某铅锌矿山采矿方法优化选择(1).pdf
第 46 卷 第 1 期 有色金属设计Vol 46 No 1 2019 年 3 月 Nonferrous Metals DesignMar 2019 收稿日期2018-10-23 作者简介马秋 1982ꎬ 男ꎬ 云南通海人ꎬ 高级工程师ꎮ 主要研究方向 采矿工程ꎮ 某铅锌矿山采矿方法优化选择 马 秋ꎬ 李小武ꎬ 何皇兵 昆明有色冶金设计研究院股份公司ꎬ 云南 昆明 650051 摘要 某铅锌矿采矿方法存在一定的安全隐患ꎬ 且效率低下ꎬ 针对以上存在的问题ꎬ 该文向矿 山推荐了 “分段凿岩阶段出矿两步骤回采嗣后充填法” 及 “分段凿岩阶段出矿嗣后充填法” 2 种采矿方案ꎬ 并对其主要技术经济指标进行了分析比较ꎮ 以安全性及可比经济效益好为原 则ꎬ 最终确定以 “分段凿岩阶段出矿两步骤回采嗣后充填法” 作为矿山的主要采矿方法ꎬ 其 在后期矿山生产实践中也得到了合理验证ꎮ 关键词 采矿方法ꎻ 技术经济指标ꎻ 优化选择 中图分类号 TDl63文献标识码 A文章编号1004-2660 2019 01-0004-07 Optimal Selection of Mining Methods for a Lead -Zinc Mine Ma Qiuꎬ Li Xiaowuꎬ He Huangbing Kunming Engineering & Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.ꎬ Ltd.ꎬ Kunming Yunnan 650051ꎬ China Abstract Some hidden dangers and low efficiency exist for the mining method of a lead - zinc mine. In view of the problems aboveꎬ this paper recommends two mining schemes including“ the vertical strike of sub - drilling with two - step stoping stage extracting ore of delayed backfilling method“ and“ the vertical strike of sub - drill ̄ ing with stage extracting ore of delayed backfilling mining method“. Then the main technical and economic in ̄ dexes of the mining methods are analyzed.On the principle of safety and better economic benefitsꎬ the“ the vertical strike of sub - drilling with two - step stoping stage extracting ore of delayed backfilling method“ is fi ̄ nally determined as the main mining method in the mineꎬ and it has also been verified in later production prac ̄ tice of the mine. Keywords Mining methodsꎻ Technical and economic indicatorsꎻ Optimal selection 0 引 言 某铅锌矿坑内赋存的 XVII、 XVIII 号矿体是 该矿段的主矿体ꎬ 平面范围北起 P87 号勘探线ꎬ 南到 P90 号勘探线ꎬ 西自 FP1 断层ꎬ 东至 XVIII 号矿体下盘ꎻ 南北向走向长 360 mꎬ 东西向宽 200 mꎬ 见矿最低标高 2 053 mꎬ 控制斜深 100 mꎮ XVII 号矿体大部分沿构造产出ꎬ 局部呈层状 或似层状特征ꎮ 矿体走向一般为 30N 36Eꎬ 倾 角为 48 76ꎬ 矿体走向长 235 mꎬ 倾向控制深 度 80 mꎬ 工业矿体厚 7 80 71 10 mꎬ 平均厚度 10 93 mꎬ 平均品位 Pb0 60%、 Zn7 71%ꎮ 该 矿体估算矿石资源量占全区的 39%ꎮ XVIII 号矿体有层状或似层状特征ꎬ 局部受 构造影响出现突然尖灭现象ꎮ 矿体走向一般为 33N 55 Eꎬ 倾角为 41 72ꎬ 矿体走向长 310 mꎬ 推断最大斜深100 mꎬ 工业矿体厚6 10 44 60 mꎬ 平 均 厚 度 10 35mꎬ 平 均 品 位 Pb0 89%、 Zn0 39%ꎮ 该矿体估算矿石资源量占 全区的 61%ꎮ 该矿段含矿层为云龙组上段 Eyb -2 碳酸 盐岩夹碎屑岩ꎻ 岩性主要为灰岩角砾岩、 角砾灰 岩、 灰岩、 细砂岩夹粉砂岩ꎻ 岩石呈半坚硬ꎬ 部 分致密状ꎬ 大部分为块状结构ꎬ 岩体稳定性较 马秋ꎬ 李小武ꎬ 何皇兵 某铅锌矿山采矿方法优化选择 好ꎮ 直接顶板岩层 矿层直接顶板为三合洞组下 段 T3s1 -2 碳酸盐岩坚硬岩层ꎬ 岩性为含沥青 灰岩、 角砾状含沥青灰岩ꎬ 含白云质灰岩及燧石 结核灰岩ꎬ 岩层层理清晰ꎬ 层间结合力较强ꎬ 岩 石致密坚硬ꎬ 力学强度较高岩体稳定性较好ꎮ 矿 层底板岩层 矿层底板为云龙组上段 Eyb -1 碎屑岩半坚硬岩层ꎬ 岩性为铁质 灰质 胶结含 角砾细砂岩、 细砂岩夹粉砂岩ꎬ 岩体为层状结 构ꎬ 围岩稳定性较好ꎮ 反映矿体赋存状况的典型 地质剖面见图 1ꎮ 图 1 典型地质剖面图 Fig 1 Typical geological profile 矿山投产以来ꎬ 生产能力约为 1 000 t/ d 33 万 t/ aꎬ 中厚急倾斜矿体占比较大ꎬ 对于这 种类型矿体ꎬ 矿山以往多采用堑沟底部结构的浅 孔留矿嗣后充填法ꎬ 现对此采矿方法简述如下 矿块布置 矿房长51 57 mꎬ 宽12 mꎬ 高为 中段高度 40 mꎬ 堑沟底部结构高 6 mꎮ 由中段运 输巷道掘装矿穿脉连通溜井ꎬ 溜井向上掘至出矿 底部结构水平ꎬ 并与该水平出矿穿脉连通ꎬ 沿出 矿穿脉垂直走向向矿体内掘堑沟平巷ꎬ 并最终贯 穿矿体ꎬ 在堑沟平巷内每间隔10 m 掘一出矿巷道 与相邻堑沟平巷贯通ꎮ 出矿水平上下盘脉外分别 掘沿脉联络平巷ꎬ 由上下盘沿脉联络平巷每间隔 10 m 逆矿体倾向掘矿块天井与上中段回风联道贯 通ꎬ 在上下盘矿块天井中每隔 5 m 对称掘进采场 联络道ꎮ 凿岩、 爆破 回采时采用浅眼凿岩机沿拉底 平巷形成拉底空间ꎬ 拉底宽度为矿房宽度ꎻ 矿房 回采自下而上分层回采ꎬ 分层高度 2 2 5 mꎻ 采 用浅眼凿岩机凿岩ꎬ 2#岩石硝铵炸药爆破ꎬ 非电 雷管起爆ꎮ 出矿 爆落的矿石由出矿短巷由装岩机装至 矿车ꎬ 人工下放到矿石溜井ꎬ 再由电机车运至斜 井ꎮ 采场放矿量起初控制在落矿量的 30% 左右ꎬ 直至采到矿块顶柱ꎬ 最后进行大量放矿ꎮ 5 有色金属设计第 46 卷 通风 新鲜风流从矿块天井进入联络道ꎬ 再 从联络道进入矿房内ꎬ 清洗工作面后进入矿块回 风天井ꎬ 由矿块回风天井排至回风平巷ꎮ 充填 首先回采的空区全采用尾砂胶结充 填ꎬ 后回采的空区底部采用尾砂胶结充填ꎬ 上部 采用全尾砂充填ꎬ 充填参数根据现场调整ꎮ 1 下盘运输巷道ꎻ 2 上山ꎻ 3 矿体ꎻ 4 联络道ꎻ 5 矿块天井ꎻ 6 木材ꎻ 7 矿废石溜井ꎻ 8 出矿巷道ꎻ 9 浅孔ꎻ 10 矿石堆ꎻ 11 回风联道 图 2 矿山采矿方法现状 Fig 2 Current situation of mining methods 该矿段中厚以上矿体占比较大ꎬ 形态规整ꎬ 锌品位较高ꎬ 采用现在的堑沟底部结构浅孔留矿 嗣后充填法ꎬ 虽能起到降低贫损指标的目的ꎬ 但 也存在以下问题 1 回采作业中的凿岩、 装药均在采场暴露 面下进行ꎬ 若遇矿体及围岩不稳固地段ꎬ 将存在 较大的安全隐患ꎻ 2 浅孔凿岩落矿效率较低ꎬ 劳动强度较大ꎬ 耗工耗时ꎻ 3 出矿采用装岩机装矿车ꎬ 人推矿车的形 式ꎬ 出矿效率受到限制ꎬ 矿山生产规模难以 保证ꎮ 针对矿山现有采矿方案存在的系列安全问 题ꎬ 需对该矿的采矿方法及工艺等进行优化选 择ꎬ 实现资源安全高效利用ꎬ 增加开采经济 效益ꎮ 1 采矿方法优化选择 1 1 采矿方法初选 该矿段上方地表有贫矿堆场等建构筑物ꎬ 且 距矿段不远处即为露天采场境界ꎬ 矿区地表土地 征用难度很大ꎬ 地表不允许出现塌陷区ꎬ 因此崩 落类的采矿方法不适宜选用ꎮ 根据矿区工程地质 条件ꎬ 该矿段矿体岩体质量等级可达 III 级ꎬ 岩体 质量中等ꎻ 矿体顶、 底板岩体质量等级亦为 III 级ꎬ 岩体质量中等ꎮ 据此推荐矿山采用分段空场 嗣后充填采矿法ꎬ 该采矿方法为国内矿山所常用 的ꎬ 且易于掌握的采矿方法ꎬ 具备安全可靠ꎬ 对 矿体产状变化适应性强等特点ꎮ 该文将选取 2 种 不同采场结构的分段空场嗣后充填采矿法进行比 较ꎬ 分别为 分段凿岩阶段出矿两步骤回采嗣后 充填法及分段凿岩阶段出矿嗣后充填法ꎬ 以上 2 种采矿方法各有利弊ꎬ 需对其进行进一步的技 术经济分析比较ꎬ 才能最终选取出适合该矿段的 最佳采矿方法ꎮ 下面以占比较多的产状为 “急倾 斜厚大” 的矿体作为研究对象来分析两种方法的 优劣ꎬ 并最终选优ꎮ 1 2 分段凿岩阶段出矿两步骤回采嗣后充填采 矿法 该采矿方法有垂直走向和沿走向 2 种形式ꎬ 由于研究对象为急倾斜厚大矿体ꎬ 因此选取垂直 走向布置有底柱分段凿岩阶段出矿嗣后充填法来 进行分析描述ꎮ 此种采矿方法适用于该矿山矿体厚度在 15 m 以上的急倾斜矿体ꎬ 见图 3ꎮ 矿块垂直走向布置ꎬ 6 马秋ꎬ 李小武ꎬ 何皇兵 某铅锌矿山采矿方法优化选择 长为矿体水平厚ꎬ 矿房、 间柱宽均为 15 mꎬ 顶柱 高 4 mꎬ 底柱为堑沟结构高 9 mꎬ 分段高 7 10 mꎬ 整个中段高 40 mꎮ 图 3 垂直走向布置分段凿岩阶段出矿两步骤 回采嗣后充填采矿法 Fig 3 The vertical strike of sub -drilling with two - step stoping stage extracting ore of delayed backfilling method 从脉外运输平巷适当位置掘采区斜坡道ꎬ 在 斜坡道内按设计标高垂直矿体走向凿分段凿岩平 巷ꎬ 在分段凿岩平巷内沿矿体走向掘分段联络平 巷ꎬ 由最低分段联络平巷向矿体掘装矿进路ꎬ 进 路进入矿体内后ꎬ 继续垂直矿体走向掘底部堑沟 平巷ꎬ 在堑沟平巷中掘装矿巷道ꎻ 在矿房中部掘 切割天井连通堑沟平巷及分段凿岩巷道ꎬ 将切割 天井扩展成切割槽并形成底部堑沟ꎮ 矿块分矿房 和间柱两步骤回采ꎬ 先采矿房ꎬ 后采间柱ꎮ 分段 凿岩ꎬ 阶段出矿ꎬ 嗣后一次充填ꎬ 中段间开采顺 序由下往上采ꎮ 凿岩选用 YGZ90 型钻机配 TJ -25 型圆盘台架钻凿上向扇形中深孔ꎬ 孔径 φ60 mmꎮ 采用人工或 BQ -100 型装药器装填 2#岩石硝铵粉 状炸药ꎬ 导爆索非电雷管起爆ꎬ 矿石最大块度控 制在 500 mm 内ꎮ 阶段出矿选用 WJD - 1 型电动 铲运机ꎬ 矿废石由铲运机运输ꎬ 经装矿巷道、 出 矿进路、 分段联络平巷、 矿废石溜井联道至采场 溜井ꎬ 最终溜至中段装车ꎮ 矿块分为矿房和间柱 两步骤进行充填ꎬ 第一步骤回采矿房ꎬ 回采结束 后矿房用全尾砂胶结充填ꎬ 并用全尾砂胶结充填 浇底、 接顶ꎬ 靠底柱部分采用灰砂比14 的充填 料浆充填ꎬ 中部采用灰砂比110 的充填料充填ꎻ 第二步骤回采间柱ꎬ 回采结束后ꎬ 充填除浇底、 接顶与矿房相同外ꎬ 其余空区以全尾砂进行充 填ꎬ 中部采用灰砂比 120 或 01 的纯尾砂充 填ꎮ 配 QZJ100B 型潜孔钻机由各出矿进路适当位 置打下向的倾斜孔 φ100 mmꎬ 钻孔与采场空 区贯通ꎬ 作为充填体进入空区的通道ꎮ 1 3 分段凿岩阶段出矿嗣后充填法 此种采矿方法适用于该矿山矿体厚度在 15 m 以上的急倾斜矿体ꎬ 见图 4ꎮ 采场垂直矿体走向 布置ꎬ 采场长度50 60 mꎬ 间柱宽度6 8 mꎬ 矿 房长度 44 54 mꎬ 采场高度等于中段高度 40 mꎻ 底柱高度 10 mꎻ 分段高度 10 mꎬ 进路间距 8 10 mꎮ 该采矿方法为下盘斜坡道与脉外天井采准ꎬ 包括溜井联道、 分段凿岩巷道、 脉外采准天井、 凿岩巷道联道、 出矿穿脉、 出矿水平沿脉、 凿岩 水平沿脉、 溜矿井及拉底巷道ꎻ 切割工程有切割 7 有色金属设计第 46 卷 平巷及切割天井ꎮ 在分段凿岩巷道中采用 YGZ90 型凿岩机钻凿垂直向上扇形中深炮孔ꎬ 采用上下 分段同时爆破的方式进行回采ꎬ 每次爆破4 6 排 炮孔ꎻ 采场崩落矿石下溜至出矿水平的堑沟巷道 内ꎬ 由1 m3电动铲运机 铲运机经采区斜坡道由 中段运输巷道、 出矿水平沿脉后到达各采场 经 出矿穿脉、 溜井联道倒入溜井下放至中段运输水 平装车ꎮ 采场回采结束后留下的采空区ꎬ 采用尾 砂充填来对顶板进行管理ꎬ 根据采矿方法以及类 似矿山充填工艺的经验ꎬ 全尾砂事后充填料浆水泥 添加比例为 3% 5% 灰砂比 120 1130ꎬ 料浆浓度约 70%ꎮ 充填管道通过中段沿脉运输平 巷→装矿穿脉→采准天井→分段凿岩巷道→进入 采空区ꎮ 该采矿方法中段间回采顺序由下往 上采ꎮ 1 炮孔ꎻ 2 脉外采准天井ꎻ 3 溜井联道ꎻ 4 分段凿岩巷道ꎻ 5 采场溜井ꎻ 6 出矿穿脉ꎻ 7 出矿水平沿脉ꎻ 8 切割平巷ꎻ 9 切割天井ꎻ 10 装矿穿脉ꎻ 11 装矿横巷ꎻ 12 凿岩水平沿脉 图 4 垂直走向布置分段凿岩阶段出矿嗣后充填法 Fig 4 The vertical strike of sub -drilling with stage extracting ore of delayed backfilling method 2 采矿方法优化选择 分别针对以上 2 种采矿方法进行各项技术经 济指标及优缺点的分析比较ꎬ 见表 1ꎮ 8 马秋ꎬ 李小武ꎬ 何皇兵 某铅锌矿山采矿方法优化选择 表 1 采矿方法技术经济比较表 Tab 1 Technical and economic comparison of mining methods 序号项目单位方案 1方案 2方案 1 - 方案 2 采矿方法 垂直走向布置分段凿岩阶 段出矿两步骤回采嗣后充 填采矿法 垂直走向布置分段凿岩阶 段出矿嗣后充填采矿法 1可比主要工程及材料 按一个标准采场计算 4采切工程量m3/ kt57 2658 73-1 47 6水泥m325619462 2经济效益比较 1采矿损失率%13 5615 33-1 77 2采矿贫化率%9 8116 47-6 66 3坑内采出矿石量万 t415 44437 7-22 26 4出矿品位 Pb%0 560 520 04 5出矿品位 Zn%5 715 260 45 6 坑内 出矿 含 铅 锌金属量总量 t260 481253 0057476 7 矿石含铅锌金属 价值按 1 万元/ t 计算总值 亿元26 0525 30 75 8采矿成本元/ t16515015 9采矿总成本亿元6 856 570 29 10可比经济效益亿元19 2018 730 46 3优缺点 1优点 ①采准布置、 回采和出矿 工艺简单ꎻ ②采切比略低ꎻ ③对地表环境影响较小ꎻ ④采矿成本相对略高ꎬ 但 可比经济效益略好ꎮ ①生产安全ꎻ ②可实现机械化高效作业ꎻ ③对地表环境影响较小ꎮ 2缺点 ①充填成本及工艺较复杂ꎮ①采场暴露面积较大ꎻ ②采切比略大ꎻ ③贫损指标较大ꎻ ④可比经济效益略差ꎮ 根据上述 2 种采矿方法的比较ꎬ 方案 1 采矿 成本虽然较高ꎬ 但最终可比经济效益略好ꎬ 同时 对地表环境影响较小ꎬ 且采场暴露面积较小ꎬ 中 段开采顺序为从下往上采ꎬ 充填采场位于回采采 场下方ꎬ 安全性较高ꎮ 方案2 虽然采矿成本略低ꎬ 但贫损指标均较高ꎬ 采场暴露面积较大ꎬ 安全性 较低ꎬ 出矿品位亦没有优势ꎬ 致使可比经济效益 略差ꎮ 综合考虑后ꎬ 方案 1 在回采安全性及经济 效益方面具有相对优势ꎬ 确定选择方案 1 “垂直 走向布置分段凿岩阶段出矿两步骤回采嗣后充填 采矿法” 作为该矿段地下开采的采矿方法ꎮ 目前该采矿方法在矿山已开展应用ꎬ 其与矿 山现场揭露矿体产状及现有采矿装备水平都较为 吻合ꎬ 现 场 生 产 的 贫 化 率 10%ꎬ 损 失 率 15%ꎬ 采矿成本约 170 元/ t 原矿ꎬ 按目前铅 锌市场价格看 铅精矿 16 000 21 000 元/ tꎬ 锌 精矿 23 000 24 000 元/ tꎬ 扣除各项成本后ꎬ 矿 下转第 13 页 9 翟庆祥 浅谈南非 PMC 项目的风险管理 有决定意义ꎬ 因此施工中贯彻风险管理十分重 要ꎮ 具体到南非 PMC 项目ꎬ 在工期、 费用、 质 量、 安全等方面均配备了专业的风险管理人员ꎬ 全过程地动态监控和管理施工风险ꎮ 相关人员发 现风险及时提出风险预警ꎬ 供项目决策层以及执 行人员应对ꎮ 3 结 语 南非 PMC 项目作为国际工程承包项目ꎬ 随着 项目的推进ꎬ 风险越来越多ꎮ 作为项目的管理 者ꎬ 自始至终应牢固树立风险意识ꎬ 以合同为依 据ꎬ 投入资源进行项目风险的识别、 分析和管 理ꎬ 保证项目工期、 费用、 质量、 安全目标的 实现ꎮ 我国企业对南非项目的风险的认识还很不 足ꎬ 对国际规则和当地的法律法规的理解还不够 透彻ꎬ 在与国际接轨、 风险管控工作上发力不 足ꎮ 该项目的开展是中国企业的一次有益尝试ꎬ 但需明白中国企业在南非市场上还有很长的一段 路要走ꎮ 参考文献 [1]初哲ꎬ江共养. 澳大利亚矿山项目风险管理工作的分析 及反思[J]. 中国矿业ꎬ2012ꎬ21232 -235. [2] 雷存友ꎬ胡根华、余浔. 海外矿山工程设计项目管理要 点的探讨[J]. 有色冶金设计与研究ꎬ2015ꎬ361 -4. [3] 国际咨询工程师联合会ꎬ中国工程咨询协会. 设计采购 施工EPC / 交钥匙工程合同条件[M]. 北京机械工业 出版社ꎬ2002. [4] 李凯ꎬ李佩旋. 海外矿山 EPC 总承包项目的风险管理 [J]. 中国矿山工程ꎬ2009ꎬ550 -54. [5] 中国建筑工业出版社. 建筑施工手册[M]. 第 4 版. 北 京中国建筑工业出版社ꎬ2003. 上接第 9 页 山仍有一定的经济效益ꎬ 这也从另一方面佐证了 向矿山推荐的采矿方法是相对科学、 合理的ꎮ 3 结 语 针对某铅锌矿山开采过程中采矿方法存在的 主要安全问题ꎬ 结合矿山开采现状和矿体的开采 技术条件ꎬ 对矿山的采矿方法进行了优化选择ꎮ 对向矿山推荐的 “垂直走向布置分段凿岩阶段出 矿两步骤回采嗣后充填采矿法” 及 “垂直走向布 置分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法” 的技术经 济指标进行了计算分析ꎬ 定量及定性的反映了 2 个方案各自的优缺点ꎬ 权衡利弊后确定 “垂直走 向布置分段凿岩阶段出矿两步骤回采嗣后充填采 矿法” 作为矿山的最终采矿方案ꎮ 后经矿山现场 生产实践后ꎬ 证明该采矿方法用于此矿山是适 宜的ꎮ 参考文献 [1]欧志成. 多层急倾斜薄至中厚矿体采矿方法优化研究 [J]. 矿业研究与开发ꎬ2017ꎬ3775. [2] 解联库ꎬ董凯程ꎬ万串串ꎬ等. 瓮福磷矿大塘矿段急倾斜 中厚多层矿体安全高效采矿方法[J]. 有色金属工程ꎬ 2015ꎬ5159. 31