白鱼口粘土矿缓倾斜薄矿层采矿方法改进.pdf

s e r i e s N o ．] 9 9金属矿山总第1 9 9 期 J a n u a r y1 9 9 3ME T A LMI N E1 9 9 3 年 第 1期 白鱼 口粘土矿缓倾斜薄矿层 采矿方法 改进 昆 明 学 院 周 君 才 宣 秉 蝽， 一 7 ∥ 昆 钢 矿 山 处 坌 二y 本 文 在总 结 了 白鱼 口粘土 矿 成功 地应 用 了“ 短壁 崩落 采 矿法 ” 的 基础 上 ， 针对 其 尚存 在 的 问题 ， 提 出 了新的采矿法方案了长壁切蓐崩落采矿法。 关 键词 苎 圭芏， 苎 芏蠡 ， 垂 芏 莹 白鱼 口粘 土矿位于 昆明市滇 池西部之 滨 。 矿区 内地层 以古 生代下 二迭系 ， 中石 炭系的 碳 酸盐构 造为主体 ， 粘土矿层赋存于两者之 间。 含 矿 层 的 厚 度 沿 走 向、 倾 斜 均 变 化 较 大 0～ 3 8 m ； 在基底 平 凹部位 含矿层 比较稳定或厚 度 较大 ， 在基底 凸 出部 位矿层厚 度变化 明显或 很 薄 ， 当基底起伏变化剧烈时厚度也变化剧 烈 ， 而 且杂质增多 ， 组分复杂 ， 很难形成工业矿体 。矿 体多分布在含矿层的中 、 上部位 ， 质量和厚度 比 较稳 定 ， 少 部分矿体 分布于 中 、 下 部位 ， 或在 底 部质 量 低 劣， 厚 度 变化 比较大 ， 且 矿 体 短小 零 星， 亦有硬质粘 土的小扁豆体， 但价值不大， 总 体是越靠近含矿层 的底部 ， 杂质越 多 ， 矿体变化 亦大 。当含矿层的厚度稳定时 ， 矿体 亦稳定 ； 当 含矿层 的厚度变化 剧烈和底 板起伏 利害 时 ， 矿 体变化大 ， 甚至无矿体存在 ， 在突厚一 突薄变化 剧烈 的地 段更 为明显 ； 比较好 的矿体 多半是分 布在 含矿层厚度 中等而且稳 定 的地段 ， 其 厚度 一 般 为 1 ． 5 ～3 ． O m， 个 别达 4 ～5 m 以上 ， 矿层 走向长 1 0 0 ～5 0 0 m， 宽 2 0 0余 m。 含矿层 中 ， 上部 以灰 白色 、 灰黑色 ， 鳞 片状 、 土状 软质 半软质牯 土为主 ， 夹有炭质 页岩 、 粘土 质砂岩 、 杂质粘土等物质 ， 往往还 夹有 不规则状 的劣质煤 薄层 ； 含矿层中 ， 上部是矿体 赋存 的主 要 部位 ， 含矿层下部以杂质粘土为主 ， 夹有 石英 砂 岩 、 灰岩 、 铝土 页岩等物 质 ， 也有少 量 的硬 质 粘 土和 半软 质粘 土的零 星 小矿体 赋 存 ， 如图 1 为 含 矿 层柱 状示 意 图 。 圈 1 含 矿层 拄状 示意 图 卜一 白云岩争一 劣质煤 层争一软 质半 软质帖 土4 一杂 质 牯土 5 一硬质 帖土卜 炭质页 岩卜 灰岩 区内大 片碳 酸盐 岩层 分布 ， 溶洞裂 隙发育 ． 尤其 是上 盘 白云岩 除多 溶洞裂 隙外 ， 在其 附近 或低 凹地带 ， 易风化呈散砂状松散破碎 ， 但 白云 岩一般属坚 硬岩层 ， 有 良好 的抗 压性 。 矿层下盘 灰岩 一般坚 硬致 密 ， 很少有溶洞裂 隙， 但在构造 带 附近也挤 压破碎或成溶洞裂隙 。矿层属松软 物质 ， 具有 柔塑性 ， 夹 于上下硬 岩之 间， 厚 薄不 一 ，变化较大 ； 与上盘接触平整 ， 仅有 微 微 的 渡 维普资讯 曲； 与下盘齿状 接触 ， 起伏不平 。矿层 中组成物 质大部分具有柔塑性 ， 受挤压变形 ， 也有部分物 质受挤压后 ， 松散破 碎 ， 如炭质岩、 砂质 岩、 劣质 煤层和硬质粘土等 ； 因此 ， 从总体 上看矿层属于 一 个软弱带 ， 抗压性低 。 矿区内岩矿抗 压性 能如 下 软质粘 土的抗压强度 一般小 于 1 ． 7 MP a ， 半 软质粘土 为 1 ． 7 MP a ． 炭质 白云岩为 3 4 MP a， 顶 板 白 云 岩 为 1 4 1 ． 3 MP a以 上 ， 底 板 灰 岩 为 1 7 2．2 M Pa。 矿 区内水 文地质 简单 ． 区 内矿体 均 位于当 地 浸蚀基准面 滇 池 以上 ， 不受地表水体 影响； 地 下水 主要接受 大气 降雨补给 ， 大部分 矿体 都 位 于地 下水位 以上地段 ， 且 东侧 地势有 利于 对 地下水 的排 出 ， 白鱼 口粘土矿 自 1 9 7 0年 9月开始建设 ． 该 矿 自基建投产 以来 ， 初期 曾采用 “ 进路 回采崩落 法” ． 继而研究试验 和应用 “ 短壁 崩落 采矿 法 ” ． 现正 广泛推广 应用此 法 ， 从 而进 一 步提高 了采 场生产能力及其效率 ， 以及降低 了成本 ； 现将 其 简介于下 图 2 。 每个 采场 由两条上 山、 两条 联络道 和两 个 漏斗组成 i 上山斜长为 2 5 ～3 8 m． 相邻上 山的 间 距 为 1 1 ． 5 m． 划分成 9 ． 5 m长的 短壁工作 面。 主 要运输巷道布置在矿层底板灰岩 中。 切割工作是 由矿层中漏斗 口开始向上沿矿 体倾角掘进切割上 山，并在矿层中沿走向掘进 两条切割联络道 。 回采工作是从 上山上端 开始进行 ，逐 步形 圉 2 短 壁崩 落采 矿法 卜 新 绕 道 运 输 巷争一 上 山遭3 一沿 脉 联 络道4 一漏 斗}电耙 绞 车6 一工 作面术 支护 成倾斜 喇 叭 口状工 作面后 ， 沿 上 山 由上而 下推 进 。因矿层一般 比较松软 ． 可以采用 电钻钻孔 。 采 场 内矿 石搬运 采用 两台 电耙进行 出矿 ， 开始采 用 4 k w 的小 型 电耙 将工 作面矿 石扒运 至 上 山喇 叭 口， 然后 利用 1 4 k w 电耙 再扒入 放 矿漏斗后装车 。 采场地 压管 理 主要 采用 木柱 ， 其 排距和 柱 距均为 1 ． 2 ～1 ． 5 m。在 回采 中． 控顶距为 3 ． 6 ～ 4 ． 5 m，悬顶距 为 4 ． 8 ～6 ． 0 m，放顶距 为 1 ． 2 ～ 1 ． 5 m； 在每 次 回柱时 ， 同时架 设密集切顶支柱 。 维普资讯 总第 1 9 9期 金 属 矿 山 1 9 9 3年第 l期 主要技 术经 济指 标见附表 。 从表 中可 以看 出 ， 该 矿面对 此类 缓倾斜粘 土矿层 ， 相继开展采矿方法的科研试验和改进 ， 使各项技 术经济 指标逐年有 所改善 ， 值得 有关 矿 山参考和学 习 但是该矿现行短壁崩落采矿 法尚存 在以下 问题 1 采 准工程 量 及其 支护 维 护 工作 量 较 大 。 2 采场矿 石两次 耙运 ， 影响采场 生产 能 力及采矿 工效 进一步提 高。 3 遇有矿体厚度在 4 ～6 m 以上 时 ， 难于 回采全厚 矿体 ， 造成较大 的矿石损失 为此 ， 进一步研 究探讨 和改进 此类缓 倾斜 薄 矿层 的现行采矿方 法 ， 就是 当前急待解 决 的 重要科研课题 。 笔者 认为 ， 进一步 研究提 高矿石 回采率 是 大力 降低矿 石成本和提高矿 山经济效益 的重 要 途径 ； 因此现研 究提 出新型 采矿 法 长壁 切 底崩落法 。 长壁切底 崩落法与 现行 长壁崩落 法的不同 点就是利用长壁工 作面沿矿体 下盘接 触线进行 回采 ， 继而 回采其上部未采矿体 ， 采后 空区随着 自行 冒落 ， 如 图 3所示 。 沿 矿 层 倾 向划 成 阶段 ， 斜 长 一般 为 3 3 ～ 4 6 m， 主要根据矿体 倾角、 岩层稳定 性以及搬运 设 备类 型进行选 定。阶段矿柱宽度 为 8 m。 在 阶 段 内 可 以划 成 区 段 ， 走 向 长度 一 般 为 2 0 0 ～ 3 0 0 m， 在 区段 内划成矿 块 ， 走 向长度一 般为 6 O ～ 8 O m， 主要取 决于矿 山生产 能 力和矿 层形 态 沿走 向变化特点 为 了大 力提 高矿 山生产 能力 ， 可 以困地 制 宜地采取多阶段 、 多区段和多矿块 同时 回采 ； 但 是在相 邻阶段 同 时 回采 中 ， 回采工作 面务 必相 互超前 2 O ～3 0 m 以上 ， 以确保 生产安全 。在矿 块 回采中 ， 回采工 作面沿走向推进 。 待采准工 程 完成后 ， 在矿块 一 端开掘 切割 上山 ； 并 由此沿走 向进行 长壁 切底 回采 ， 其高度 一 般 为 2 ． o ～3 ． O m， 倾 向斜长 一般 为 2 5 ～3 8 m， 宽度 一般 为 1 ． 5 ～1 ． 8 m； 长壁 切底 回采 中， 及 时 架设立 柱支 护 ， 其 间距及 其 排距 一 般为 1 ． 5 ～ 1 ． 8 m， 主要取决于岩层地压 。 待长壁切底 回采工作面扩宽至两条时 即 3 ． 0 ～3 ． 6 m 宽 ， 即在近崩 落区 的一条 切底 中 ， 逐 步进 行挑顶 回采 ； 在 由上 而下分段 挑顶 回采 中， 一般 采 用 2 ． 0 ～5 ． O m 深 的 炮孔 ， 主要取 决 于切底高度和矿体 厚度 。 在长 壁切底 回采和 挑顶 回采 中 ， 采下矿 石 主要 采用 电耙 出矿 ； 为 了大力提 高 采场出矿 能 力 ， 应 因地制 宜地试 制和 采用大 型 电耙或 多斗 串联 电耙 出矿 。 下转第 1 5页 亘 圉 3长壁 切 底崩落 采矿 法 1 2 一 眯 外阶段 平巷3 、 4 一脉 内 阶段 平巷5 、 6 脉 内回 采平 巷7 一联 络道 维普资讯 总 第 l 9 9期 金 属 矿 山 1 9 9 3年 第 1期 出现砸铲 现象 尤其是 采用挤压爆破 有表 面大 块 的矿 岩爆堆 ． 砸铲 现象 较为严重 。 电铲在松散 岩土工 作面作业 ， 有时 也发生埋铲 现象 。 解决的 办 法 是 3 ． 1 ． I 对一般矿 岩爆 区． 用加强爆 破技术 管理 ， 合理选 用爆 破参数 ， 利用高台阶采矿能改 善爆破 质量的特 点 ， 可 减少或避 免爆堆 中 的表 面大块 ， 即使在采用挤压爆破的情况下 ， 砸 铲现 象也可以避 免 ； 3 ． 1 ． 2 在可爆性极 差的岩石和富矿爆 区 ， 我们利 用了增加炸药单耗 ， 降低爆 堆高度 ， 使工 作面的高度能适应 wK 4型 电铲工作参 数的 要求 ， 妥善地解决 了砸铲和埋铲 问题 3 ． 2 在矿 岩接触带采矿 时 ， 矿 岩混采 的宽 度随台阶高度的增加而增加， 矿石的损失与贫 化也随之增 大 附 图 。当台阶高度 由 h增大到 时， 混采宽度由 L增加到 L ． 贝 0 混采的矿岩 增加量 A S 一 L --h L 。 兰尖铁矿是多种稀有元 素共生 的钒钛磁铁矿 ， 矿体 赋存条件复杂 ， 它依 工业矿物 富集程度及其结构和共生组合特征的 差异 ， 从上盘 至下盘划分 为九条矿 带 ， 矿岩接触 带较多。但是， 我们在开采矿岩接触带时， 采用 从上盘 往下盘推进 ， 尽可能多的剔除 了夹 石层 从而降低 了损 失与 贫化 。1 9 8 0 ～1 9 9 1年 1 0年 中． 平 均损 失 率 为 5 ． 7 5 ， 比设计 6 ． 5 降 低 11 ． 5 4 ； 平 均 贫 化 率 为 ． 8 6 ， 比设 计 附圉台阶高度对矿岩混采界限影响示意 l 4 ． 2 0 降低 l 6 ． 4 8 。 4结语 1 兰尖铁 矿投产二十多年来的生 产实践 证 明， 高 台阶采矿 技 术上可行 ， 安 全 可靠 ， 经济 效益 十分 显著 。新 建的大型露天矿 山可 因地制 宜 推 广应用该 项 新技术 ； 已投 产 的山坡露天 矿 山， 其要不是极难爆 矿岩 ， 应尽量改低台阶为高 台 阶采矿 ， 这 对提 高矿 山综 合经济效 益大 有好 处 。 2 对凹陷露天矿 山， 台阶高度增加 ， 新水 平准 备的工 程量要增大 ， 开拓周期 长 ， 一般 不宜 改 用高 台阶采矿 ； 对极 难爆 矿岩 容 易产生大块 的大 型露天 矿 山 ， 可 随着 更新大 型设 备的同 时 改低 台阶 为高台 阶采矿 ； 对极 难爆 矿岩 的大型 露天矿山 ， 若 是仍用原有小 型设备作业 ， 欲改 低 台阶为高 台阶采矿 ， 要谨慎从事 收 稿 日期 1 9 9 2年 7月 3 0日 上接 第 2 2页 岩层地压 的有效 控制是此 法 的重 要 环节 。 为此 ， 在 整个 矿块 回采 中， 务必 注意 以下两 点 一 是 在长壁切 底 回采 中台理和 及时架设 立柱 ， 确保 回采安全 ； 二是在 挑 赝回采 中因地制 宜地 合理 确定分段 回采长度， 保证岩层随着自行 冒落。 这 种长壁切底崩落法 比现行短壁崩落法或 其它长壁崩落法主要具有以下优点 1 不仅 可以 回采 中厚矿 层 ， 而且 有可 以 回采薄 、 中厚矿层复 杂多变 的特 点 ， 从而可以大 力提高矿 石回采率 ， 充分利 用地 下资源 。 2 采准 工程布 置 比较 简单 ， 从而 可 以进 一 步降低采准费用及其维护费用。 3 采用切底、 挑顶回采以及矿石一次耙 运 ， 可以进一步提高采场生 产能力 。 国内非金属矿床和金属矿床都有此类缓倾 斜矿体} 它是当前地下矿山难采矿床类型之一。 长期 以来 ， 国 内矿 山对 于此 类矿床 一般都是 广 泛推广应用“ 长壁崩落法” 或“ 短壁崩落法” ； 从 国外矿山来看， 至今尚无更加有益经验可供借鉴。 笔 者针对 此类 缓倾斜 矿体 的特 点 ， 经过深 入地探讨 ， 所提 出的“ 长 壁切底崩落 法 ， 可以进 一 步提高矿石回采率和经济效益 。 参考文献 略 维普资讯