某铜钼矿采矿方法和采场顶板控制方法概述.pdf

Serial No． 599 March． 2019 现代矿业 MODEＲN MINING 总 第599 期 2019年 3 月第 3 期 王占军 1985 ， 男， 工程师， 471000 河南省洛阳市洛龙区开元 大道世贸中心 B 座 11 楼。 某铜钼矿采矿方法和采场顶板控制方法概述 王占军 1 温彦忠 2 1． 洛阳有色矿业集团有限公司;2． 河南发恩德矿业有限公司 摘要河南某铜钼矿为地采矿山， 生产能力为700 t/d， 对于厚大矿体采用底盘漏斗分段空 场法、 分段空场法 阶段出矿、 分段出矿 开采， 对于厚度小于 5 m 的矿体， 采用全面留矿法回采。 铜钼矿体绝大多数产于矽卡岩和矽卡岩化大理岩中， 矿体密集， 大小不等， 主要为石榴石矽卡岩、 透 辉石矽卡岩、 透辉石石榴石矽卡岩、 大理岩， 围岩岩性多为碳酸盐类岩石及泥质岩类岩石。采矿过 程中， 随着顶板暴露面积的增大， 泥质岩类岩石构成的顶板会发生垮冒现象， 混入矿石堆内， 造成矿 石的贫化。为解决上述问题， 简要叙述了矿山采用的空场采矿法和全面留矿法， 分析了全面留矿法 存在的支护安全问题， 针对泥质岩类的顶板采取了锚网支护; 在顶板矿岩分界位置矿山采用了预裂 爆破技术， 布置 1 排平行孔作为预裂孔。这些措施有效地控制了采场顶板垮冒， 确保了生产作业过 程中的安全， 降低了矿石贫化率。可为具有类似矿山条件和采用该采矿方法的地下金属矿山提供 技术参考。 关键词泥质岩顶板垮冒贫化率安全 DOI10． 3969/j． issn． 1674- 6082． 2019． 03． 028 1概述 河南 某 铜 钼 矿 为 地 采 矿 山，生 产 能 力 为 700 t/d， 对于厚大矿体采用底盘漏斗分段空场法、 分段空场法 阶段出矿、 分段出矿 开采， 对于厚度 小于 5 m 的矿体， 采用全面留矿法回采。铜钼矿体 绝大多数产于矽卡岩和矽卡岩化大理岩中， 矿体受 构造形态控制， 矿体密集， 大小不等， 按其空间分布 及赋存的不同岩石可分为片岩型铜钼矿、 矽卡岩型 铜钼矿、 岩浆岩型铜钼矿。矿体绝大多数产于构造 角砾岩带中， 角砾岩带宽达 600 m， 角砾岩成分以片 麻岩、 片岩、 矽卡岩、 矽卡岩化大理岩及大理岩等。 它们均构成了矿体的围岩， 其中下盘围岩以片麻岩、 片岩为主。由于核实区区内各矿层之间相距较近， 其顶底板围岩几乎没有多大差别， 其围岩蚀变情况 基本一致， 普遍具矽卡岩化， 矿体与围岩界限不清， 呈渐变关系。矿体产状与围岩总体呈断层接触， 断 层与围岩倾向夹角为 20 ～30， 但近矿围岩片理与 矿体表现为顺层整合接触。 由于该矿山围岩条件较复杂， 在空场采矿法集 中出矿过程中， 随着顶板的暴露面积增大， 顶板中的 泥质岩大多会发生垮冒现象， 垮冒的废石混入矿石 堆中， 随着矿石的滚动摩擦变成泥状， 造成矿石贫 化。 2矿山采矿方法叙述 矿山采用空场法采矿， 对于厚大矿体采用底盘 漏斗分段空场法、 分段空场法 阶段出矿、 分段出 矿 开采， 对于厚度小于 5 m 的矿体， 采用全面留矿 法回采， 目前大部分矿体采用全面留矿法开采。 2． 1底盘漏斗分段空场法 矿块沿矿体倾向布置， 阶段高度 40 m， 矿块沿 倾向长度 60 ～80 m， 每个矿房沿走向布置两条电耙 道共 4 排漏斗， 总宽度 20 ～ 24 m， 分段高度 10 ～ 12 m， 漏斗间距5 ～6 m， 顶柱宽度为4 ～5 m， 间柱宽 度 5 ～6 m。该采矿方法如图 1 所示。 凿岩采用 YSP45、 YT27、 YGZ- 90 型凿岩机， 平巷 采用人工装岩或 Z- 20C 型电动装岩机装岩， 倾斜上 山采用 2DPJ- 30 电耙出渣。 回采凿岩采用 YGZ- 90 型凿岩机在分段凿岩巷 道中凿倾斜上向扇形中深孔， 孔径为 60 ～65 mm， 最 小抵抗线 1． 5 m， 孔底距 2． 0 m 左右， 炮孔排间距 1． 5 m。装药采用 FZY- 100 型风动装药器装药， 毫 秒导爆管起爆， 一次爆破 2 ～ 3 排， 几个分段同时崩 矿。 爆破后的矿石经漏斗进入电耙道， 通过电耙耙 99 图 1底盘漏斗分段空场法 单位 m 1运输巷道; 2探矿穿脉; 3人行通风天井; 4电耙联络道; 5电耙硐室; 6出矿溜井; 7电耙道; 8斗颈及斗穿; 9劈漏; 10凿岩联络道; 11凿岩上山; 12切割平巷; 13切割天井 入溜矿井装车。采场综合生产能力 150 ～200 t/d。 采场内留设顶底柱 4 ～ 5 m; 房间矿柱尺寸 5 ～ 6 m。 2． 2分段凿岩分段出矿分段空场法 矿块沿走向布置， 矿块长度 40 ～ 50 m， 宽度为 矿体厚度， 阶段高度 40 m， 分段高度 10 ～ 12m。阶 段间留顶柱， 顶柱厚 4 ～6 m， 矿块沿走向留间柱， 间 柱宽 6 ～8 m， 矿块底部为电耙出矿结构， 漏斗间距5 ～6 m。 凿岩采用 YSP45、 YT27， 拉槽采用 YGZ- 90 型凿 岩机， 采用 Z- 20C 型电动装岩机装岩。 以电耙道为单元， 自上而下按分段回采， 在堑沟 巷和凿岩巷内凿垂直扇形中深孔， 炮孔直径 60 ～ 65 mm， 最小抵抗线 1． 5 m， 孔间距 1． 8 ～ 2． 2 m， 孔 深 7 ～ 11 m。装药采用 FZY- 100 型风动装药器装 药， 毫秒导爆管起爆， 一次爆破 2 ～ 3 排。爆破后的 矿石经漏斗进入电耙道， 通过电耙耙入溜矿井装车， 采场生产能力 150 ～200 t/d。 2． 3分段凿岩阶段出矿分段空场法 矿块沿矿体走向布置， 矿块长 40 ～ 50 m; 矿块 宽度为矿体厚; 高度为中段高度 40 m， 顶柱高 3 ～ 4 m， 底柱高 12 m， 间柱宽 6 m， 分段高 6 ～ 10 m， 底 部结构为电耙出矿结构。该采矿方法如图 2 所示。 凿岩采用 YSP45、 YT27， 拉槽采用 YGZ- 90 型凿 岩机， 采用 Z- 20C 型电动装岩机装岩。 采用分段凿岩、 阶段出矿， 从矿房的一端向另一 端后退式回采。在分段巷道中凿上向扇形中深孔， 孔径为 60 ～70 mm， 最小抵抗线 1． 5 m， 孔底距 1． 5 ～1． 8 m， BQF- 100 型装药器装药， 毫秒导爆管起爆， 一次爆破 2 ～ 3 排， 爆破后的矿石经漏斗进入电耙 道， 通过电耙耙入溜矿井装车。块度大于 350 mm 的大块， 在电耙道中进行二次破碎。 2． 4全面留矿法 矿块沿走向布置， 长 40 ～ 50 m， 高度为中段高 度 40 m， 矿块宽度为矿体厚度， 顶柱高3 ～4 m， 底柱 高 5 ～6 m， 间柱宽 5 ～ 6 m。该采矿方法如图 3 所 示。 凿岩采用 YT- 27 型和 YSP- 45 型凿岩机， 装岩采 用 Z- 20C 型装岩机。 回采顺序是从切割平巷沿逆倾斜推进， 采用浅 孔落矿， 打水平孔， 孔径 35 ～ 38 mm， 孔深 1． 8 ～ 2． 0 m， 炮孔间距 0． 6 ～0． 8 m， “之” 字型排列， 最小 抵抗线 0． 7 ～1． 0 m， 爆破采用 2岩石乳化炸药， 塑 料导爆管雷管起爆， 回采工作面呈阶梯式布置。采 下矿石的搬运采用 2DPJ- 30 型电耙， 由电耙将矿石 耙入放矿溜井。 3存在的问题 由于矿体形态不规则， 大多矿体厚度为 1． 8 ～ 2． 5 m， 矿山采用全面留矿法的采场居多， 人员需进 入空区内作业， 采场一部分顶板为泥质岩， 在暴露后 易发生垮冒现象， 威胁到采场内作业人员的安全。 冒落的废石混入了矿石堆内， 且由于泥岩较软的特 001 总第 599 期现代矿业2019 年 3 月第 3 期 图 2分段凿岩阶段出矿斗分段空场法 单位 m 图 3全面留矿法 单位 m 1运输巷道; 2采准天井; 3联络道; 4溜井; 5切割巷道 性， 随着矿石的移动、 摩擦变为粉末状， 无法人工分 拣， 导致采出的矿石贫化率较高 ［1 ］。 矿山前期采用了钢筋锚杆支护的方式对顶板进 行支护， 但取得的效果较差， 泥质岩部分的顶板仍会 发生小规模的垮冒， 随着垮冒的发生， 锚杆被暴露出 来， 基本失去锚固的作用。 4顶板支护方式 矿山对泥质岩顶板的特性进行了分析研究， 采 用了锚网支护的方式， 以确保采场的稳固与安 全 ［2 ］。 锚杆。采用管缝锚杆， 直径40 mm， 长度1． 5 m， 1 m 1 m 梅花形布置， 托盘采用 150 mm 150 mm 8 mm 蝶形托盘 ［3 ］。 网片。网度 120 mm 120 mm， 直径 6 mm 的圆 钢网。 锚网支护时控制支护面积， 边缘部分锚固在稳 固顶板中， 加强锚网的悬吊作用， 通过对顶板泥质岩 部分的锚网支护， 有效的控制了顶板的垮冒现象， 减 少了废石的混入， 降低了矿石的贫化率。 为了加强顶板的稳固性， 矿山采用了预裂爆破 技术， 在顶板矿岩分界位置布置 1 排平行孔作为预 裂孔， 孔径 35 ～38 mm， 孔深 2． 0 ～2． 5 m， 炮孔间距 0． 3 ～ 0． 5 m， 炮孔内采用不耦合装药， 减少炮孔药 量， 且预裂孔先于当次其他炮孔起爆 ［4 ］。通过预裂 爆破， 减少了爆破时对顶板围岩的扰动， 使顶板围岩 能够在较长时间内保持稳定， 同时配合锚网支护技 术， 使顶板中的泥质岩部分保持了稳定状态， 大大提 高了采场内作业的安全性， 同时降低了矿石的贫化 率 ［5 ］。 下转第 127 页 101 王占军温彦忠 某铜钼矿采矿方法和采场顶板控制方法概述2019 年 3 月第 3 期 了添加剂用量、 焙烧温度、 焙烧时间及原料粒度; 其 次研究了活化焙烧后物料的络合浸出工艺， 包括浸 出剂浓度、 浸出温度及浸出时间， 研究了浸渣回收锰 工艺， 包括磁场强度、 磨矿细度等， 而洗矿以及银的 置换均是非常成熟的工艺， 此研究不再叙述， 最终确 定按图 4 进行全流程选冶试验， 试验结果见表 9。 图 4洗矿活化焙烧浸出磁选工艺流程 表 9全流程试验结果 产品名称产率 品位 MnAg 回收率 MnAg 海绵银＞9883．79 锰精矿16．0930． 0631． 1253． 405．17 尾渣75．225．8314．2246．6011．04 原矿100．009．4196．92100． 00100． 00 注 Ag 品位为 g/t。 3结语 1 云南某难选低品位银锰矿石中金属矿物主 要为硬锰矿和褐铁矿， 次为软锰矿和少量赤铁矿; 非 金属矿物以高岭石为主， 其次是三水铝石、 绢云母、 石英、 白云石和锐钛矿。 矿石中硬锰矿和褐铁矿是 银的主要赋存矿物， 银主要呈吸附态的形式集中赋 存于锰矿物和褐铁矿中， 该矿石属氧化型高铁富铝 难选银锰矿。 2 试验结果表明， 采用洗矿中温焙烧络 合浸出提银浸渣收锰工艺， 最终可获得海绵银银 含量大于 98， 渣计回收率为 83． 79。浸银后富 锰渣经过中磁强磁流程可获得产率为 16. 90， 锰品位为 30. 06的锰精矿。 3 超声波处理浸银后的锰渣有助于从氧化锰 表面和内部孔隙中破坏含铝矿物微粒组成的薄膜， 可有效降低磁选精矿中的 Al2O3含量。 4 该研究采用选冶联合工艺实现了低品位银 锰矿的有效分离， 该工艺技术上可行， 经济上合理， 可考虑付诸工业实践。 参考文献 ［ 1］郭秀平， 吴艳秋， 李朝辉， 等． 某低品位锰银矿磁选工艺研究 ［J］． 矿产综合利用， 2004 1 7- 9． ［ 2］岳铁兵， 李迎国， 魏德洲， 等． 某低品位银锰矿选矿工艺研究 ［J］． 中国锰业， 2004 3 4- 7． ［ 3］李维天， 陈全福， 吕俊程， 等． 广西凤凰山锰银氧化矿选冶工艺 研究［J］． 中国锰业， 2003 8 3- 8． ［ 4］黄常英． 含银氧化锰矿选矿试验研究［J］． 中国锰业， 2000 5 19- 21． ［ 5］任世． 工业矿产资源开发利用手册［M］． 武汉 武汉工业大 学出版社， 1993． ［ 6］李维天． 锰银氧化矿选冶工艺的研究现状及进展［J］． 广西地 质， 2001， 12 3 63- 66． ［ 7］周元敏， 梅光贵． 由银锰矿浸锰液制取碳酸锰或硫酸锰的研究 ［J］． 中国锰业， 2003， 21 1 10- 13． ［ 8］张小云， 田学达， 刘树根， 等． 铁锰多金属矿综合利用新工艺研 究［J］． 中国有色金属学报， 2005， 15 4 650- 654． 收稿日期 2019- 01- 07责任编辑袁风香 櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 上接第 101 页 5总结 在采场的落矿过程中采用光面爆破技术， 减小 了爆破对顶板围岩的扰动破坏作用， 保护了围岩的 稳定性， 提高了围岩的自稳能力， 同时配合锚网支 护， 有效的保证了顶板的稳固性， 为采场内作业人员 的安全提供了保障， 同时降低了矿石的贫化率， 为矿 山带来了较好的经济效益。 参考文献 ［ 1］闵军． 不同锚杆支护方式下强顶弱帮巷道稳定性分析［J］． 中国矿山工程， 2018 12 40- 43． ［ 2］王哲豪． 复合顶板大变形控制联合支护技术研究及应用［J］． 中国矿山工程， 2018 12 47- 49． ［ 3］陈思． 回采巷道支护设计优化［J］． 水力采煤与管道运输， 2018 11 48- 49． ［ 4］李国平， 朱文龙． 安徽和睦山铁矿 － 300 m 水平运输巷道锚索 加强支护技术［J］． 现代矿业， 2018 11 219- 221． ［ 5］李荣健， 刘燕． 高应力破碎泥岩巷道变形破坏模式及控制技 术［J］． 煤矿安全， 2017 12 135- 138． 收稿日期 2018- 12- 02责任编辑徐志宏 721 王祥 云南某难选低品位银锰矿选冶工艺研究2019 年 3 月第 3 期