乌恰雷黄铜矿床的综合法开采.pdf

f l ， 一 } 根据乌拉 恰雷矿床的露天开采深度为地表以下 3 2 4 m。 地 下开 采深 度 限定 到 4 6 0 m。大 部分储 量 8 0 ～8 5 分 布在露天 矿坑底 以下 6 0 ～ 8 0 m， 其余储量则分布在露天矿帮内。 已完成 的工艺问题 ， 但还未解决分布在过 渡带 的露 天矿附近矿石的开采工艺问胚 。寻求过渡带 的合理开采工艺方法是急待解决的课题 ， 因 为这关系到矿山开采效率问题。 囝 1 乌恰雷矿床的联台法开采 1 一地 开果起点的露天矿边界 2 一露天 矿的极限边界} 3 _ _ 人工顶柱 I 一 人工顶挂 F部的矿房 回采 I 5 临 时矿石顶挂 下部用地下采矿设备的矿房叫采 - 6 一临时矿石顶柱下部用蹯天设 备的矿房回采 动的钻机工作在很高的压力 水头之下 ， 可 以 有效地利用水力资源， 并可获得很高的凿岩 效率且能降低噪音及更好地控制采场温度 ． 在工作环境上占有优势。但是水力驱动的钻 机造价昂贵得多， 且不太可靠。 尽管这些问题 都将随着技术发展而得到解 决． 但许多建成 的矿山， 尤其是无盈亏矿山， 都不太愿意转而 使用水力驱动的钻机 。 B o a r t L o n g y e a r S E C O已经设计 出新一 代的气动钻机 ， 使得气动钻机的性 能接近水 力钻机的水平 。No v a 7 0 便是这新一代钻机 的排头兵 。它结台了某些液压钻机技术中最 现代化的设计原理， 是一种性能好、 重量轻的 机器 ， 它可产 生 3 ． 5 k W、 5 3 Hz的冲击 能， 气 压达到 5 5 b a r 。由于重量轻 、 体积小， 为保证 该机能够产生必需的功率输出。此外采用了 一 套独立的旋转机构将高速马达与螺旋齿轮 箱联系起来。 六个月高标准的现场钡 I 试 ， 紧接 着十三个月的连续生产作业表明， N o v a T 0 不 仅在性能上超过了 B o a r t L o n g y e a r S E C O公 司最 畅销的 s 2 l 5 一南非使用最广泛的气动 地下钻机 ， 而且显著减少了对维护的需求。 两 台 No v a 7 0 钻机可以完成三 台标准回采作业 的 2 1 5的工作 量 ， 在两 次维 修 间隔 之 间， N o v a 7 0的工作速度比 2 1 5 快三倍。 S 1 G瑞士工业公司采用其气动气腿予技 术来破碎岩面。这家公司坚持认为其P L B 2 8 气腿子钻机是世界上噪音最低的凿岩机 ， 噪 音水平仅有 1 0 2 d b ， 而且振动很小， 平衡也不 错 ， 操纵亦很容 易。S I G的新型下 向凿岩机 P L B 1 8 型 ， 是 用同样的模具铸造出来的。 WME 1 z --0 2 5 0 I 智 陈新明 维普资讯 应 当用地下法开采的矿体下部沿子午方向延 伸， 倾角为 8 0 。 ～8 5 。 ， 长 1 , O O m， 平均厚 6 0 m。 矿石为普氏硬度系数 f I 1 ～l 5的致密硫化 矿 ， 围岩为 f l O ～1 5 的辉绿岩 、 辉绿玢岩和 凝灰角砾石 寻求合理的开采工艺方法预先 必须系统确定矿床联合开采方案。 预先决定选择过渡带某种开采工艺的重 要因素之一是必须将地下开采与露天开采空 间隔离开来 。空气通过崩落带 、 空矿房、 矿柱 和充填体中的裂隙或者钻孔渗入地下巷道将 会破坏矿 山通风制度 ， 而涌水可能会造成事 故 。 过渡带乃是分布在受露天开采和地下开 采相互影响的矿床范围内的一部分矿体 可 以把过渡带看作是分布在露天矿坑底的第一 个分段 分段回采时 或第一个阶段 阶段 回 采时 范围内的矿体 。 开采这部分矿体的矿量 后， 即可认为排 除了露天空间的不利影 响和 已经完成过渡。 针对 乌恰雷矿的条件 ， 可能有三种方式 从露天开采过渡到地下开采 ； 1 、 在以不同方法形成的人工顶板下部用 胶结充填法回采矿房 ； 在露天矿坑底直接浇灌混凝土 ， 其强度 为 5 MP a时， 顶柱的计算厚度为 6 m； 在坚硬稳固的矿体中可用参数为 8 9 m 的矿房法开采露天矿下部的矿量 ， 而在松软 不稳固的矿体中可用 4 4 m 的水平分层胶 结充填 法开 采这 部分 矿量 ， 在强 度为 4 ～ 1 6 MP a时人工顶柱的计算厚度为 9 m 随着 分层的开采形成人工顶柱 ， 在其下部开采宽 l 0 ～1 5 m的矿房 。 2 、 在最后开采的I临时顶柱下部用胶结充 填法回采矿房 宽 1 5 m ， 由于露天矿爆破破 坏了矿体 ， 取矿石顶柱厚度为 1 0 ～1 2 m， 大于 计算厚度。 、 3 、 矿石和围岩用崩落法回采 。在此方案 中要在露天矿坑底堆筑 1 8 0 Mm。 岩石 ， 这要 增加额外费用。 1 6 在进行技术一 经 济比较和选择过 渡带最 优开采技术方案时采用 了乌拉尔铜业研究设 计院编制的程序。最有效的方案是在矿石顶 柱下部的矿房回采方案。在开采露天矿下部 南端过渡带矿量时决定采用这种方法 ， 在此， 露天矿开采已达到设计标高 围 1 。 可以采用两种方案中的一种方案 。用露 天设备在露天坑底部穿孔进行露天开采和以 水平分 层落矿 ， 用此方案时可不必掘进凿岩 巷道 ， 从而可有利于提高采矿效率 。 随着 充填 体的 固结回采矿柱 ， 为此， 可使用露天设备 在另一方案 中从地下巷道在 矿房中凿 岩。 最后爆破往矿石“ 底垫” 上崩落顶柱 ， 放 出 矿房 内的大部分矿石后用胶结充填料充填矿 房空区。矿房底柱和留下的崩落矿石放到下 部水平。 对于露天矿下部北端在露天开采和地下 开采之 间留下的厚 6 0 8 0 m 的矿柱 ， 建议用 人工顶柱下部 的矿房法方案 回采 ， 用胶结 充 填房柱法方案回采部分矿石形成此人工顶柱 图 2 。 考虑到露天开采的影响． 对这一方案的 采矿方法参数进行 了详细的地质力学论证 。 在评估矿石暴露面的稳老 雎时绘制 了一 条巷道周围矿体主应力和切向应力的等值线 围 应力场的分析表明， 位于露天矿边帮坡底 投影线下部的巷道 ， 其受力状态最为复杂 在 评估暴露面稳固性 和预测可能的冒落带时取 巷道的这个位置作为主要观测点。根据暴露 的裂隙系评估剪切强度条件表 明， 如果矿体 中裂隙已张开或闭合 ， 则在巷道 中不会出现 抗剪切强度条件受破坏现象和预测不能剪切 断裂现象。 如果矿体裂隙中未填充绿泥． 绢云 岩， 只能在拉力带可能出现断裂现象 ， 也就是 在巷道上部帮壁和顶板出现这种现象 ， 应当 用锚杆支护。如果矿体裂隙中填充有方解石 或绿泥一 绢云岩 ， 则在帮壁上部以及大跨度巷 道顶板会出现抗剪稳定性条件受破坏现象和 预测到可能发生冒落。在这种情况下支护带 维普资讯 厚度应 当达到 l ～1 ． 2 m。 圈 2 用房柱法形成人工顶 板方案 1 2 号盘区 1 一出矿横巷 f 2 通风天井{ 3 --充填横巷 f 4 一充填孔 f 5 一设 计的充填横巷 ’ 6 一承重层的配 筋{ 7 一矿石底垫 ’ 8 倒台阶式矿房 开采 f g 一 1 1 号矿房 的向上梯段 式回 栗 ； 1 O 输送混凝土软管 分析主应力分布图和主应力与切向应力 关系曲线以及主应力和切向应力作用方向表 明， 在巷道高度一定时加大 巷道跨度不会引 起巷道 帮壁岩体的受力状态发生很大变化， 那么， 随着巷道高度的加大帮壁中的应力分 量将呈抛物线关系加大 。 这样 ， 加大露天矿坑 底隔离矿柱下部开采的总跨度将不会导致分 层巷道帮壁可能冒落区的显著增大 ， 因此 ， 不 要求加大支护带厚度。 模拟数据表 明， 由于水平压缩应力集中 在露天矿坑底 ， 只有当暴露面跨度 与境界 矿柱厚度 m 的比为 m 5 ， 亦即当暴露 面跨度大于 1 6 0 m 矿柱厚 3 2 m 时， 才有可能 出现矿体顶柱横向弯 曲和纵向弯曲以及边界 上拉应力显现。以后用露天法开采露天矿坑 底境界矿柱和减小其厚度将导致临界暴露面 的减少 。 因此， 为了避免在矿房顶板出现水平 拉应力， 当临时境界矿柱厚度 2 0 2 4 m 可 能很大时， 适于终止顶柱的形成。 研究表 明， 露天矿爆破引起的巷道帮壁 和顶板的冒落量不仅是爆破参数和爆破距离 的函数 ， 而且也是暴露面大小的函数。 针对矿体和岩体暴露面确定了延期段的 极限装药量。 计算结果表明 ， 当爆破点到暴露 面的距离小于 4 0 5 0 m 时， 必须减小现在所 用的装药量 油 于爆破动载荷的作用 ， 预测到 的顶板 冒落探度可达 1 ． 5 m 由于竖井和主要水平巷道掘进工程的拖 延可从露天矿掘进两条倾斜渡线开拓矿段 。 3 4 0 m水平工业试验区段 由出矿横巷分割成 长 ] 0 0 1 2 0 m盘区 从这些横巷沿垂直方向 回采宽 8 m、 高 8 - - 9 m 的矿房 见 图 2 。 用 工顶{ 由 时 方案 滕 用上向梯段式工作面开采 1 2号盘区的 第一组矿房 2 、 4 、 6 、 8 。 根据充填料的流动条 件 ， 沿矿房底板掘进了断面为 4 ． 5 X4 ． 5 m、 倾 角为 3 。 ～5 o 的切割平巷。然后分阶段将其扩 宽到 B m。 接着， 将矿房上部开采到 9 m高。 采 用 P a r a ma t ie KS - 2 0 5型 台 车 凿 岩 ， T o r o - 5 0 0 D铲运机出矿 。 用撬毛机检查和清理矿房 顶板和帮壁。 应当指出． 用这种方式加固和保 持矿房顶板的稳固性有一定难度。 l 4号盘区的矿房用下向梯段工 作面 回 1 7 维普资讯 采 。沿矿房中心在顶板下部掘进断面为 5 4 m 的切割平巷 然后拉底到 8 m 宽。用长 2 2 m的钢筋混凝土锚 杆按 0 ． 7 0 ． 7 m 网度 支护顶板 。用 P a r a ma fi c K S 一 2 0 5型台车在下 向梯段式工作面中凿岩。矿石运到 3 4 0 m水 平 的转 运点 。 再用 T o r o 一 3 5 D型铲 运机运到 露天矿。上向梯段式回采的劳动生产率为下 向梯段式回采的 I ． 2 3 倍。 这是因为上向梯段 式回采时凿岩和 出矿可 同时进行， 而且 支护 量也小得多。 在下 向梯段式回采 中用 S o lo型 台车 时 可同时进行凿岩和 出矿， 从而可提高凿岩劳 动生产率和整个方案的技术一 经济精标。 在矿房充填前 ， 在矿房底板上铺一层厚 0 ． 5 m的矿石 以便减小下一分段开采中爆破 对顶柱的地震效应 。 在露天矿边帮设．置临时充填站， 将充填 料送至 3 0 0 m 水平 ， 然后直接通过钻 孔充填 采空区的矿房。用水泥消耗量为 3 3 0 k g ／ m。 的胶结充填料充填厚 2 m的承载层 ， 其余部 分贝 0 用水泥耗量为 2 4 3 k g ／ m 的胶 结充填料 充填 此外 ， 厚 2 m的承重层用金属 网强化 ， 沿矿房全宽度铺 5 ～6 排金属 网。 在开采二步骤矿房 1 、 3 时证实 ， 一步骤 矿房 的充 填体 强 度 下层 达 7 MP a ， 上 层 达 4M Pa。 翻 3 在人工顶柱下舒矿房的开采方式 l 一束运输平巷 F 2 一酉运输平巷 ； 卜 出矿横巷 F d 一 凡工顶挂 } s 一加肺层‘ 6 一切割层 ‘ 7 一凿岩横巷 I 8 拉底凿岩横巷 0 一横巷上部矿柱{I ～Ⅵ一矿房开采顺序 预计用 以下方 式 回采 3 8 0 3 4 0 m分段 的矿房 ； 宽 】 0 r n矿房 的长边正交矿休走向布 置 ， 即垂直于形成人工顶柱的已充填矿房布 置 。 按厚度将矿体分成两个各宽 3 0 4 0 m的 东、 西矿带 ， 按走 向划分成宽 3 0 m的矿段 ， 各 有六个矿房 图 3 。 首先开采西矿带的一、 二 步骤矿房 ， 然后开 采东矿带的三 、 四步骤 矿 房 用这种开采方式可保证露天矿边帮有足 够的支撑力而避免发生位移。 采 用有底部结构放矿法开采矿房 这样， 就可保持住布置在五、 六步骤矿房矿柱中的 运输横巷而保证采用端部放矿方式。 从 3 8 0 m l 8 水平拉底凿岩横巷和 3 6 0 m 及 3 4 0 m凿岩横 巷钻凿深孔在矿房中落矿 直接在人工顶柱 下 部掘进 3 4 0 m水平凿岩横巷 ， 由此横巷沿 矿房全宽进行上部切割以降低大爆破对顶柱 的地震效应。 由于箕斗提升井施工的拖延 ， 用 自卸汽车沿瓶斜渡线将矿石运往露天矿 构 筑顶柱时区段的年生产能力为 0 ． 3 Mt ， 开采 矿房时达到 0 ． 6 Mt 。 采用这种联合开采法可提高地下开采过 渡期的生产效率 ， 并可使预定的地下开采期 提前 3 ～4年 。 WME l l --0 2 5 1 张毅 王维德 } 【 ． i 维普资讯