 。 2 矿块地质特征 以0 2 3 中段8 1 1 2 矿块采场为例，矿体受向形 构造控制，向形轴部走向2 1 0 。，自轴部分为东西两 部分。东部基本呈现水平状，厚度2 7 m 。西部是 缓倾斜矿体，倾向1 2 0 。，倾角1 2 。，矿体轴部较厚约 7 m ，向西逐渐变薄进而尖灭。矿块水平投影宽度达 1 0 0 m 。整个矿体以石英脉为主，其次是钠长石脉。 石英脉含金品位较高，为5 9 ／t ～8 9 ／t 。8 1 1 2 矿块 地质矿量1 0 2 1 0 t ，品位5 ．8 5 9 ／t 。矿体底板围岩主要 吕广忠副教授河北唐山0 6 3 0 0 9 是斜长岩和斜长角闪片麻岩，其蚀变主要是硅化。 顶板岩石主要是斜长角闪岩，其蚀变有片理化、绢云 母化、钠长石化和硅化。围岩中断层较发育，断层未 切穿矿体，但对矿体顶板破坏严重。 3采矿方法 根据矿体赋存条件，选用房柱采矿方法，回采时 在矿块或采区内矿房和矿柱交替布置，留连续的或 间断的规则矿柱，以维护顶板岩石。 3 ．1 矿块的结构 矿块的划分一般沿走向布置，两勘探线之间的 矿体为一个矿块，矿块面积为4 0 mX 矿体宽度，高度 为矿体厚度。在一个矿块内一般划分为几个小的矿 房进行回采。矿房长度一般为4 0 ～6 0 m 。矿房的宽 度一般根据矿体的厚度和顶板岩石的稳定性确定， 一般为8 1 0 m 。矿柱尺寸连续的规则矿柱宽为2 4 m ，点柱尺寸不小于2 ．5 m 2 ．5 m ，间距为5 ～ 8 m 。 3 ．2 采准及切割 采准切割工程贯彻探采结合原则。阶段运输巷 道布置在矿体的下盘，一般利用下水平探矿沿脉和 穿脉，通风行人天井、切割平巷、出矿巷道、切割上山 一般利用原来的探矿天井，探矿穿脉和探矿沿脉上 山，不再设计工程。如果达不到切割工程要求，才重 新设计工程。当出矿巷道无条件布置在阶段水平 时，即把切割平巷作为矿房的出矿巷道，此条件下的 切割平巷一般沿矿体最低点布置，切割巷道底板即 为矿体底板线，也可不施工切割巷道，而是以6 ～ 1 0 m 宽的采幅直接推进，根据矿体的宽度，一般设计 1 ～2 个出矿溜井。 这样就形成了布置切割巷道和上山与不布置切 割巷道和上山两个采准切割方案，布置切割巷道和 上山的切割方案是较为典型的房柱采矿法方案。 万方数据 第5 期 吕广忠等金厂峪金矿深部低品位缓倾斜矿体采矿方法研究3 一 出矿运输巷道布置在阶段中，自底板运输巷道， 不布置切割巷道和上山两个采准切割方案如图 向每个矿房的中心线位置掘进放矿漏斗，在矿房下 1 所示，出矿运输巷道无条件布置在阶段水平时，采 部的矿柱 顶底柱 中掘进电耙硐室；沿矿房中心线 准巷道的布置为自阶段运输巷道起溜井1 ，溜井与 并紧贴矿体底板掘进上山，以利行人、通风和搬运设 上部出矿巷道 兼作切割巷道 2 相贯通，采下的矿 备或材料，并作为回采时的自由面，各矿房间掘进联 石经溜井从阶段运输巷道运走。其它采准工程基本 络平巷；在矿房下部边界掘进切割平巷，既作为起始 同一方案。二方案的采准布置是结合本矿惯用的房 回采时的自由面，又可作为相邻矿房的通道；行人通 柱采矿法的变形方案，该方案采准工程量小、成本低 风井一般利用原来探矿天井。 在本矿可以得到广泛运用。 I I I I I I I 、『一Ⅳ 图l采准切割方案 1 一溜井；2 一上部出矿巷道；3 一阶段运输巷道；4 一人井；5 一电耙硐室；6 ～问柱； 7 一电耙、绞车；8 一凿岩机；9 一炮孔；l O 一锚杆；l l 一矿房间联络道。 3 ．3 回采 在采准切割工程结束后，即可进行回采。矿房的 回采方法根据矿体厚度的不同而异，当矿体的厚度小 于3 m 时，采用一次全高水平推进，当矿体厚度在3 ～ 6 m ，采用先切2 ～3 m 后一次平压分层回采。矿体厚 度超过6 m 时，可在第一次采切到边界时先放1 ～2 次上采炮，最后一次平压，即平立交替分三到四次回 采。使用电耙绞车运搬时，一般用浅孔先在矿房下部 进行拉底，拉底一般从切割平巷与上山交口处开始， 用Y T 一2 7 凿岩机打水平孔，自下而上逆倾斜推进， 拉底高度为2 ．5 ～3 ．O m ，炮孔排距0 ．8 一1 ．O m ，间距 I ．2 ～I ．4 m ，孔深2 ．O m 。8 1 I 一2 矿块采出矿石量为 1 0 1 5 1 t ，品位5 ．5 6 e ／t 。 3 ．4 回采过程中贫化的控制方法 在回采过程中贫化控制方法主要是合理选择矿 块构成要素尺寸、回采顺序、爆破参数及顶板维护。 当矿体厚度在3 ～6 m ，先切采2 ～3 m ，然后采取光面 爆破方式平压落矿，以控制顶板围岩塌落造成贫化， 使采场贫化率控制在5 ％以下。在回采结束后，采用 扫帚清扫底板或用水冲刷底板回收粉矿，粉矿回收 1 t ／7 m ，粉矿品位为地质品位的2 ～3 倍。 4 经济效益 应用房柱法采矿是开采我矿缓倾斜矿体最有效 的方法之一，它的采准工程量投人较少，工作组织简 单，坑木消耗少，采场通风良好，矿房生产能力高，绝 大部分矿柱均可回收，损失率小，贫化率低，可较好地 保证出矿品位，取得较好的经济效益。因此，房柱法 在我矿低品位缓倾斜矿体开采中具有广泛的推广应 用价值。 下转第1 7 页 万方数据 第5 期李振华等煤的微细观裂纹损伤模型 1 7 作用于煤上，煤在达到强度极限时的损伤程度越小。 因n 总大于1 ，故D 。总小于1 ，这也与实际情况相吻 合。当煤样达到峰值强度时D 。小于1 ，而不是等于 1 ，也就是说，煤样此时并没有完全损伤，仍然具有承 载能力。这也间接说明了煤的损伤破坏机理微细 观裂纹扩展、演化，聚合形成细观主裂纹和宏观主裂 纹，最终破坏。 对于参数A ，由式 9 和式 1 3 可得 A 皂 ￡o 参数A 可称为损伤参数，它是煤中微细观裂纹 损伤与煤的应变之间相关关系的综合反映。 此外，由式 1 1 和式 1 3 ，可得下式 E 8 。一盯。Dc 2 焉产 1 4 令8 。 詈，表示煤样在受载过程中达到强度极 L 限时的弹性变形，则式 1 4 可表示为D 。 竺兰， S o 此时D 。表示煤样达到强度极限时有损伤产生的变 形占煤样总的变形的比例。 令雹。 生，表示煤样变形达到强度极限时的有 8 0 F 一费 效弹性模量，则式 1 4 也可表示为D 。 芋，此 凸 时D 。表示煤的切线弹性模量与达到强度极限时的 割线弹性模量之差与煤的切线弹性模量的比值。 所有的这一切都反映了损伤参量的选择不是完 全唯一的，而且对于同一损伤过程，也可以采用不同 的损伤参量来描述[ 7 】。 5 损伤模型的试验验证 将由式 8 所表示的损伤模型应用于煤样在单 轴压缩条件下的损伤分析。 在R M T 一1 5 0 B 型岩石力学实验系统上对煤样进 行单轴压缩试验。试验得出煤样的单轴抗压强度盯。 及对应的应变8 。分别为6 ．8 5 M P a 、0 ． 0 f 3 4 m ，据此求出 煤的损伤参数A 、n 以及损伤本构方程，如表1 所示。 表1 煤样的损伤参数 弹性抗压轴向 模量强度 应变 M P a M P a 1 0 。3 损伤 系数 A 翼釜 损伤本 东芋 耨舅霾 D ． 1 叫月任 2 2 9 l6 ．8 53 ．44 ．44 ．6 1 0 7 o ．2 3 旷2 1 0 2 9 1 誉4 j 4 ’6 把求出的理论损伤本构模型仃一8 曲线和试验 的叮一8 曲线相对比，如图2 所示。 ￡ 图2 损伤本构模型曲线与试验曲线比较图 1 一理论损伤本构模型口一8 曲线；2 一试验的口一8 曲线。 煤的损伤本构模型的预测结果与实验结果之间 吻合很好，因此，该模型是正确、合理的。 参考文献 1 K r a j c i n o v i cD ，B a s i s t aM ，S u m a r a cD ．M i c m m e c h a n i c a l l yi n s p i r e d p h e n o m e n o l o g i c a ld a m a g em o d e l ．J ．A p p l ．M e e h ．，1 9 9 1 ，5 8 3 0 5 3 1 0 2T z o uD aY u ，C h e nE r p r i n g ．M e s o c r a e kd a m a g ei n d u e o db yao l a c r o c r a e ki nh e t e r o g e n e o u sm a t e r i a l s ，E n g e g ．F r a c t u r em e c h ．，1 9 9 1 ，3 9 2 3 4 7 3 5 8 3L a b u zJF ，C h e nCN ，B e r g e rKJ ．M i c r o c r a c k d e p e n d e n tf r a c t u r eo f d a m a g er o c k ．．I n t ．J ．F r a c t u r e ，1 9 9 1 ，5 1 2 3 1 2 4 0 4 G r a d yDE ，K i p pME ．C o n t i n u u mm o d e l i n go fe x p l o s i v ef r a c t u r ei n o i ls h a l e ．I n t ．J ．R o c k M e c h ．＆M i n ．S c i ．。1 9 8 0 ，1 7 1 4 7 1 5 7 5 刘宝琛，詹哲明，崔志莲．煤受压变形及破坏的试验研究．煤炭学 报，1 9 8 3 2 5 1 6 1 ． 6L e m a i t r eJ ．E v a l u a t i o no fd i s s i p a t i o na n dd a m a g ei nm e t a l ss u b m i R o d t od y n a m i cl o a d i n g ．I n P r o c e e d i n g so fI C M l ，K y o t o ，1 9 7 1 7 尹双明．断裂损伤理论及应用．北京清华大学出版社口 ●三 } ●三 ●} ●} 三[ } ●} ●} ●孓●} ●} 三 ●} } ●} 三 } ●} ●} ’I ●} ●} ■} ‘c ●} ●} ●} 1 } ●兰c ●} ‘ ●E ●三c ●} ●} ●} ●} 1 } } ●} 1 E c ●三 ●E c ●} ●} 上接第3 页 4 ．1 基础数据 矿块地质储量 地质品位 矿石损失率 矿石贫化率 出矿品位 采矿成本 选冶总回收率 1 0 2 1 0 t 5 ．8 5 9 ／t 4 ％ 5 ％ 5 ．5 6 9 ／t 1 0 ．6 4 形t 9 0 ％ 采出矿量 1 0 1 5 1 t 黄金总成本 2 1 6 ．5 万元 4 ．2 总产出计算 1 可获金属量 1 0 1 5 1 5 ．5 6 9 0 ％ 5 0 7 9 5 ．6 9 2 总产出价值 5 0 7 9 5 ．6 9 8 2 形g 4 1 6 5 2 3 9 ．2 元 4 ．3 可获直接经济效益 4 1 6 ．5 2 1 6 ．5 2 0 0 万元 口 万方数据 金厂峪金矿深部低品位缓倾斜矿体采矿方法研究金厂峪金矿深部低品位缓倾斜矿体采矿方法研究 作者吕广忠， 陈喜有 作者单位吕广忠河北理工学院， 陈喜有金厂峪金矿 刊名 有色金属矿山部分 英文刊名NONFERROUS METALS MINE SECTION 年，卷期2003，555 引用次数0次 相似文献10条相似文献10条 1.会议论文 郭金峰 我国地下矿山采矿方法的技术现状及发展趋势 2001 本文介绍了建国50多年来我国地下矿山采矿方法的沿革,并对能代表我国采矿技术发展水平的崩落采矿法、空场采矿法和充填采矿法的典型采矿方法 加以概括和总结,最后对我国地下矿山采矿方法在21世纪的发展趋势进行了展望. 2.期刊论文 郭金峰.Guo Jingfong 我国地下矿山采矿方法的进展及发展趋势 -金属矿山20002 回顾了建国50年来我国地下矿山采矿方法的进展,概括总结了体现我国地下采矿技术水平的崩落采矿法、空场采矿法和充填采矿法,展望了我国地下 采矿方法的发展趋势. 3.期刊论文 尚玉峰 石灰石地下矿山采矿方法的研究 -矿业快报2008,244 根据石灰石矿山地下开采的特点,对其进行采矿方法的初步研究,重点介绍了适应该矿体开采特点的无底部结构水平层状房柱采矿法. 4.学位论文 孙玉全 采矿方法计算机辅助设计系统的研制 1997 5.期刊论文 柴建设.甘德清.徐在强.吕广忠.温军锁.黄玉柱.彭永池.Chai Jianshe.Gan Deqing.Xu Zaiqiang.Lu Guangzhong.Wen Junsuo.Huang Yuzhu.Peng Yongchi 金厂峪金矿难采矿体采矿方法的试验研究 -金属矿山20006 针对金厂峪金矿采空区附近的缓倾斜薄至中厚矿体的回采,开展了采矿方法与回采工艺过程研究,提出了逆倾斜和沿倾斜两次回采并配合加固措施的 采矿方法,确定了合理的采矿结构参数.该方法在试验矿块取得了成功,并正在全矿推广,取得了较好的经济效益. 6.期刊论文 苏永华.颜永国 某地下矿山采矿方法及参数的数值试验研究 -化工矿物与加工2003,3211 在采场结构稳定的前提下,为了降低矿石二次贫化,利用三维数值分析程序,模拟了乳山市金矿深部分别采用留矿法和上向不胶结充填分层开采两种采 矿方法, 得出乳山市金矿在-485m水平以下,上向不胶结充填分层回采方法是首选方案, 并确定了该回采方法的矿房参数. 7.期刊论文 孔庆峰.赵亮.赵春荣 浅谈岩金地下矿山采矿方法的选择 -黄金2001,2210 文中通过分析岩金矿床地质特征、开采技术特点以及影响采矿方法选择的主要因素,并参考我国岩金矿山采矿方法现状资料,对目前我国岩金矿山在 采矿方法选择中存在的几个突出问题进行了阐述,并提出了自己的一些看法及解决改进途径. 8.学位论文 李山存 金属矿山地下采空区危害辨识与风险评估研究 2007 地下矿山开采会形成地下采空区，由于采矿方法、管理措施等的不同，采空区会有多种结构形态，采空区可能导致矿震、空气冲击波、突水、岩爆 、地面塌陷等多种形式的灾害，因此，目前采空区已成为地下矿山主要灾害源之一。本文在调研国内外大量文献资料的基础上，分析总结了地下采空区 风险评估的研究进展、成果、存在的问题以及发展方向，并以系统工程理论、风险评估理论、可靠性理论、经济学原理等为基础，进行了采空区危害辨 识与风险评估的研究，并取得如下研究成果。 1明确了采空区风险评估的相关概念，通过分析采空区风险评估的组成，构建了采空区风险评估体 系的框架模型和采空区危害辨识与风险评估的流程。 2对地下采空区的受力状态及其稳定性进行了理论分析，利用事故树分析了采空区顶板冒落 的事故致因机理，得出了影响采空区安全的主要因素，总结了采空区危害类型和影响范围。 3对采空区危险性、易损性和破坏性进行了分析研究 ，采用能量守恒和转移理论，建立了能量转移事故致因模型，该模型可以定量分析采空区危险性，另外在危险性分析基础上，对采空区影响范围内的社 会经济进行价值核算和破坏损失分析，得出了受灾体易损性和破坏性。通过对采空区危险性和破坏损失分析，建立了采空区风险评估体系。根据风险评 估所得的风险等级，制定了相应的风险控制措施，初步形成了一套较完善的地下采空区危害辨识与风险评估的理论和方法。 利用上述风险评估的 理论和方法，对铜坑矿92号矿体R盘区的42号采空区进行了风险评估，评估结果与实际情况相吻合。 9.期刊论文 刘春波.孙光华.李富平.LIU Chun-bo.SUN Guang-hua.LI Fu-ping 我国地下矿山采矿技术发展及趋势 -河北理工大学学报（自然科学版）2009,312 讨论了我国地下金属矿山主要采矿方法的特点、应用情况、改进情况及应用前景,针对现有的技术基础以及我国经济发展对金属矿资源的需求趋势 ,对未来矿山的发展趋势进行了展望,重点提出了深井开采、矿山环保及综合治理、矿山数字化、智能化等发展方向. 10.期刊论文 谢勤金 地下矿山开采技术及其发展趋势 -科技信息（学术版）200818 地下金属矿山充填采矿法和充填工艺技术发展迅速,崩落采矿法和空场采矿法在工艺技术上也在不断地改进、创新.促进了我国金属矿地下采矿技术 的迅速发展,使部分矿山的工艺技术达到了国际先进水平.本文阐述了我国金属矿床地下开采技术主要现状及进展,并对地下矿山开采技术的发展趋势作出 展望. 本文链接 下载时间2010年3月21日