萨尔朔克金矿采矿方法试验研究.pdf

2019年 11月下 世界有色金属41 采矿工程 Mining engineering 萨尔朔克金矿采矿方法试验研究 权富成 （兰州资源环境职业技术学院安全工程学院， 甘肃 兰州 7 3 0 0 2 1 ） 摘 要 本文介绍了无底柱浅孔留矿法在萨尔朔克金矿的具体应用， 从矿床开拓、 采切工作、 回采工艺、 采场地压管理、 矿柱回采等方面进行了阐述， 对类似矿山的生产具有一定的借鉴意义。 关键词 无底柱浅孔留矿法 ； 采准 ； 切割 ； 回采 中图分类号 T D 8 6 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 - 5 0 6 5（2 0 1 9 ） 2 2 - 0 0 4 1 - 2 The Bottomless Pillar Mineral Mining in Saersoc Gold QUAN Fu-cheng L a n z h o u Re s o u r c e s a n d E n v i r o n me n t V o c - T e c h C o l l e g e D e p a r t me n t o f mi n i n g , L a n z h o u 7 3 0 0 2 1 , C h i n a Abstract T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e p i l l a r l e s s s h a l l o w h o l e s h r i n k a g e me t h o d s p e c i f i c a p p l i c a t i o n i n s a e r s o c g o l d d e p o s i t e x p l o r a t i o n , mi n i n g , f r o m t h e a s p e c t s o f c u t t i n g w o r k , mi n i n g , u n d e r g r o u n d p r e s s u r e ma n a g e me n t , p i l l a r s t o p i n g a r e d e s c r i b e d , w h i c h p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r s i mi l a r mi n e s p r o d u c t i o n . Keywords n o n p i l l a r s h a l l o w h o l e o r e r e t e n t i o n me t h o d ; mi n i n g ; c u t t i n g ; mi n i n g 萨尔朔克金铜矿处于萨尔朔克火山机构中， 矿床范围内 因次火山岩侵入造成地层出露不全， 大量的热液蚀变使矿区 地层岩石特征趋于复杂， 矿区总体构造方向为北西向， 在矿区 北部、 西部以近南北向为主， 矿区北部构造线转为北东向。 矿 床范围内围岩蚀变十分发育， 特别是近矿围岩蚀变十分强烈。 矿体从地表-1158米水平1120米水平1080米水平 1040米水平深部变化特征的规律性明显， 表现在 矿体 在地表呈不规则脉状、 透镜状， 沿走向有分叉变薄、 复合膨胀 的特征， 主要表现为金矿化。 矿体向深部变化更趋复杂， 形态 上多呈脉状、 透镜状、 不规则状， 分枝、 复合现象明显， 但总 体上，矿体向深部延伸较稳定，厚度变厚、规模变大趋势明 显， 矿体连续性增强， 矿体从东南向西北， 矿体连续性增强、 厚度变大特征也较明显 ； 矿化类型上， 纵向上， 矿种由地表 金矿化为主向下变为以金铜金铜铅锌银多金属为主的变化 趋势明显， 矿体品位明显变富 ； 横向上， 由东南向西北， 矿种 由金金铜铅锌铜银变化规律明显， 矿体产状由陡变缓趋 势明显， 矿体变富趋势明显。 矿床内的岩体结构类型主要以 碎裂结构岩体的块状结构岩体类型为主。 矿石体重 2.85 t/ m3、 岩石体重 2.70t/m3、 矿岩松散系数 均为1.60、 矿石硬 度f11、 岩石硬度f612。 1 采矿方法 1.1 开采范围 矿 山 前 期 采 用 平 硐 和 斜 井 开 采 1000m 水 平 以 上 矿体，当前开采对象为深部矿体开采，矿体埋藏范围 1000m750m， 总矿量430.7万t。 1.2 开采顺序 矿山前期采用平硐和斜井开拓，已开采了1120m、 1080m、 1040m、 1000m共4个中段矿体， 现在新增1条竖 井开拓系统开采750m1000m间深部矿体，新增750m、 800m、 850m、 900m、 950m共5个中段。深部开采接续前 期的开采中段， 逐中段自上而下开采。 1.3 采矿方法 1.3.1 原设计采矿方案 原设计部门设计的浅孔留矿法矿块沿矿体走向布置， 矿块长度50m60m，采场垂直高度为中段高度50m，宽 为矿体宽度，矿块顶柱厚度5.0m，底柱高度6.0m，间柱宽 度6.0m ；在矿块两端间柱中央布置脉内混合井，规格为 2m3m， 在天井中每间隔5.0m垂高施工联络巷通达采场； 第一条联络道贯穿整个采场做为采矿拉底巷道 ；中段水平 布置脉内出矿巷道， 每间隔6.0m向矿体下盘方向布置斗穿、 斗颈与上部拉底巷道贯通。回采时采用由中央向两端后退 式、 由下向上的回采顺序， 顶板采用锚杆护顶， 使用YT-28 型浅孔凿岩机钻凿Φ42mm、深2.5m的倾斜上向炮孔，一 次多排爆破， 在采场回采过程中， 采用锚杆对顶部矿石进行 锚固， 爆破崩落下来的矿石， 其三分之一松散量通过下部 漏斗放出， 其余三分之二暂时留在采场， 以保护空场上盘和 人员作业需要 ； 底部采用木漏斗或铁漏斗直接向0.7m3矿车 装矿， 由中段电机车牵引运出。 在生产过程中， 经常发生堵 漏斗现象， 这是因为在采场二次爆破过程中， 总有少量的稍 大矿块留在矿堆里， 在放矿或最终放矿时， 就难以避免发生 堵漏斗现象。 1.3.2 试验采矿方案 为了减少堵漏，在进行采矿方法试验时对原设计采矿 方案进行了调整，结合当地生产技术水平和矿山实际，将 750m1000m间深部矿体试验设计为无底柱浅孔留矿采矿 法回采， 装岩机出矿。 （1） 矿块布置 根据矿体特征，矿块沿矿体走向布置。 矿块长40m50m， 高度即为中段高度50m， 宽度为矿体厚 度。 矿块留间柱6m， 顶柱6m， 不留底柱。 （2） 采切工程 采切工程包括中段脉外运输巷道、 采准 天井、联络道、切割巷道等。在天井垂直方向每隔5m掘进 联络道， 与矿房贯通， 用以作业人员进出矿房及通风。 装矿 穿脉进入矿体后沿矿体掘进切割巷道， 接着扩帮形成拉底巷 道， 拉底巷道是最初的开采作业空间。 （下转43页） 收稿日期 2 0 1 9 - 1 1 作者简介 权富成， 生于1 9 7 2 年， 男， 汉族， 副教授， 研究方向 金属矿 山工程技术教学与研究。 2019年 11月下 世界有色金属43 采矿工程 Mining engineering 力显现与地表沉陷等的主要因素， 而在充填采矿过程中， 采 空区被充填材料所填充，填充后的矸石占据采空区上部岩 层垮落时一部分的空间， 这样岩层的垮落程度就会降低， 填 充的矸石可以转换成矿层厚度， 这部分 “矿层” 将不再开采， 这样将会降低实际的开采高度。 等价采高为采矿工作面实际 采矿高度减去固体充填体被顶板压实后的高度所示。 等价采高计算公式见式 （1） （1） 式中， HZ等价采高 ； hq充填欠接顶量 ； h实际采 高 ； v充填材料的松散系数 ； v’ 充填材料的压实系数。 由式 （1） 可知 假定充填法采矿的采矿高度为h， 由于 充填材料接触不到顶板和松散体碎胀率等因素，被充填后 的采空区覆岩顶板会随着时间的推移形成一定的下沉量， 因 此， 实际采出矿层的厚度为h而在效果上不等价于。 但在公式 （1） 中， 主要考虑了充填材料没有接触到顶板 和松散材料的碎胀率等因素， 但由于充填之前采空区的顶板 已经有不同程度的下沉量， 且在工程实践中矸石等松散体的 碎胀系数难以被测出来， 因此确定等价采高具有一定的难度。 根据实际情况， 我们对公式 （1） 进行修正。 在充填采矿过 程中， 上覆岩层运动变形是一个不间断的过程， 等价采高HZ的 大小等于该变化过程顶板的最终下沉量hd的大小， 顶板最终沉 降的hd与充填材料的力学性能、 矿山地质条件、 充填设备和工 艺等有关， 其中关键因素包含顶板提前下沉量h1、 欠接顶量hq、 充填体的压缩量hk等三个参量， 因此公式 （1） 可以修正为 （2） 其中顶板提前下沉量ht、欠接顶量hq均可以通过现场 实测得到， 而充填体的最终压缩量可以根据试验得到的充填 体的应力-应变关系曲线得出。充填体压实率η的概念 压实率是指被测材料四周被限制的条件下， 在垂直应力作用 下充填体最大压缩量与充填体受力之前高度的比值， 因此， hk可表示为 （3） 因此， 将式 （3） 代入式 （2） 可得充填采矿中等价采高的 最终表达式为 （4） 从式 （4） 可以得出， 充填采矿中等价采高主要由顶板提 前下沉量ht、欠接顶量hq、充填体的压实率η等三个关键 参量控制。 3 小结 本文主要介绍了充填采矿方法， 根据矸石充填采矿岩层 移动控制规律， 通过等价采高理论找到了控制岩层移动与地 表沉陷的关键因素。 降低充填开采的等效采高是可以达到上述目的， 可以通 过减小充填之前顶板的下沉量ht、减小矸石欠接顶量hq和 增大矸石的压实率η来实现。 [1] 李宁， 马慧慧， 柳鹏远． 矸石充填液压支架的研制[J]． 矿山机械， 2010， 3815 5-7. [2] 张吉雄，矸石直接充填综采岩层移动控制及其应用研究[D]．中国矿业 大学， 2008. （上接41页） 运输巷道 2.73.2m ；天井 1.51.8m ；采场联络道 1.21.8m。 （3） 回采作业 矿房回采采用自下而上分层进行，浅 孔凿岩，打水平或上向孔。孔径38㎜，孔距1.0m，排距为 0.8m， 孔深2.0m， 梅花型布孔， 导爆管雷管＋2号岩石硝铵 炸药爆破。 矿房留顶柱3m6m， 在矿房顶板稳固性较差时， 可在矿房内留若干矿柱， 以保证顶底板稳定。 （4） 出矿 出矿作业在装矿穿脉中进行， 矿石从矿房自 重落入底部装矿穿脉中，采用Z-30B型装岩机装矿，利于 装矿作业安全。 （5） 矿柱回收 采用无底柱留矿法回采， 不存在底柱回 收问题； 顶柱在上中段矿房回采结束， 中段巷道不再利用时， 在上中段出矿穿脉和拉底巷道中下向凿岩， 一次崩矿， 崩落 的矿石从矿房中回收。 矿房间柱回收 在天井和采场的联络 道中上下凿岩， 矿房天井不利用时， 一次爆破回收， 间柱只 回收一半， 另一半保留维护采空区安全。 （6） 采场通风工作 新鲜空气自中段运输平巷， 经矿块 天井进入工作面， 清洗工作面， 由矿房另一侧天井回风到上 中段回风巷道，通过中段间保留的回风天井回风到1000m 中段回风井石门， 通过回风井排出地表。 （7） 顶板管理 矿房回采依据每分层顶板围岩稳定情况 决定措施，若不好时，可采用锚网护顶。对矿石顶板，要加 强安全检查， 特别在爆破后首先进行顶板松石处理， 避免事 故发生。 1.4 矿井通风 通风方式和通风系统， 矿井采用1条主井 （罐笼井） 开拓， [1] 金属矿地下开采 陈国山.2012年冶金工业出版社. [2] 采矿设计手册 中国建筑工业出版社,1989. [3] 李佩云、 王志刚、 李族文.浅孔留矿法底部结构方案的探讨 矿业论坛 2009年第29期. 在104号勘探线南侧设风井，风井下掘到950m中段，新鲜 风流由主井进入， 经各中段运输平巷到工作面， 回到上中段 运输巷道， 经中段间保留的回风天井至950m中段风井石门， 经风井石门由风井抽出地表， 矿井形成对角式通风系统。 1.5 采矿主要经济技术指标 表1 采矿主要技术经济指标表 序号主要技术经济指标单位指标 1 总回采率％85 贫化率％10 2采场出矿能力t/a150 3 7655凿岩机m/台班3060t/台班 每米崩矿量t/m2 4Z-30B装岩机t/台班150 5 生产时期的采掘比m3/kt66.8 其中 开拓探矿m3/kt18.8 采切m3/kt48.0 2 结语 从萨尔朔克金铜矿试验用无底柱浅孔留矿法生产实践 过程来看， 应用该方法开采萨尔朔克铜金矿是成功的， 该采 矿法回采工艺简单， 省去了复杂的电耙底部结构， 不存在电 耙道堵塞和支护的问题， 采矿效率， 工人易掌握， 损失贫化 低， 采切比小， 采矿成本低。 适合于矿石无结块、 氧化、 自燃 性的急倾斜薄矿体的中小矿山， 为同类矿山的生产可以提供 了借鉴。