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小型露天矿陡帮开采实践 第六图书馆 1987-1991年赤峰柴胡栏子金矿一直以小露天开采为主,因地质资源的变化,剥离欠帐,资金短缺,生效刀需等因素,而被迫实施陡帮开采 方案,由于采取了强化开采、锚网支护.设置两道设洪沟等技术措施,同时加强采场管理,因此使该矿顺利而安全地完成了采剥工程,并 取得了显著地经济和社会效益。1987-1991年赤峰柴胡栏子金矿一直以小露天开采为主,因地质资源的变化,剥离欠帐,资金短缺,生效 刀需等因素,而被迫实施陡帮开采方案,由于采取了强化开采、锚网支护.设置两道设洪沟等技术措施,同时加强采场管理,因此使该矿 顺利而安全地完成了采剥工程,并取得了显著地经济和社会效益。露天矿 陡帮开采 锚网支护 采矿有色金属矿山部分郑德学 赤峰柴胡栏子金矿1996第六图书馆 第六图书馆 锯 锨 爱 矛 卜 一 ≥1 小 型露 天矿 陡帮开采 实践 ． 赤峰柴胡栏子金矿 提 要 1 9 8 7 1 9 9 1 年赤峰柴胡栏子金矿一直以小露天开采为主。N地质资源的变化、 剥离 欠帐 资金短缺生产急需等原N，而被迫实施陡帮开采方案，由于采取 了强化开 采 锚网支 护 设 置两道 防洪 淘等 拄术 措施 ，同 时加强 采场 管理 、 因 此使 该 矿 顺 利 而 安全 地 完 成 了 采 剥 工 程 ，并取 得 了显著地 经济和 社会效 益 关键 词 小露天陡帮开采强化开采锚同支护 1 前 言 赤 峰柴 胡 栏子 金矿 是 座 小 型 的岩 金 矿 山，1 9 8 7年投产 时采 选生产能力 1 0 0 t ／ d ， 1 9 9 4 年实 施 改扩 建工 程后 达 1 5 0 t ／ d 自 1 9 9 3～ 1 9 9 5年 连续 3年利 税超 千 万元 ，跻 身于 赤 峰 市 经 济 效 益 十 强 企 业 行 列 。 1 9 9 1 年 以 前 由露天 生产 矿石 ，其后则 转入地 下开采 选 矿工艺 是全泥氰 化锌粉置换 ，是座采 选 冶 配套 的地 手国 营企 业 在露 天开采 5年时间里， 由于地质 资 源 变化、剥离 砭帐 、资金短缺、生产急需等原 因而矿 山被迫实施 陡帮开采 因采用 的技术 措施 正确，重视 安全 生产 ，加 强采 场管 理， 因此顺 利而安全地完 成了采剥任务， 为矿 山 取 得显著地经济效益 ，并为以后进一步发展 生产奠定 了基础 。 2地质概 况 1 9 8 2年 完成 矿 区详 查 工作 并 提 交 赤 峰 柴胡栏 子金矿 1 号脉详查 地质报告 该脉走 向长 8 0 0 m， 根据 后期 构造破坏 与查 清矿床赋 存条件 ，1 号矿脉 划分 为北 、 中，南 3个矿 段 。 2 ， 1地层 岩性 挪 德学} r长工程 师内蒙古 赤峰市 邮编 0 2_ 4 0 3 9 矿区出露地层 以太古 界为主，周 围同时 见有 中生界和新 生界地层 矿床 赋存在前震旦 系地层 中矿体 上下 盘 围岩 为石榴 子 石 片麻 岩、 角 闪斜 长 片 麻 岩 、大 理岩及各类矽 卡岩 ，经揭露发现 ，这 些岩石 致密强度 高，节理不甚发育， 或节理 少 、 泥 化 少 。 矿 区属 内蒙半 干旱 大 陆气 候 ，雨量 少， 虽 地表 岩石裸露 ，植被释少 ，但风化程 度不 深 ，仅 3 0 m左右 2 ． 2构造断裂 矿 区内主要 构造 有两 组 ，与成 矿有 关。 对矿体有影 响的断层 有 3条 ；其 中 F 断层 位 于 1号矿体下 盘， 与矿体 走 向基 本平 行 ， 到 矿 体 南 端 斜 穿 矿 体 ， 对 矿 体破 坏 严 重； F 、 F ，断 层 在 矿 体 北 端 ， 对 矿 体 虽 有 破 坏，破碎带 宽仅 0 ． 6～1 ． 0 m, 其影 响不大 。 2 ． 3矿床地质 1 号矿体 的矿石类型为含 金 石 英脉 和含 金蚀变岩 ，主要金属矿物 为褐铁 矿，其次为 黄铁矿、 赤铁矿。 自然金分 布极 不均匀 ，粒 度 很 细 ， 均 小 于 0 ． 0 3 7 mr m 这 是一个 区域变 质热 液后被岩浆热液 叠 加 的金矿 床，总体走 向 NW ， 3个矿段 的矿 体 赋存条件 见表 1 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 l 7 表 1矿体赋 存特征 3 初步设计 矿 山设 计 原 则 是 工 艺 简单 、 操 作 方 便、易管理 、投 资少、见效快 由于 1 号矿 体埋 藏 不深 ，一般 为 1 0～1 5 m, 且 上 宽 下 窄，除南矿段 为地 下开采外 ，北、中两个矿 段先期采用露 天开采。 3 ． 1露天境界确定 根据公式 及初 步确定 的各种 技术经济参 数，计算 出本 矿床 露天 开采 的经济合理剥采 比为 9 r n n 3 而平均剥采 比为 V 5 63 4 7 9 ， 一 一 。。 式 中“ 平均剥 采 比， 肺 一一 露天开采境界 内总岩石量 ，m A 一 一 露天开采境界 内总 矿石量，m] 根 据计 算 结果 并结 合 矿 山 实 际 地 形 条 件 ，确定徭 天采场底平 面标 高为 9 4 5 m。 3 ． 2露天 采场参数 1 最 终边 坡 角 上 下盘分 别 为 5 5 和 4 2。 2 台 阶 坡面 角 上 下盘分 别 为 7 0。 和 6 0 。 3 清 扫平 台宽度2 m； f 4 14 安全 平台宽度 3 m； 5 台 阶高度6 1 r g 6 最小 工作平台宽度 5 m； 7 开段 沟上宽 l 5 m, 下宽 1 2 m； f 8 封闭圈标高 9 6 9 m 3 ． 3矿床 开拓 根 据 小 型 岩 金 矿 山 特 点， 采 用 堑 沟 平硐 溜井开拓方案 。 北 、中两个采场分别各设两条 堑沟， 开 采上部 矿 体，用 电 机车 牵 引0 5 5 m3侧 翻 矿 车运输 矿岩。堑沟标高均 为 9 6 9 m 采 场 封 闭圈 至露 天底 2 4 m 矿 岩 ．采 用 平硐 溜井开拓，平硐 标高9 2 5 m,并分别 每个采场 设矿石岩 石溜 井。 3 ． 4采矿方法 小 型岩金矿 山只能采用小 型采矿 设备进 行 开采 采 用 7 6 5 5手 持 式 凿岩 机 凿 岩， 2 号岩 石炸 药、火雷管一 次点 火爆 破。采场内 所有 矿岩 用人工双轮手 推车 装运。大块 以手 工大 锤 破 碎 并 辅 二 次 爆 破 处 理 。 由于北 、 中矿 段 严格 受地 质构造 控制 ， 属 于石英 脉 及 蚀 变 岩犁 金 矿 床 、 矿 体 与 围岩 界限极 不 明丝 。为减 少采矿损失 贫化，设计 沿走 向推进，横 向采剥 的工 作方法 ．同时工 作 台 阶 数 目只有 1个 ，最 小 1 作 平台 宽 度 5 m, 为便于 手 持式 凿 岩机 的 凿 爆 破作 业 ， 台阶高度 设计 为 6 m。 露 天开采设计采 出矿石量 及金属量见 表 2 表 2 露天 开采矿石量 与金属 量 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 l 8 4投 产后的 生产屯 根 据上 述 设计 原 则 与 要 求， 1 9 8 3年 矿 山对 1号矿 体 北 中两段 开始基 建 剥 离 工 作 在 历 时 3 ． 5年 的 时间 内，在 资金 不 足、 设备 简易等条件下 ，完成 9 6 9 m 封 闭圈以 上 4～ 6个台阶的剥离任务 ，共 完成土石方 3 O 万 ． 并 经上级 主管部 门验 收，于 1 9 8 7年 正式投入生产 。 投产后两个月 ，每 天采出矿石量远远 不 足百 吨，选大于采 的矛 盾尤其突出 ，导致生 产危机 ，主要表现 在开拓矿量 ，备采矿量严 重不足 。这样 给矿山生产造成极大 困难 ，而 造 成此被 动局 面的原 因有如下几方 面 4 ． 1 基 建期资金短缺 建 矿初期 为县 乡联办集体企 业，无国家 大 笔投资， 因而造成基建 资金 严重 不足或资 金不 能及时到位，在基建 期 间，将 9 6 9 m 以 上 采出副产矿石 ，凡大于 5 g ／ t 的块矿大量发 往沈冶、大 冶 等冶 炼 厂卖 掉 ；在 1 9 8 6年 选 矿 试车阶段将 副产 矿石全部吃掉 ，以缓解 资金紧张局 面。据 统计 3 ． 5年 共 卖掉 或 选厂 消耗矿石量 达 6 ． 5万 t ， 相 当于 两 年 的矿 山处 理 量 。 4 ． 2基 建剥离欠帐 在 整个基 建期间， 因资金不足 ，人 员短 缺 ，设备 简易，管 理薄 弱等 原 因，造 成北 中两个 露天采场 的上下盘剥 离工程进展不够 顺 利 ，设有 达到 要 求 的境 界线 。 截 至 1 9 8 7 年，9 6 9 m 即封 闭 圈以上 ，累 计剥 离欠 帐达 1 O万 i r l ． 相 当于整个基建 剥 离量 的 l ／ 5 。这 样造成封 闭圈以上无备采矿量，而新水平准 备工作 时问又长，短期 内难 以满足生产 的要 求 。 4 ． 3地质 资源 发生变化 经 过矿 山基 建 剥 离工 程， 对 1号 矿 体 北、 中两矿段 的实际揭露后发现 ，矿脉沿走 向长度缩短 ，矿 体平均厚度变窄 ，矿 石平均 品位 降 低 9 6 9 m 以 上 矿 石 平 均 品 位 降 至 5 ． 5 g ，比地 质资料提 供 的降低 1 ． 6 2 g ； 矿体 延深也与地质 队提交资料严重不符，特别是 中矿段被后期 岩脉 穿插 ，使 原提 交的连续矿 体分成两 个独 立的小矿段 ，造 成露天采场矿 量严 重减 少。这是投产后 造成 生产严 重危机 的主要原 因。据地质资料分 析，封闭圈 以上 因脉岩 占据矿体空 间的矿石量 ，使矿量减少 8万 t ，金属量减 少 6 5 0 k g ， 相 当于矿山 2 ． 5年 的处 理 矿 量 。 面对上述生产危机 的实 际情况 ，矿 山 当 时只有两条道 路可供 选 择一 是停 产 整顿 ， 把剥离欠 帐尽 快还清，但据矿 山实 际生产能 力，需 时 1 ． 5年 以上 二是 采取行 之有效 的 特殊技术 措施 ，来挽救生产被 动局 面。 5 陡边坡 开 采 实践 经过 深 入调查 ， 详细研 究 ，认 真分 析， 多方案反复权衡 ，并 经 主管 部 门同意批 准， 最终选择实施小露天 陡边 坡强化开 采这一条 路 由于采取 了严 密 的 方案， 严 细 的计划 ， 严谨 的措施 ，严格 的管理 ，因而使 矿山极大 地减少剥离工程量 ，缩短工期 ，全面解决面 临停产 的被 动局 面。 5 ． 1 小露天开采境界重新确 定 5 ． 1 1 圈定后 的开采范 围 北矿 段封 闭圈 以下 采场走 向长度 3 1 m, 最 低 开 采 标 高 9 5 1 m, 采 场 顶 宽 2 0 r r 底 宽 7 m 。 中 矿 段 由 原 设 计 1个 采 场 划 分 为 2 个 封 闭圈 以下 中 l采 场走 向长 度 3 3 m, 顶 宽 1 7 m, 底 宽 8 m, 最 低 可 采 标 高 9 5 4 m；中2 采场 走 向长 度 4 O re, 顶 宽 3 3 m, 底 宽 l O r r 最 低 可采标高 9 4 l m。 设 计 采 场 境 界 与 修 改 后 开 采 范 围 见 图 l 。 5 ． 1 ． 2 陡边坡 采场技术参数 经过修改重 新确 定后 的小露 天陡边 坡 及实 际开采结果 的采场技 术参数见表 3 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 9 一＼ f ． 、 1 文 图 l 小露天 采场 开采境界示 意图 圉中 虚线 原设 计露 天矿 顶底 境界线 实线 修 改后 顶底 境界 线． 5 ． 2 开拓与 回采 5 2 ． 1 开 拓 中矿段 再增 设两个溜矿井后使每个 凹 陷 露 天采 场均有两个 溜井 ，分 别放 岩 与放 矿 。 在封 闭圈范围 内采用 溜井 降段 开 拓新水 平 ， 即每个 采场新水平 的准 备工 作均从废 石溜井 开始 ，用 7 6 5 5凿岩 机下 向梯段 钻 凿倾 斜 炮 眼 ，逐步形 成开段沟 ，用非 电导爆 管起爆系 统爆破 ，人 工手推车运搬岩 石。 溜井降段 时，溜井周 围矿岩采 用缩小抵 抗 线浅 眼爆 破。为避免爆破 时产 生大 块落人 溜 井，造成堵塞事 故，爆破前用废石 先将溜 井充满 ，既 可以起到 挤压爆破作用 ，又可防 止大块 落卡溜井 。溜井放出部分废 石后再进 行下一 个循环作 业。溜井开拓 由下盘 向上盘 推 进 。 表 3 采场 三种 技术参数对 比 5 ． 2 ． 2采 矿 在新 水 平准备 出 来 后 ，沿 矿 体 横 向采 矿。由于台阶高度 与台阶坡面角增大 ，采取 一 次 性推进方式 ，浅 眼凿 岩回采落矿 ，与开 拓一样 ，矿石运搬亦是人 工手推车。 为减 少采 矿损 失 贫化 率 ， 我 们 加 强 了 地质采样 工作 ，并对化验室加 强管理，保证 当天送 样翌 日出化 验 结果 ， 以指 导采 矿 作 业 此 外在采 场 内加强手选，采用 经济手段 奖励 出矿工人 在工 作面手选废 石。采场 内矿 体 中如有脉岩或夹 石穿插，一次性凿岩爆破 使脉岩或夹石崩落块度增大，便于工作面手 选 。 - 由于 在 回采 作业 中采 取 了上 述 多 种 措 施，使采 矿损 失贫化指标大 为降低设计采 矿损失率5 ％，而 实际历年统计平均仅2 ． 3 2 ％ 设计采矿贫化率 5 ％， 实际仅达 3 1 2 ％。 5 - 3 安全 技术措施 在上 述确定的技术方针指 导下 ，为了保 证安全 生产 ，小 露天陡边坡 回采作业 中，有 针对性采取下列安 全技术措施。 5 _ 3 ． 1 季 节 性 强 化 开采 为了防 止 困工 作 台 阶 增 高， 坡 面 角 加 大，特别为 防止未知 的矿岩断裂与顺层节理 出现，而造成整体性 滑坡 和围岩脱落 ，实施 季节 性强化开采 。为避开春季 化冻及雨季渗 水对 采矿作业带来不利影 响，强化 开采时间 安排 在每 年 1～ 3月及 8～ 1 2月 ，多投 人 人力物 力，加 大采剥速度 ，利用每个采 场的 矿岩溜井 ，剥 离与采矿连续作业，提高 了出 矿效 率 。每个 采场出矿效率 由原设计4 o t ／ d ． 提高 到 7 5 t ／ d ， 最高达 1 2 o t ／ a 。 采出矿石通过 溜井 及汽车运输 ，全部 运 往 选矿厂工业 场地 堆存 然后根据矿石不同 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 传 ．人选 前进 行配矿，并保证 选矿 厂连年 满 负荷连续作 业。 5 ． 3 2 顶底盘岩 帮局部锚 网支护 对于所揭武的顶底盘岩 帮，如发现受 地 质 断 裂 作 用 一 般 破 碎 带 宽 度 0 6 1 0 r n 的破 碎带 ，及时采用涨壳武锚杆外加 盎属 网进行 局部 聪合 支护 。 用 2 m长 的涨 壳式 锚杆 ，加 固于 破 碎带 两 倒 的稳 固 岩 层 上， 金 属 网 外 形 尺 寸 长 宽 2 ． 0 1 ． 5 m ， 用 4 mm 钢 筋 焊 接， 网度 0 ． 1 01 。金 属 网 上下重 叠 利 用锚 扦 支护于破碎 带的表面上。 由于采取联合支 护措施，至今金属网 内仍挂住 多块脱 落的围 岩 ，并 未对栗剥作业造 成影 响。 5 ． 3 3 加 强凿 岩爆破 技术管理 采剥 作 业使 用威 力 较 大 的 2号 岩 石 炸 药。为避免 困凿岩爆破 而造成靠 近顶底 盘台 阶坡 面 的岩 石产 生裂 隙，或 出现 超 欠 挖 现 象 ，因此在 回采 作业中加强 了凿岩爆破 的技 术管理。 其 具 体措 施是 顺 着 台 阶 坡 面 角 的方 向，距 离坡 面 n5 m左 右 布置 平行 炮 眼，增 加炮眼密度 ，缩小炮 眼距 离；采用步装药预 裂爆破技术 ，使台 阶坡 面保持 光洁平整 ，提 高其稳固性 5 ． 3 4 重视台 阶及坡 面管理 。 为 保证 路露 天采 场 有 安 全 的 作 业 环 境 ，必须重 视台 阶及坡面管理工作 。除每季 度定期清扫上部各安全 平台外，还对平台落 岩进行不定期清理 ，即遇岩则 扫。 对于每个作 业和非 作业台阶的坡面 ，每 天进行一次例行检 查，一旦发现危岩或 隐患 及时进行处理 。处理方法 是从台阶 上部或 下部 的危岩侧 面，用长撬棍 作业若此法不 灵， 则用 高压水冲 刷 如用水仍冲不掉 ，就 根 据裂 隙或 浮石大小，采用炸药 长导 火线爆 破震 动。总之，台阶坡面检查清理 是一项经 常性工作 确保坡 面光 洁 5 3 5 设 骨I 道 防 水 沟 为避免 露天采场外 汇水面积大而造成 雨 季洪水冲人采场 ，在 整个露天境界 之外设置 一 道 主防洪淘防洪沟的面积 ，深度 与坡度 均按 5 O年一遇 的特大暴 雨量 设计 。 在露天 采场封闭 圈之 内，即凹陷露天采 场上部 安全平台 ，再设一道排 水沟。此沟堤 用碎石粘 土构筑，人工夯实 ，其 目的昆防止 封 闭圈之忙水涌人采场，影 响采剥 作业，危 及 作业台阶与非作业 台阶坡 面的安 全 5 ． 4应用效果 5年来 ，应用陡边 坡技 术对 该矿 床进 行 强化 开采 ，取 得了 良好的效果 ，共采 出矿石 量 1 5 ． 6万 t ， 保 证 了选 矿厂 连 续作 业， 累计 产金 8 6 o k g ．创纯利 1 2 6 5万元 此技术 的应用效 果还有如下 几方 面 ． 5 ． 4 ． 1 大大减少剥离工程量 今 以 中 2采场 为 例，作 图 J的 I I 剖面 图， 此 为代表 ，计算 采用陡帮开采技 术之后减少剥离 工程 量的效果，见 图 2 。 一一 - f ／／ 广 ～ 一 工 一 图 2 I 图中虚 线为 设计界 线 I 剖 面 图 实 线为实 际 开采界 线 根据此采 场原 设计 的剥离境界 与实 际生 产的境界 内剥 离量 对 比， 由于所获得之 矿石 量减步 8 7 万 t ， 致使原设计平 均剥 果 比升到 9 ． 3 ， 具体数字 见表 4 。 通 过 表 4可 以 看 出， 当采 出相 同 矿 星 时 ， 由于 采 用 了陡 帮开 采 技 术 而 减 少 1 0 7 万 r D ． 的剥离量 ，按 当时价格计 算可 为矿 山 节约 费 用 1 1 2 35万 元 。这 不 但缓 解 当时 的 资金 紧张局 面，而 且为井下工程 建设 准备足 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2l 表 4 小露天开 采技 术数据 够 资 金 5 ． 4 ． 2 加快 回采速 度 由于在整个露天开采过程 中减 少剥 离量 1 6 ． 7万m ．按我矿生产 能力 计算，相 当于缩 短了 】 ． 7年 时间 这就 等于加 快 了矿 山的 回 果速度 ，缓 解 1 9 8 7年 投产 时 选大 于 采 的矛 盾， 为 1 0 0 t ／ d选矿 厂 正常 生 产 提 供 有 力 保 证 。 5 ．4 ． 3 确保 井 下生产顺利衔接 因为露采 工 程 比原计 划提 前 3年完 成 ， 故使井 下开拓设 计 与施 工也 提 前至 】 9 8 8年 开始 实施 露 天 开采 证 明地质 资 源严 重 减 储，迫使 井巷工程 早 日开工，扶而确保露天 转地 下开采于 1 9 9 2年顺 利衔接 5 ． 4 ． 4 露天陡帮开 采的安全 生产 自 1 9 8 7年实施 小 露天 陡边坡 强化 开采 以来 至 】 9 9 1年采 矿结 束 ，5年来 并 未 发 生 过一起伤 亡事 故，确保了安全生产 。这除采 取上述几条安全技 术之外，与我们有力 的严 格管理措施 不无关系 这无疑绐 企业生产带 来 巨大的社 会效益。 6 结 语 露天矿陡帮 开采 是 目前 金属矿 山组 织生 产 的一种新技 术。应用该项技术一般都 是采 用采、装 、运 全套 机械化的施工方法 ，而在 我国小型岩金露 开矿 中应用 陡 帮 开采技 术， 运用人工采装 工艺，还是首次 。这 无疑 给以 后类似矿 山开 采带 来某种启示 。 小露天 陡帮 开采 。安全技术措施是 重要 保证i季 节性强 化开采是 重要措施；严 密旖 工 与严 格管理 是重要 手 段 。这三 者 缺 ～ 不 可 赤峰 柴 胡栏 子金 矿 之 所 以采 用 这 ～ 技 术，扶某 种意义上 说是 被迫使用的 。它不但 给矿 山生产 剖造 巨大经济效益，而且 绐安全 生产带来 巨大 社会效益 上接第 3 3贾 结 后 的固 洚塑 性 强 度 最 高 可达 2 51 0 P a 用此浆液 进行 的半工 业注浆 试验，注浆堵水 效果显 著，主要 表现 为注 浆前 后单位吸水率 降低 了 3 0～ 5 O倍 ， 堵 水 效 率 达 9 O ％ ～ 9 5 ％。这表 明，赛湖 中的湖泥 作为注浆 的主 要材料是可靠的 ，注 浆堵水的技术指标能够 满足治水 的技术要求 ，且较 水泥注浆可节约 注浆费用 2 5 ％ ～ 5 O ％。 总之，虽然城 门山矿的水文地质条件复 杂，但经过地质勘探部 门、江西铜业公司以 及 有 关科 研设 计 单 位多 年 来所作 的大 量 工 作 ，已基 本查 明了矿 区水文地质条件 ，取得 了丰 富 的水 文地 质 资料 。 自 1 9 8 3年 以 来 ， 又 对城 门 山矿区防治水工作进行 了多次 专家 论证，结论是 一致 的城 门 山矿 区地下 水 ， 据已掌握 的水文地质资料。采取 以疏干 排水 为主、以注浆堵 水为辅、疏堵结合 的防治水 方案，运用 国内已有的防治手段是 可以治理 的，并 不存在 明显 风险。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆