露天和地下过渡带的有效开采工艺.pdf

／ | o 当今， ，他下 。 姑 氟 量 已大 为减 少， 因为近1 O 年来无论是露天 开 采还 是地下 开采 的一系列矿床 的矿石储 量已 近枯竭。随着锡拜、乌恰林和加伊等露天矿 的行 将闭坑， 露天采矿量在显 著下 降。如果 说 目前露天与地下采矿量之比为 6 5 3 5 ，那 么，到2 0 0 0 年这个 比例将为 3 0 7 0， 以后 露 0 计划将乌泽 利金斯 克、锡拜 和乌恰林地下矿 以及加伊 地 下矿下部水平投产 ， 以弥补丧失的生 产 能 力 。 由于 以往 缺乏矿床综 合开发 的 系 统 方 法 ， 导 致乌恰林 和锡拜矿床 的总储 量 只 有 7 O ％纳入 露天开采。现 巳完 成用地下法 采完 的载重量，可 改善企业 的各项指标。例如加 拿大 洛内克斯露天矿， 用7 台2 0 m。电铲和 3 9 辆 1 1 0 2 1 0 t 汽车， 露天矿 的作业人 员为3 0 0 名， 年生 产能力为 3 5 M } 产量相似舸索 尔 斯 克和穆库兰斯 克二露 天矿 分别 采 用1 2 台和 3 6 台电铲、6 7 辆和4 5 辆汽车 作业人数则为 9 2 2 和9 6 8 名，而北杰兹卡兹 圩露天矿采用小 型设备 斗 容4 ． 6 m。 电铲3 5 台、 3 0 t 和4 2 t 汽 车9 5 辆作业人数几乎 达到2 0 0 0 名。 。 从经济学和生态学 观点来看， 其应利 用 柴油一 架线汽车 。 国外使用这种汽车 已有近 1 O 年时 间。原苏联汽 车制造 厂 制造 的这种 车 比 国外要落后 1 0 1 5 年，尚 处在 制造 试验样 机阶段 。 专营生产 也是造成露天矿用 汽 车 特 别是大型 汽车及其零 部件 供应困难的 原 因之 一。 白俄罗斯汽 车制造 厂是原苏联露 天 矿用汽车的唯一 生产厂 家。 世 界采掘部门 的主要 趋势之一是使用联 合方式运输矿石 ， 其中包括汽车 一 运输机方 式配以移动式或半 固定式坑内破碎转载站。 这种 方式 已成功 地应用于宾厄姆 、 西 雅 里 塔、双峰 美 国 、基德克里克、洛 内克斯 加拿大 、锡兴 南 非等露天矿，使矿 8 岩运 费降低三分之二 到四分之三，特 别是在 深露天矿，效 果更 为显 著。 苏 联类 似的方式于 7 O年代束已通 过 鉴 定，但至今 尚未 使用，原 因是没有所需 的设 备，其 他条件也不 成熟 。 原苏联露天铁矿广泛采用 的间断连 续运 输工艺是使用标准的圆锥破碎机在坑内破碎 矿石，并用运输机把矿石 部分剥离岩石 送往 中间堆 积场 和选矿厂。 用这种工艺每年 罘出铁矿石1 7 0 Mt 占总量的3 5 ，矿岩 总果出量为 O 0 0 Mt。迄今铁路运 输是 大型 露天铣矿 的主要运输方式，其运输 的矿 岩量 超过 1 2 0 0 M r 。 这种运输方 式仍 有着颇大 的 发展势头。 数十年来，人们担心 的是露 天矿辅助设 备。这些设备包括堆土机、平路机、 铺路机、 移动式修车机、车轮拆卸装置、线路和电缆 移设机和支柱安装机 等。国外露天矿 均有 这 类设备。 苏联 这类设备不足 。 关于 自动化和 调度 化问题， 尚未任何一 座 露天 矿实 现， 在这方面比 国外矿山落后 1 0 ～ 1 5 年 。 R0 7 9 1 0 9 --6 曹增 哲张宗熙 维普资讯 粥余储量的技术设计，在该设计中解决了主 要矿 量的开采工艺 问题 。但 尚未 确定露天矿 附近过 渡带储 量 的开采工艺 。寻 求这些矿床 过 渡带 的合理 开采工 艺已成为迫在 眉睫的课 题，因为矿山有效地采完剩余储量和及时给 选厂供矿都 与这个问题有关。 所谓过渡带是指分布在露天开采和地下 开采相互受到影响的那部分矿段范围内的矿 体。因此， 距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 内的矿体即可看作是过渡带。采完这些矿量 后就可排 除露 天矿 空间的不利影 响， 而且 认 为这种过渡是可以实现的。 矿床联 合开 采的经验表明，应在整个矿 床开采 的综 台设计阶段 解决从露天向地下过 渡的有关问题。加伊矿床的开采设计即是明 证 ， 该矿 露天和地下系 同时兴建 。 开始用厚大 矿 拉将露天矿 与地下矿 隔开，以后用露天法 开采该矿柱。 目前用胶 结充填料充填采空 的 矿房 形成的人工充填体 将露天和地下隔开。 在乌恰林和锡拜矿床剩余储 量 的 开 采 中，纳入地采的约占矿床总储量的3 O ％，其 中4 0 分布 在露 天矿坑底 以上。露 果结束 后 转为地采。应当指出，该矿床有发火盘险。 预定要选 择某种 工艺 开采过渡带 的重要 因素之一 是要将地下 采矿工程与露天矿空 间 隔开。通过崩落区、空矿房、矿柱和充填体 裂 隙或者炮孔往地下巷道渗透 空气 会扰乱井 下风菥 E 和气温，而渗水可能会造成事故。 用废石回填露天矿坑、在 露天矿 和地下 矿之间留隔离矿柱和形成人工隔离矿柱可保 证起到隔离 作用。考虑到 上述种种 因素 、地 下矿山 的开采现状 和不 同断采矿生产肘必要 性，研究 了过 渡带的几种开采工艺。 乌恰林矿床要 用露天法开采 到 3 2 4 m。 应 当用地下法开 采的下部矿体沿子午线 方向 延伸，倾角8 0 。 ～8 5 。 ， 长1 4 0 0 m ，平均厚度 为6 0 m。矿体 为致密的硫化矿 9 5 ％， 矿 石普氏硬度系数f l O ～1 5 。围岩为 { 1 O ～ l 5 的辉绿岩、辉绿玢岩和凝灰角砾岩o 8 0 8 5 的储量分布在露天矿坑以下6 O ～ 8 0 m深处。 在这种情移 下显然不宜留厚大 隔离矿柱。最优方案是或者在露天矿坑底构 筑鼠筋混凝土顶柱，或者用水平分层或小矿 房回采露天矿下部部分矿量嗣后进行胶结充 填形成人工矿柱。 在众多可用的过渡带 回采工艺中研究了 图 1所示 的几种 工艺 。 在 以不 同方法形成 的|人工顶柱下 嗣后胶 结充填的矿房法方案t方案之一是在露天矿 坑底构筑顶柱 图l ，a ，当强度为 5 MP a 时 顶柱的厚度应不小于 6 m 根据下部用宽l 0 ～ 1 5 m的矿房已采空的条件 。这种开采工艺 的效率高，能保证有用矿物的充分回采，而 且 贫化率 低和开采强度大， 但要 实现这个方 案需增加经费约 1 5 0 万卢布构筑顶柱。可用 另一种方案构筑人工顶柱，印用下向水平分 层胶结充填法开采部分矿量形成 人 工 顶 柱 圈1 ， 6 。 由于在露天开采中爆破影响 削弱了岩体的完整性，如果采用上向分层充 填 回采可能形成十分不利 的条件。 如强度为 4 ～6 MP a ，这种人工顶柱的计算厚度为8 m。 随着分层的开采形成人工充填体，在其下用 宽1 O 1 5 m 的矿房进行开采。 这种工艺的特 点是可 靠性大， 能保 证起列必需 的隔 离作用 和顶柱的稳定性。 在留待最后开罘的临时矿石顶柱下嗣后 胶 结充填的 矿房 法方案 矿房 宽1 5 m 根 据岩体 的爆破破坏程度，取临时矿石顶柱的 厚度大于1 2 m，这大于计算厚度。 河 用两种 方案实现上述工艺。在露天矿坑底用露天钴 机钻出深孔和 用VCR法 图 1 ， B采矿方 案， 用此方案可不 必掘进凿 岩巷遭 。可 在最 后一次爆破中崩落顶柱或用露晨法回采。另 一 种方案是在 地下巷道中进行矿房 凿岩 见 图 1 ， r 。最后一 次爆 破往 矿石 垫层 上爆下 顶柱， 放矿后用腔结充填料 充填 。随着充填 体的固结放出剩余矿石，将矿房充填完 采 9 维普资讯 r } F 之 ‘ ． -。 t ／ ， 妇 r 一 一 圈 1 乌恬椿矿床过蘸带的开采工艺示意啊 fl --在露天矿坑底形成工顶柱的矿房法方案} 6 一在露天矿坑底下部用水平分层胶结壳 填矿房 ． 法回采方案} B 一用露天穿孔设备穿孔在临 时顶 柱下 回采 的矿 房法 回采 方案 } F --用 地下 凿岩设备在1 } 缶 时顶柱下采矿妁矿房法回采方粜 甩这种工艺无需增加经费构筑人 土 聪 离 顶 柱， 并可保证全 部回收矿石，提 高作业强 度 和安全， 但要采用压入 式通 风 崩落矿 石和 围岩的 回采 方案t用此方案 日 圣 要求在露天矿坑底 堆放 约l S M／ a 。岩石 ， 故 需增加经费约2 O 0 O 万 布。利用乌拉尔铜业 科学研 究设计院编制趵 程序作了技术经济 指 标 对比和选择过渡带 的最傀回采工艺 方案。 最有效的方案是矿石顶柱下的矿房回采 方案 。考 虑到地下和露天采矿 活动现状，建 议用 水平分层胶结充填形成人 工顶 柱， 在此 顶柱下用矿房 法方案开采矿床北翼过渡 带 的 矿量。使 用此工艺可提早3 ～4 年用 地下 法开 采矿 床。 目前 正在准备用胶结充填 料构 筑人 工顶 崔。建议 用留橘时顶柱 的矿房采矿法 开 采矿床南翼。 锡拜黄锕矿床 为倾斜4 ,5 。 ～5 5 。 的大 型扁 豆状矿 体，主要为黄 铁矿。 规定用 露天法 开 采到4 6 9 m深， 4 6 9 m以下至6 9 0 m深部 矿量 用 地下法开采 。露天 采矿结束 后剩 余储 量分布 在 露天 矿边 帮中 的占4 5 ， 露天矿 坑底 以下 占5 5 。 ． 为了保证边帮稳定和地下巷道与露天矿 空 间隔 离开来， 设计 规定 先用废石和粘 土商 填 露天坑 ，充填 高度要 迭l O 0 “ i 2 0 m ，但 由 于粘土 含水并有可 能诵向地下巷道 的潜在危 险，这个方案未予采用。 根据 研究 和审查结果，按 以下顺序用地 下法开采 剩余储量。首先用充填法 开采 露天 矿坑 底上部的边帮附近 的矿 燕， 并留部 分矿 明2 锅拜t矢铜矿帮中矿若的回采方武 l 一通 风 一 充填 天 井 ； 2 一通 风天 井 1 0 柱，然后开采 露天矿 下部 的矿 量， 最 后 回采边帮附近 的矿柱。 目前正准备 回采矿 床 北 翼 的 4 d 万t矿石 ， 与 露天开采 平行作业 。计 划从矿宋侧翼向露天矿 与地下矿 之间 厚2 0 m的保安矿柱 方 向推进。在矿石 稳定区段将采用嗣后胶结充填的矿房 采矿 法 图2 。 R0 2 9 1 1 1 2 5 胡爱华 壬维德 维普资讯