保山金厂河缓倾斜厚大矿体采矿方法优化.pdf

世界有色金属 2019年 10月下74 采矿工程 Mining engineering 保山金厂河缓倾斜厚大矿体采矿方法优化 罗正良1，2 （1 . 云南黄金矿业集团股份有限公司， 云南 昆明 6 5 0 0 0 0 ； 2 . 保山金厂河矿业有限公司， 云南 保山 6 7 8 0 0 0 ） 摘 要 针对保山金厂河Z n V 3 矿体缓倾斜厚大部分的矿体开采技术条件， 为解决分段凿岩阶段空场嗣后充填法扇形 中深孔边界控制差、 凿岩效率低等问题， 矿山采用预控顶大直径深孔嗣后充填采矿技术， 提前支护上部硐室、 提前爆破 废石堑沟、 下向凿大直径深孔及采用侧向崩矿的方式， 从生产实践效果来看， 该采矿方法具有安全性高、 回采效率高、 实用性强、 生产成本低等优点， 且满足矿山铅锌铜生产规模1 5 0 0 t / d 的生产规模要求。 关键词 缓倾斜厚大矿体 ； 扇形中深孔 ； 大直径深孔 ； 现场试验 中图分类号 T D 8 5 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 - 5 0 6 5（2 0 1 9 ） 2 0 - 0 0 7 4 - 3 Optimization of mining for gently inclined thick-large orebody in BaoshanJinchanghe LUO Zheng-liang1,2 1 . Y u n n a n G o l d Mi n i n g G r o u p C o . , L t d . , K u n mi n g 6 5 0 0 0 0 , C h i n a ; 2 . B a o s h a n J i n c h a n g h e Mi n i n g C o . , L t d . , B a o s h a n 6 7 8 0 0 0 , C h i n a Abstract T h i s p a p e r t a k e s t h e g e n t l y i n c l i n e d t h i c k - l a r g e o r e b o d y o f t h e B a o s h a n J i n c h a n g h e Z n V 3 o r e b o d y a s t h e r e s e a r c h o b j e c t . I n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e ms o f p o o r b o u n d a r y c o n t r o l o f t h e me d i u m- l e n g t h h o l e i n t h e s e c t o r a n d l o w r o c k d r i l l i n g e f f i c i e n c y o f s u b l e v e l d r i l l i n g o p e n s t o p i n g i n s t a g e w i t h s u b s e q u e n t f i l l i n g me t h o d , t h e p r e - c o n t r o l l e d r o o f a n d l a r g e - d i a me t e r l o n g h o l e b a c k f i l l i n g mi n i n g i s a d o p t e d , p r e - s u p p o r t i n g u p p e r d i v e r t i c u l u m、 p r e - b l a s t i n g w a s t e r o c k t r e n c h 、 d o w n - c u t t i n g l a r g e d i a me t e r d e e p h o l e a n d a d o p t i n g l a t e r a l c o l l a p s e . T h e p r a c t i c a l e f f e c t s h o w s t h a t t h i s mi n i n g me t h o d h a s t h e a d v a n t a g e s o f h i g h s a f e t y 、h i g h r e c o v e r y e f f i c i e n c y 、s t r o n g p r a c t i c a b i l i t y 、l o w p r o d u c t i o n c o s t a n d me e t s t h e p r o d u c t i o n s c a l e r e q u i r e me n t o f 1 5 0 0 t / d i n t h i s mi n e . Keywords g e n t l y i n c l i n e d t h i c k - l a r g e o r e b o d y ; me d i u m- l e n g t h h o l e i n t h e s e c t o r ; l a r g e - d i a me t e r l o n g h o l e ; f i e l d e x p e r i me n t 大直径深孔采矿法具有凿岩效率高、 作业安全、 回采高 效、 单次崩矿量大等优点 [1-3]， 因此在我国应用广泛， 此类采 矿法一般具有合理的采场结构， 且可以有效地提高劳动生产 力 [4]。保山金厂河矿山主要为ZnV3矿体，产状为缓倾斜厚 大矿体， 分矿房和矿柱二步骤回采， 实行分段凿岩爆破、 集 中出矿。 矿山主要采用分段凿岩阶段出矿空场嗣后充填法开 采， 现为提高劳动效率及安全水平， 保护采场顶板、 降低贫 化率等， 试验采用大直径深孔侧向崩落嗣后充填法。 1 矿山概述 保山金厂河矿业有限公司矿区位于云南省保山市隆阳 区城区360方向平距24km处， 采用斜井斜坡道的开拓 方式， 主要工程包含1明竖井、 2斜井、 4斜井、 6斜井、 斜坡道、 1720m中段集矿运输水平、 1660m中段集矿运输 水平、 溜矿系统、 排水系统和辅助硐室等。 矿山主要地下开 采铅锌铜矿，对铅锌铜和独立铜两个矿种实现分采、分运、 分选。 矿山总生产规模为2300t/d， 其中铅锌铜生产规模为 1500t/d， 独立铜生产规模为800t/d。 2 采矿方法的优化研究 2.1 开采技术条件分析 矿山主要为铅锌铜矿体，其产状稳定，一般为单层，个 别地段分枝为两层，矿体厚大，围岩中等稳固，矿体稳固， 各采区矿体产状如表1所示， 可知矿山主要为缓倾斜厚大矿 体 [5， 6]。 表1 铅锌铜矿体各采区产状综合表 采取划分矿体平均倾角 矿体平均真厚度m A东采区20.0040.63 A西采区8.0024.32 B1采区4.0028.78 B2采区5.0030.39 C东采区14.009.71 C西采区10.0010.97 D采区14.0912.00 2.2 采矿方法比较 寻求合理的采场方法是矿山生产的关键，是可持续发 展的基础 [7]。针对矿山主要的ZnV3矿体，厚度一般大于 20m， 目前可供选择的采矿方法有大直径深孔侧向崩落嗣后 充填法和分段凿岩阶段出矿空场嗣后充填法两种， 两种采矿 法的落矿示意图如图1。 接下来进行两类采矿方法的比选。 扇形中深孔落矿相比于大直径深孔落矿，主要的优势 有 装药结构简单， 前期设计任务较轻， 而平行深孔设计较 复杂 [8] ； 钻孔深度浅， 炮孔偏斜不大， 而大直径深孔钻孔深 度大，不易控制偏斜 [9] ；块度较均匀、大块少，而大直径深 孔装药深度控制不当易产生较多大块等 [10]。 但是大直径深孔落矿与相比扇形中深孔落矿， 优势更加 明显 （1） 凿岩效率高 当矿体高度超过40m时， 大直径深孔 落矿设置一个阶段可完成凿岩， 而扇形中深孔落矿则需要2 个3个分段凿岩 ； （2） 顶板保护好 采用扇形孔炮孔崩矿易导致不稳定的 大理岩顶板坍塌混入， 增大贫化， 而采用大直径深孔法预先 对顶板进行支护， 降低了贫化率 ； 收稿日期 2 0 1 9 - 1 0 作者简介 罗正良， 男， 生于1 9 8 6 年， 汉族， 云南普洱人， 大专， 采矿助 理工程师， 研究方向 采矿方法优化。 2019年 10月下 世界有色金属75 采矿工程 Mining engineering （3） 边界控制好 扇形炮孔对边界控制差， 易导致胶结 充填体破坏， 增加贫化率， 平行炮孔装药均匀， 对边界控制 效果好 ； （4） 贫化率低 扇形孔分段凿岩时矿石与底部废石一起 爆破， 导致贫化率增大， 而采用大直径深孔， 下部的废石堑 沟提前爆破， 一定程度上减少了贫化 ； （5） 爆破周期短 中深孔爆破整个采场凿岩爆破周期长， 底部堑沟的维护工作也大大加重， 同时， 顶板一直处于无管 理状态， 不利于安全管理。 将两种采矿方法详细的经济对比列于表2。 表2 大直径深孔落矿与中深孔落矿方案经济效益对比 序 号 项目单位 大直径深孔下 向深孔落矿 扇形中深孔 落矿 备注 一矿石量万t659.93659.93 A、 B 采区合计 矿量 二采出资源 1服务年限a10.8511.44 2损失率13.4715.54 3贫化率11.14.17.71 4出矿品位 Cu0.270.25 Pb0.470.43 Zn3.142.91 三 主要材料 年消耗 1非电雷管个/a1006.5617170.78 2导爆索m/a22499.6455657.01 3炸药t/a266443.16325652.75 4 可比材料 消耗额 元/a2696333.683496089.45 四采矿钻孔 1 延米爆破 量 t/m248 2 年钻孔总 米数 m/a24670.6674011.99 3钻孔单价元/m5025 4 可比采矿 凿岩成本 元/a1233533.131850299.69 五采准切割 1采切比m3/kt47.8445.92 2 年采切工 程量 m3/a24670.6627189.04 3 年采切费 用 元/a12746640.512235069.68 六护顶 1 护顶钢材 单耗 Kg/t0.040486460 锚杆按100考 虑计算， 布置参 数 1.5m*1.5m， 喷 锚 网 按 50 考 虑 计 算，喷 C20 后 100mm。 锚网内钢筋直 径 6.5mm 间 柱 10cm*10cm 2喷砼单耗m3/t0.000487330 3 护顶钢材 年费用 元/a83901.54080 4 喷砼年费 用 元/a403964.0640 7 护顶年总 费用 元/a487865.6050 七 可比营业 收入 折价系数0.75 1 铜金属销 售额 元/a3091027228624873 铜 金 属 价 格 37500万元/t， 2 铅金属销 售额 元/a2322367321506595 铅 金 属 价 格 14000万元/t， 3 锌金属销 售额 元/a195504902181049948 锌 金 属 价 格 17500万元/t， 4销售总额元/a249638846231181416 八可比利润 1 息税前年 利润 万元16747.4214859.97 2 息税前总 利润 万元181766.60169991.68 九可比差额 1 息税前年 利润 万元0-1887.45 负值表示本方 案相比大直径 深孔崩矿方案 少赚利润 2 息税前总 利润 万元0-11774.92 3 折算到原 矿 元/t0-31.88 每年每吨原矿 少赚利润 经过上表层层技术经济分析可知大直径深孔侧向崩 落嗣后充填法经济效益比较突出，折算到原矿每吨可多赚 31.88元， 因此矿山采用此方法更有利。 2.3 缓倾斜大直径深孔侧向崩落嗣后充填法 大直径深孔嗣后充填采矿法采用长径比不大于6的球状 药包， 爆炸作用增大， 破裂的岩石在移动过程中相互碰撞挤压 有利于获得更好破碎， 且倒置漏斗爆破崩下的矿石量也较大， 因此球状药包爆破效果一般认为要好于其他形状的药包 [11]。 这类采矿方法一般适用于厚度不小于15m的厚大矿体， 采场 布置剖面图见图2。 2.3.1 采场布置及结构参数 分 段 高 度 7.5m，矿 块 沿 走 向 布 置，长 度 一 般 不 超 150m ； 矿体划分为多个矿房和矿柱按一、 二两步骤间隔回 采， 一步骤回采矿房， 二步骤回采矿柱， 矿房和矿柱宽度均 图1 厚大矿体平行深孔落矿示意图左 ； 扇形中深孔落矿示意图右 世界有色金属 2019年 10月下76 采矿工程 Mining engineering 为15m。 2.3.2 采切工程布置 以脉外采准为主， 采准工程有采场溜井、 出矿进路、 凿 岩硐室联道、充填回风井等。凿岩硐室从切顶巷道以3.6m 高度扩帮后向矿房或矿柱的宽度全面拉开。 2.3.3 回采 采用隔一采一， 即首先回采一步骤矿房， 开采结束后胶 结充填， 回采二步骤矿柱， 二步骤结束后用尾沙充填。 采用 潜孔凿岩台车在凿岩硐室内凿φ165mm的下向平行炮孔， 拉底巷道内扩堑沟采用中深孔凿岩台车向上施工扇形中深 孔。 采用乳化炸药和非电起爆系统， 侧向崩落。 2.3.4 顶板管理 为保证采场安全及控制顶板垮落贫化， 凿岩硐室顶部采 用砂浆锚索锚网喷支护， 以及内留103m条形矿柱， 采 场回采结束后及时充填结顶。 3 采矿方法的现场应用 现场以15采场、 19采场、 23采场作为试验采场， 采 用大直径深孔侧向崩落嗣后充填法开采。采场先爆破切割 槽， 切割槽形成后， 从切割槽向采场两端后退式侧崩， 每次 分段侧崩布置3排5排，分段高度10排15m，采场采矿 流程如图3所示。 试验采场顶板采切工程布置图如图4所示。 图4 试验采场顶部部采切工程布置图 爆下的矿石采用2m铲运机集中在堑沟层的出矿进路 图2 缓倾斜大直径深孔侧向崩落嗣后充填法 图3 采场侧崩纵剖面图 [1] 曹胜祥,邱贤阳,史秀志.大直径深孔爆破参数优化研究[J].有色金属 工程, 2015,5S1160-164. [2] 邱贤阳,史秀志,黄丹.大直径深孔爆破安全控制技术[J].有色金属工 程,2015,5S1137-140. [3] 周 国 军 , 黄 志 伟 , 王 宝 山 . 地 下 采 矿 大 直 径 深 孔 爆 破 研 究 [J]. 爆 破,20060425-29. [4] 余 小 明 . 安 庆 铜 矿 大 直 径 深 孔 爆 破 质 量 控 制 [J]. 有 色 金 属 工 程,2015,5S1153-155. [5] 王运敏. 现代采矿手册 出版社 冶金工业， 2012. [6] 张荣立.何国纬， 李铎． 采矿工程设计手册[M]． 北京 煤炭工业出版社， 2003 1546 ～ 1549． [7] 李瑞祥,武宏岐.大直径深孔阶段矿房采矿法在紫金山金铜矿的应用 [J].黄金, 2010,310730-35. [8] 周科平,史文超,王明政,柯波.大直径深孔爆破参数智能识别辅助设 计[J].爆破,2017,340473-79. [9] 苑雪超,韩冰,李飞,王晓宇.高阶段大直径深孔采矿法的应用现状[J]. 云南冶金,2010,390111-13. [10] 汤永平,曾伟民,何艳梅.大直径深孔侧向崩矿技术在柴山矿的应用 [J].化工矿物与加工,2016,450755-59. [11] 李夕兵.凿岩爆破工程[M].长沙中南大学出版社,2011. 中出矿至采场溜井， 1720m中段集中运输至矿石溜井，从 2斜井提升至选厂入料口。 经验证， 采场综合生产能力达到 1200t/d， 采切比51.38m/kt， 矿石损失率13.45， 废石混 入率11.73， 达到了矿山生产指标。 4 结论 保山金厂河ZnV3矿体15、 19、 23试验采场采用大 直径深孔侧向崩落嗣后充填法，通过实际应用， 3个采场生 产能力满足矿山1500t/d的生产要求， 经济指标达到设计要 求， 说明金厂河ZnV3矿体缓倾斜厚大部分适合采用大直径 深孔侧向崩落嗣后充填法开采。 这种采矿法生产能力大、 安 全性高、 损失贫化率低、 生产成本低， 是下一步矿山首要考 虑的采矿方法，对于提高矿山资源综合利用率，降低成本， 提高经济效益， 确保矿山持续平稳发展具有重要意义。