空场采矿法采场的矿柱回收.pdf

2 0 一 空场采矿法采场的矿柱回收 簪 关 ■ 词 空 琦 采 矿 法 拄 ． 笮 t 矿房回采情况 1 ． 1 盼段空场分 段采 矿法二一 4 1 ’ 矿体 矿 块矿体 长约7 0 m，倾角60 ‘ ， 平 均厚 度 1 5 m。空场顶板 暴露 面积 7 3 2 m ，上盘 暴 露面 积1 3 7 2 m。 矿柱矿 量 占 矿 块 储 量 的 3 7 ． 9 。 矿柱 回采主要是顶 柱， 矿量 1 5 2 0 0 t ， 占矿柱矿量的 3 8 ． 9 ，底柱 为下 中段 矿房 顶 柱，待下中段回采后回收，结构 参 数 如 表 1 。 裹 1 矿 房 结 构 参 数 裹 l 1 单 位 l m l m l m I m i m I m l形 式 参 数 1 6 0 l 1 o l 4 o 1 1 5 1 B {1 2 j 格 走 向 另外 ，于顶柱上部 1 6 5 5 m水平 以上的 原 露天矿 1 大坑北边坡，存有一块残 矿 体， 至矿房 回采结束后，仍有近2 ． 5 万t 矿石遗 留 在顶柱上部 见圈 1 ⋯ 1 ． 2 VCR 法试奠采场 VCR法试 验 矿 决 矿 柱 区 域 主 要 是 1 8 2 7 m水平 以上 2 ～2 9 4 勘探线之 问的问柱 及 顶柱 ，其 中3 4 2 3 2 5 区域位 于露采底 部 ． 露采坑底标 高为 1 6 4 9 m水平 ；3 2 5 2 9 4 勘探 线 区域为东边坡 延伸部位 ，1 6 3 9 水平以上巳 用无底柱分段崩落法回采完毕，其上都为矿 岩 复盖 层，约厚2 0 2 5 m。三 个 凿 岩峒 室 张生牛工翟 甘肃白银嶂辆7 s 朗 1 矿柱及土部魂矿曩存状 况 中， 1‘ 婀 室 已 采 空 ，空 区 暴 露 面 积 3 5 7 ． 5 m。 ，空 区 体 积1 3 0 4 8 ． 7 m ， 空 区 垂 深 3 6 ． 5 m3 5 凿岩峒 室均 未回采 ． 空 区暴 露面 积分别 为5 2 2 ． 5 m p 8 8 4 m ， 2 、8 ‘ 穿脉 巷道将兰 个峒室 隔开 ． 其间柱厚5 8 m， 5 ’ 蛔 室顶拄厚2 l ～2 3 m。 2 地质赋存 条件 2 T 阶 段空场分 段采矿 法采场 4 1 矿体位 于露天大坑 采场 坑底 下盘， 上起1 6 8 0 m-*平 。下延至 1 5 3 5 水平 以下 ，矿 体产于石英角斑 凝灰 岩 中， 平均厚度 t 4 ． 9 m， 矿石为浸染状黄铜矿，遇 水 软 化、粘 结， ， 9 ． 6 ，平均 品位 1 ． 5 8 6 ，围岩， 5 ～8 ， 矿 房矿量 l 0 ． 3 2 万吨 。 2 ． 2 V C R法采场 ％ 一 维普资讯 21 矿体上下盘均为石英角斑凝灰岩，中等 稳固，， s ～8 ，矿石为浸 染 状 黄 铁 矿， ， 8 ～1 0 。地表受露采大孔径爆破的影响， 裂 隙深约2 ～3 m，裂 隙中充填 松软 泥状物， 并有露天采场坑底 积水渗入 因地表滑坡影 响，1 6 3 9 m水平以上局部矿石未采 。矿柱矿 量9 ． 4 6 万t ，品位2 ． 4 2 2 ，上部 覆 盖 崩 落 矿 石6． 7 万t ，品 位 1 ． 7 1 4 ，总 含 铜 金 属 3 440． 9 t 3矿 柱 回 收 方 法 5 ． 1 布I下盘辟外叵精謦道回收矿蛀 1回收方案． 4 1 矿体矿房甸采后在 1 6 4 7 m水平下盘 布置4 7 m长脉 外凿岩平巷， 在 凿岩巷道 内进 行中、深孔 凿岩 ．炮孔采用 垂直，倾斜两种排面布置 如图 2所示 ． 顶柱 采用深孔 回采，残 矿回收布孔与无底柱 崩 落采矿 法相同，即上向垂直 扇形孔 。同次 爆破顶柱及残矿，顶柱超前 上 部 残 矿 。以 下部空场为自由面分层微差爆破。残矿首先 在靠近下盘微差爆破形成切槽，随后侧面崩 矿， 落矿 约4 万t 。 瞳2 矿柱回收炮程布曩田 圈中 。 小孔●1 6 ’应为 小孔寺 6 0 。． 2凿岩参数。琐斜排面为三排，排 面倾角分别为5 ‘ ，1 2 、 1 9 ’ 。各摊面内孔底 距2 ． 5 m，孔径 1 0 0 ram。三 排面 内 炮 孔 孔 底距 相距2 ． 6 m。垂 直 排 面 共2 6排 ，排 距 1 ． 6 iT t ，孔底距1 ． 4 ～1 ． 6 m，炮 孔 直 径如 0 ZI l n l ，平均孔深1 7 ． 5 m，崩矿量 ． 7 7 t ／ m． 残矿回收采用小抵抗线大孔距布孔参数排 距1 ． 2 m 切剖为1 血 ，孔底距1 ． 8 ～2 ． 4 m． 炮孔密集 系数1 ． 5 ～2 ． 0 ，炮孔直径 6 0 mm， 崩矿量4 ． I t ／m． 3顶柱残矿崩落方式。顶柱爆破根 据现场实际 分为 东、西两 区。首先爆破 东区 矿房 中间～5 5 o 勘探线人材井 ，为 上 部 残 矿回收创造条件， 然后爆破 西 区。两 区均 以下部空场为自由面，采用非电导爆毫秒延 期雷管由下向上分三层微差爆破 如图 3 所 示 。根据矿房 圆采爆 破经验，三层雷 管段 数为I东区2 、4 、6 段 ，西 区8 、1 0 、1 2 段 ， 同段 爆破 层厚度 3 ～4 m。1 6 5 5 m水平 以上残 矿回收也分两个区进行多排同段截差爆破。 一 区在矿体下盘作为拉槽区，二区为大量落 矿 。取厚 宽比值0 ． 7 ，即 同段爆破 层 厚 度 3 ． 6 m．炸 药采 用粉 状铵橙蜡 炸药。装 药 系 数为蕊柱0 ． 4 7 ，残矿回收o ． a 5 。爆破冲击 波影 响范 围4 0 0 m质 点振动速 度4 5 c m／ s 。 在爆破前空场底部矿石垫层厚度1 0 m，用以 保护底部结构．起爆方式为起爆 弹 孔 底 起 塌。 ． 为了保证矿柱 回采效果，在矿柱爆破中 采用 孔底 孔 中设起爆弹 圊段起爆．采用这种 方 式可 以缩短孔 内炸药反 应时 间，增强爆破 能量，达到充分破碎大块及放顶的目的。 5 ． 2 采用 “ 九 越方式回收矿柱 在空场采矿法中常见的矿柱回收方式是 一 个问柱和同柱两翼的各半个顶柱，呈 丁 型。我矿 在井 下东部采用VCR法采矿方 法， 受地表露采大孔径爆破的影响及1 6 3 9 m水平 以上采甩看底 柱采矿法回收矿石 留有残矿， 绐矿拄回收带来困难，因此回收矿柱采用不 同方法两次回收．首先以1 采场为 独 立 单 元进行回收， 回收 矿柱矿石 2 ． 2 3 9 万t ．平均 品位2 ． 2 7 2 ，台铜4 7 9 ． 0 8 t 。在采空场左侧 间柱 内沿空场走向布水 平深孔， 在右侧 回采 巷道内端部和 中间各布置一个切槽，并布置 密集排位 排问距0 ． 6 l“d中深孔充分 控 制 间柱和顶拄矿量．以空场为基础 三 面 布 置 中深孔， 成 门 型 ， 充分控 制 门 字型矿柱矿 置，分解矿柱应力．左侧问柱，切割槽 首先 一 一 山 一 疆 一 ～ ～ 。 维普资讯 22 崩落，然后 回 收右侧间柱及顶 柱矿量。 2凿岩参数。本敬爆破区域在东部 1‘矿体 1 6 2 7 m水平2 8 5 3 0 3 勘探线之间， 爆 区总长约 4 8 m，宽 1 8 m。覆盖 平面 面积约 8 5 0 m 。设 计 施 工 中 深 孔 4 5 9 l m， 深 孔 1 5 3 m。切割工程 中深孔 排 距 1 1 2 1 ，孔 底 距 1 ． 6 ～ 1 ． 8 m。右侧0 ‘ 进路布置 中深 孔 排 距 1 ．2 m，孔 底距1 ． 8 ～2 ． 2 m。用 以控 制 顶 柱 矿量 。然后 在 1 ． 2 m排位 中间布置 炮 孔，进 一 步 控制 间柱矿量， 其排 距变为0 ． 6 m。 3 矿柱崩落方式．由于 1 ‘号采空 区已被 中深孔三面 环绕，首先崩 落 左 衡 间 柱 ，切割槽， 然后再依此 自由面 落0 进路， 分三步采 用微差非 电导爆管 ，孔底起爆 回收 顶 柱及问 柱。 ’ 3 ． 3 夭井 、’ 峒生、 回果平 巷联 合固牧 1回收方法。VC R法采 场 3‘螭 室宽9 ． 5 m 高4 ． 5 m、’长5 5 ，5 峒室 宽、 高与3 ‘ 相同，长为7 2 m邻近5 ‘ 蜩室的8 ‘ 穿 脉巷 遭顶 柱宽 1 7 m， 厚2 1 ～2 2 击。 该 区域矿 柱 的赋存地质条件较 l 峒室复 杂 ，矿 矿 量 7 ． 2 3 万t ，品 位2 ． 5 1 ％，共 含 耐 l 8 1 3 ． 4 t 。 为 了确保充分 回收矿柱 ，采 用天井 、药室 和 下盘回采 凿岩平巷联合回收方式，共 布置顶 柱凿岩夭井 9个，8 ‘ 穿脉内为1 ～4 夭井， 2‘ 穿脉 巷内为5 ～ 9 天井， 哭井高度为8 m 先天井后 峒室钻 凿水平 、倾 斜 中深孔 用以控 制顶柱矿 量}在8 、 2‘ 穿脉巷内施工 垂 直 扇形 孔， 控制局部顶柱及全部 问柱 矿量}另 外在 3 垌 室下 盘脉外4 m处 上 掘6 m措 施 天 井 ，向5 峒室方 向拉开 1 0 m回采 凿岩巷道 ， 井进行深孔凿岩。对同柱局部采用药室爆破 回收 见 图3 所示 。 ～ ’ 2 凿岩参数。夫井凿岩垌室内布置 放射状 中深孔 ，两 翼对角 凿岩， 孔 底 排 距 1 ． 5 ～1 ． 8 m，排内孔底 距 1 ． 4 - ． 1 ． 8 m。 3 凿岩 垌室与 5 垌室间下盘 脉外凿岩巷道 用 1 0 0 mm垂直 扇形 深孔，排 距1 m，孔 底 距 田 3 YC R 采场矿 柱回收一 破布 孔 l 一 天井茸岩t wo “ 2 一B 穿脉巷氆3 5 ‘ 蕾岩 崛室 4 一间柱营岩垌室5 一营岩峒室6 --下盘回采平巷 7 一天井凿岩垌室B 一2 穿脉巷遭0 1 ‘ 营岩蚵室 1 0 一 O 凿岩平巷 2 ～ 2 ．4 m。穿脉炮 孔 排 距 1 ． 2 m、孔 底 距 1 ．8～ 2．2 m，打孔为1 ． 5 4 万m，其中大孔 径 1 6 4 0 m 每 12 1 炮孔承担矿量4 ． 7 f ／m。 3 矿柱崩落方法。根据地质赋存条 件，起爆顺序 分为4 步骤 。首先选 3 、5 之 间的脉外回采巷道为突破口，以1 6 3 9 m巷道 底柱区域的炮孔为切巷起爆，然后崩落下盘 回采巷， 随后 以此 自由面 崩落天 井凿岩 蜩室 及穿脉的顺序 。 4矿 柱 回 收 安 全 的防 护 措 施 4 ． 1 人 工强 棚崩 落圈岩充填空 区 矿山地表允 许陷落，围岩崩落空场 破坏 后不影 响矿体 正常开采 。另外围 岩 相 对 稳 固，再有在一定时间内保持空场暂时稳定的 条件 。 即使如此 ，矿房采 空以后也 必须尽 快回 采 矿柱，并 在回采矿 柱 时， 预先考虑空 区处 理，必要 时矿 柱爆 破 的同 时人工 强制崩落围 岩 。我矿4 1 矿体 在矿柱 回收之前 ，首 先 计 算出边坡自然塌落范围 在此范 围内进行空 区处理． 分别在 1 6 6 7 m水平 ， 1 6 8 0 m水平 掘进 回采凿岩巷道，进行中深孔施工 图 4。 爆 破时先 崩落矿柱边坡 矿岩 ，形 成矿柱 回收 后 的空区围岩自然静止 角，为下 中段 回收创 造 了 良好 的条件 。 4．2 中段运输巷安全防护措施 矿 柱回收爆破规模 大，地震 波和冲击波 直接影 响施 工安全 。为 合理 确定 安全范 围， 维普资讯 23 田4 4 l 矿体人工翟啊囊落 ■者磺防边坡塌藩 采取必要的防护措施 。以VC R 法矿性 回 收 为例。 根据地震波的破坏临界振事，结 合我 矿 的矿岩条件以及历次较 大规 模爆 破经 验 ． 当垂直质点振速不大于3 o c m／s 时，巷道不 会出现明显破坏，即在球面半径4 0 m以外不 会有巷道破坏 的现象 。边坡 上的毛桥 、制备 站距 爆破 中心 垂直距 离2 O o m，据地震 波 计 算，对两处设施没有 影响．I 1 7 m,1 6 2 7 m 危害区域巷道均砂石充填草袭垒墙防护 图 5 ．1 5 9 5 m水平中段运输平巷是防护 的 重 ’ ～1 I - --卫 、3 田5 巷道防护墙示毫田 l 一草袭 2 一油捕；3 一注油孔 点，在VCR法采场底 酃5 条出矿 巷道端部 采 用每道墙 用甄遭油 桶入水垒劫， 中间设有 麦 草袋作为缓冲屠． 1 采场底部为空场， 顶柱爆 破 点装药量 l 8 ． 9 t ，经爆 破后 检查，二 中 段 f 1 5 9 5 m水平 运输巷上、下措 脉 以 及 供 风、水、电等设施完好。实践证明，这是一 种简便易行，缓冲效果好的防护措施．底柱 采 甩预留矿石垫层的防护措施，确保了爆破 的绝对安 全。 4 ． 5 强化出矿蕾理睁低二次贫化损失 矿 柱爆破后， 大量围岩混入矿石，为 了 降低出矿过 程中的贫 化损失 ，必须进 行均 匀 放矿 。采 用振动藏矿 ， 指定专人 负责 ，设 立 放矿管理机构，编制放矿计划、图表，制定 管理制度 ，按 指令作业 。同时认真搞好出矿 品位 ，实行 动态管理 ，使出 矿贫 损得 到了有 效 控制 。’～ 5 主要技术经济指标 深 部铜 矿在空场 法的矿柱回 收和空 区处 理 中， 由于在回采方法 ，工 艺等方面，应 用 孔 底起爆 、多排 同段爆 破新技术 ，充 分回 收 矿 山资源 ，强 化出矿管理，有效降低二 次 益 化损 失，铜金属回 收率迭 到9 1 ． 5 ，增 加 了 矿山经济效益创益8 0 4 ． 0 7 万元 见表 2． 寰2 主 萎 技 术 经 济 指 标 经济指鞴 指标名称 单位 空鹭落 VC R 矿岩覆盖屠 爰矗矿 回收 矿柱矿量 万吨 1 ． 5 2 g ． ‘ 6 5 9 ． 1 8 跑真品位 1 ． 5 8 6 2 ． ,A 2 1 ． 6 1 9 盒 属储量 吨 2 ‘ 1 ． 0 7 2 2 9 2 ． ,5 6 2 1 5 ,1 1 ． 7 损 失 事 1 3 ． 5 7 ． 8 贫 化 率 8 ． 5 6 】 2 唪 舞 出矿石晶位 1 ． 4 ．5 1 2 ． 2 拍 1 ． | 杀出矿石古镉 吨 2 ∞． 5 5 2 2 1 5 3 ． 2 0 8 1 3 5 ． 8 大班产 峨 8 ． 5 5 一茯炸药单耗 公斤／ 吨矿 6 5 0 ． ,1 4 次炸药 单耗 套斤／ 咤矿 0 ． 1 8 0 ． 1 5 r石品位计债 元／ 吨锕 4 5 0 0 4 9 7 5 4 5 0 0 矿石产值 万元 0 9 ． 2 1 0 7 1 ． 2 6 l 0 ． 5 6 泉矿单位茂奉 元 盯． e 1 e ． 5 e ． 5 莱矿总成本 万元 7 2 ． 6 7 | 5 9 ． 0 5 | ‘ 5 ． 2 3 采r 剩鞠 t内部 万元 2 6 ． 5 3 6 1 2 ． 2 1 1 6 5 ． 3 3 6结 束语 在空场采矿法中矿柱矿量所占比重大、 维普资讯 2 4 诎 一 。 竖井安全矿 柱回采 的研究 ． ． 7 『 ／ 4 桓仁铜锌矿 一 I提 要 氲 仁 矿 竖 井 压 矿 1 2 8 ． B 6 万 t ． 通 过 对 矿 山 地 质 调 查 ． 采 空 区 稳 定 分 析 ． 岩 体 直 力 铡 量．确定了岩侔设计强度，提出采用房拄}击回采矿井的方案 ．用边界元 ．有限元数值计 算 ．确定 了各项回栗参数．现巳栗下矿君2 9 万t ．经地医观谢结果丧碣 柱内岩俸丘力 ．盅壹 ，证移 均 控 二 回 采 靛 7 杉回莽 砖 竹 镝 1茁曹 桓仁 矿现有两个生产 坑 口，向阳坑和松 兰坑。向阳坑的 7号 竖井 、 2号 竖井 、 中央风 井三 井矿柱 压矿 7 。 ． 万t 。松 兰坑的主 副 井 的矿柱 压 矿5 8 ． 1 5 万t 。合 计1 2 8 ． 8 6 万t ，有 用金属价值迭1 ． 7 亿元 1 9 9 0 年价格 ． 为了衔接生产，桓矿急需回采竖井安全 矿柱，并 要求井柱 面采 后，竖井 能继续生产 2 O 年 。 桓仁矿与东北大学合作，分析研究其地 表 陷落状态， 对现有空 区进 行调 查， 开 展工程 地质研究工作，进行岩石力学参数泓量、岩 体应力测 试， 有限 元和边界元计算 ， 提 出房 柱 法并事后 甩废石充填 矿房 的井柱 回采 方案． 上述方 案实施后 ，对井柱进 行了位移 ， 应 力、声 波监测 ；三 年内，向阳 坑动用 了l 6 个 矿块，采下矿石2 1 ． 9 7 万t ，松 兰动用 了 6 个矿块，采下矿石7 ． 0 9 万t 。回采率松 兰 达 到5 9 ． 6 ，向阳迭6 6 ． 4 ％。监测 结果表 明。 李锡撼尉教授沈阳市和平区文化 瞎邮编1 ] ． 0 0 0 6 安全柱内应力、应变、位移均控制在允许范 围内，井柱安全可靠。 2 扭 仁铜 锋矿开采 现状 1 开采技术条件．桓矿是典型的矽 卡岩 多金属矿 床 。矿体主 要产 于燕山 耀 中性 闪长 岩与 寒武系灰岩接触带 中，矿 化极不 连 续 、矿体 分棱 复合现象 较多 上部矿化带迭 2 O 0 m左 右 。到深部 分枝 复合现象明显 减 少 并逐步 归为接触带 ，矿 化 范 围 2 0 ～3 0 m左 右 。矿体 上盘为石灰岩 ，下盘为 闪长 岩 北 北 东向构造 为成矿后岩 脉侵 入通 道，对矿体 的完整 性起破环作用 ．矿体 走向北 西 、倾 角 60 ～ 7 O。 向阳坑井田面积0 ． 9 k in J矿体走 向 长 度1 2 O O m，延 深 6 0 0 m 一4 3 0 m阶段 ．橙 兰井田面 积0 ． 8 k in ，矿体走向 长发1 5 0 0 m、 倾斜长度8 5 0 m一6 0 0 m阶段 。 2 矿床开拓。桓矿西坑E l 均为平硐 官竖 井联 合开 拓 。向阳坑副井 在井 田西翼 ， 回收难度 高，通过六年来 的生 产实践，我矿 在特定开 采技术条件下，采取 了多种有 效地 回收方法 ，充 分回采了矿柱矿量，积累 了一 定 的实践经验 。在回 收矿柱 的同 时，对边角 残 留矿石进 行回收，为矿山增创 效 益9 6 9 ． 4 万 元 。 今后 ，我们还 应坚持因地制宜选择 矿柱 回收方法，降低生 产经 营成本，回 收矿 山资 源，提高矿 山建设经 济效益 。 维普资讯