不稳固矿带的采矿方法及技术改造.pdf

矿业快报 EXPRESS 1 F0RM AT1 0N 0F M I I G I DU STRY 总 第 3 5 】期 2 0 0 0 年 1 1月 第 2 1期 技 术 交 流 ㈨ 矿 嚣 摘要叙 述 了在 4 - 山铜 矿 不 稳 固 南缘 矿 带 ， 由使 用 无 底 柱 分 段 崩 落 法 过 渡 到 分 段 举 盾 钟 。 丰 山铜矿是大冶有笆 属公司主要生产矿 山之一 ， 矿 区分 南缘和北 缘两个 矿带 。 南缘矿 带 采用无 底柱 分段崩 落法 开采 。 生 产实践表 明 由 于 矿岩 稳 固性 差等 原 因 ， 无底 柱分 段崩 落 采 矿 方法存 在很 多 问题 ， 无 法保证 正常生产 。为此 ， 长 沙矿 山研 究 院与大冶公 司共 同对南缘 矿带 进 行 的采 用 分段 碎石 胶 结充 填法 可 行性 研究 ， 并 在 l g 9 2年 完 成 了 分 段 碎 石 胶 结 充 填 法 一 期 工 业 试验 ， l g 9 6年完 成二期 扩 大工业试 验 和采 矿 方 法 技 术 改 造 。 试 验 证 明 ． 分 段 碎 石 胶结 充 填 法 适 合该矿 南缘矿 带采矿体 开采条件 。 I 地 质 概 况 丰 山铜矿南缘 矿带赋 存于花 岗闪长斑岩与 嘉 睦江灰 岩接触 带 中 矿体走 向近东西 ， 长度 约 1 0 0 0 m， 延 深 约 3 5 0 m， 倾 角 5 0 ～ 8 O 。 ， 平 均 j 6 。 ， 矿体 厚 度变化 在 1 ～ 7 5 m 之 间． 平均 厚度 2 7 m， 矿 体 沿倾斜 方 向分 枝复台 理 象较 为普 遍 ， 产 状 变化较 大 ， 矿 体 中间有 夹石 ， 矿石 含铜矽 卡岩 为主 ， 含 铜 大理 岩 和含 铜花 岗 闪 氏斑 岩矿 石 约 占矿石 总量 的 1 5 。矿石不稳 固 ， f 4 ～6 。上 盘围岩 为大理 岩 ． f 一6 ～8 ， 节理裂 隙非 常发育 ， 节理面 为绿泥 石化 、 滑石化 等金属矿物 所充填 ， 形 成 光 滑 的 节 理 面 ． 极 易 沿 节 理 面 大 块 冒 落 ， 属 不稳 固 { 下盘 围岩 为花岗闪 长斑岩 受构造破 坏 和 风 化 较 甚 ． f 一 4 ～ 6 ， 在 掘 进 巷 道 过 程 中 ， 常 呈 } } 方 ， 太 清 有 色 金 属 公 司 丰 山锕 矿 技 末 科 ． 助 理 工 程 师 { 3 5 2 3 2铷 北 省阿 J 新 市 ， 6 2 ． 1矿 块 结 构 参 数 及 采 切 巷 道 布置 该 采 矿方 法结 构 参数 及 果 切 巷道 布置 中 段 高度 5 0 m 分 段 高 度 1 0 m 进 路 间距 1 0 m， 回 采进路 规 格 为 3 ． 6 m3 ． i m 宽 高 ， 分段 运 输 道 布 置在 矿体 下 盘 围岩 中 ， 距 矿体 界 线 7 ～ 8 m ， 通 过 主 斜 坡 道 和 分段 的 分 枝 斜 坡 道 与 下 盘 分 段运 输道相 联通 。 回采 巷道 垂 直矿体走 向布 置 ， 溜 井间距 5 0 ～7 0 m， 在 矿体上 盘沿 矿体 走 向 掘 进切割 平巷 ． 在 切割 平巷适 当处 打切割井 ， 利 用 切割平 巷和切割 井联合 拉槽 。 2 ． 2存在 的主要 问题 由于南缘 矿带 矿石 和围岩稳 固性 差等引起 的问题 一是 巷道 片 帮 冒顶 经常发 生 ， 许 多分段 的坑 道 都有 多处甚 至几 十处 垮 塌 ； 二是 采 矿 中 深孔变 形破坏 ， 炮 孔 利用 率仅 为 6 0 左 右 。由 于炮孔变 形破 坏 ． 不 能按设 计 要求 装药 爆破效 果差 ． 悬 顶 现 象 时有 发 生 ； 三 是 出矿 口眉 线 难 保 ， 冒落高 度一般都 在 0 ． 5 ～ 1 ． 5 m， 部分 高达 2 ～ 3 m 或更 高 。因此放 矿毫无 规律可 循 ， 而且 出 矿 口垮落 太高 ， 停 止 出矿后 ， 崩 落废石 在巷 道堆 积距离仍很 长 ． 容 易埋 住后排 炮孔 ， 不 能装药爆 破 ； 四是 矿体 形态 复 杂 、 产 状 多 变 、 夹 石 穿插 频 繁 ， 难 剔 除 ， 同时 废石 流 动 眺好 矿 石 流 动性 差 ， 出 矿 过 程 中容 易 超 前 贫 化 ， 难 以 控 制 出 矿 品 位 等 。 一 荔 髅 菽 锚统 明 维普资讯 各方 等 不 稳 固矿 带 的 采 矿 方 法厦 技 术 改 造 2 0 0 0年 l 1月 第 2 1期 3分段碎 石胶 结充填 法 将 一 个 中段 的 高 度 5 0 m1 均 分 为 5个 分 段 ． 在 分 段 内布 置 垂 直 矿 体 走 向 的 采 场 。 分 段 采 场 内按 采 矿 步距 4 ～ 6 m 甚 至更 长 组织 采 、 出、 充循环 作业 ， 沿矿 体走 向不 留矿柱连 续 回采 。 分 段采 场 断 而呈 似椭 圆状 多边 形 ， 周边 应力 集 中 小 ， 顶板 上几乎 不存在受 拉 破坏 区． 有利 于采场 稳 定 。 采 用 自然 级 配 的碎 石 胶 结 充 填 技 术 ， 充 填 碎 石料经水泥 浆 自淋 混合 ， 在采 场不 需脱 水 。 用 台车凿 岩 、 铲 运机 出矿 和 充 填 ． 实现 采 矿 、 出矿 和充 填作业全 盘无轨机 械化作 业 。见 图 l L ． 图 1 分 段 碎 石胶 结 壳填 采 矿法 方 案圈 3 ． 1采切 巷道布 置 采 用下盘 脉 外斜 坡 道采 准 ， 在各 分 段水 平 的下 盘脉外 布置分 段沿脉平 巷 ， 溜矿井 、 充 填井 以及 通风泄 水井等 。 各分 段与分枝斜坡 道连 接 ， 分枝 斜 坡 道 与主斜 坡道 连通 ， 主斜 坡 道直 通地 表 。 斜坡 道断 面为 d ． 2 m3 ． 2 m 宽 高 ， 分段 沿脉道 为 3 ． 8 m3 ． 2 m 宽 高 ， 天 溜井 联 络 道及进 路 为 3 ． 4 m3 ． 0 m 宽 高 ， 充填 井 2 m． 切 割井 布置在 每条进 路 当头 及进路 夹石 后 面 ， 其 规 格 为 2 m 2 m 巷道 掘 进大部分 采用 光 面爆破技术 支护 形 式多 种 多样 喷 锚 支护 、 喷 锚 网联合 支 护 、 超 前 锚 杆支 护 、 整 体混 凝土 浇灌支 护 和 E型块 衬 砌 支 护等 。 采 切工 程主要采 用喷锚 网支 护 ， 喷混 凝 土 厚 度 1 0 0 ram， 锚 杆 每 排 5 ～ 6根 ， 每 根 长 1 ． 5 ～1 ． 8 m， 排 距 1 ． O ～1 ． 5 m。 金属网 固定在锚 杆 的 位 置 3 ． 2回采工艺 采用 CTC 7 0 0型风 动采矿 台车配 YGZ 一 9 0 型 凿 岩 机钻 凿 6 5 mm 的 向 扇形 中深孔 ， 每 排 8 ～9个孔 ， 排 距 1 ． 5 m， 最深炮 孔 7 m 凿 岩 效率 4 O ～ 5 0 m／ 台 班 使用 2 岩石 炸 药 ， F Z Y l 0 0型 风 动 装 药 器装 药 ， 孔底 起爆器 和非 电导爆 管分段起 爆 。 每 次爆 破 3 ～4排 ． 崩矿 步距 一 般为 4 ～ 6 m， 炸 药 单耗综 合平均 为 0 ． 7 2 k g ／ t 。 采用 WJ D 1 ． j电 动铲 运 机出矿 。 采矿步 距 小 于 6 m 时 ， 在在 回采进路 内出矿 ； 大 于 6 m 时， 在 回采进 路与 出矿横 巷相结 合 出矿或 用遥控铲 运 机 出矿 。出矿 时 ， 为 了安 全 ． 铲 运机 司机 只能 在巷道 中作业 ， 不允许 进入 采空 区作业 。 3 ． 3充 填工艺 南缘 矿 带 设 计 生产 能 力 为 1 5 0 0 t ／ d， 为 满 足这 一要 求 ， 建 成一 工业碎石 胶结 充填 系统 如 图 2 。 水 泥 在地 面搅 拌制 备成 浓 度 为 5 6 左 右 的水泥浆 ， 经管道 自流 到井下 ， 采 用露 天排 土场 的 废 石 破 碎 成 4 0 ram 以 下 的 自然 级 配 的碎 石 或 掘进 巷 道 的废 石 作 为 充 填 材 料 ， 通 过 3 m 主 充 填 井 下 放 到 中段 水 平 ， 经 皮 带运 输 到 各分充填 井 ， 最后 到各 分段水 平 。 在井 下充填水 平将 水泥直 接 浇淋 在碎 石 堆 上 ， 进 行 自淋 混合 7 维普资讯 总 第 3 5 l期 0 0 ∞ 年 u 月 第 2 l期 后 ， 铲 运机 将充填 料进 至采 场充填 铲运 机装卸 过程 中 可使充 填料再 次混台形 成 均质 充填 体 H 图 2 南 缘 充填 系 统流 程 图 工 业试 验 完成采场 充填量 4 ． 8万 m。 ， 水泥 产 中存在 的 问题 ， 突出表现 为 ①解 除 了山体 滑 单耗 l 0 3 k g ／ m 。水泥单耗 7 5 ～t 0 0 k g ／ m 的试 坡 威胁 和 地表 水 对井 下生 产 的 危 害 ； ② 解 决 了 块 单 轴 抗 压 强度 R。 一 3 ～ 4 MP a ， 满 足 工 艺 要 巷道坍塌炮 孔变形 等难题 ， 保 证 了安全 、 正常 生 求 。试 验研 究过程 中对充填 体质 量作 了大量 的 产 ； ③ 大幅度 降低 了采矿损 失率 和贫化率 ， 使 出 调 查 分 析 ， 结 果 表 明 ① 充 人 采场 的充 填 料 均 矿 晶位 明显提高 ． 经 济效益 十分 可观 资源得 以 匀 ， 且 未发现 多余 的滤 水渗 出 ； 骨抖 级配效果 充 分回收 ， 社 会效益 显著 好 的 充填 体 表 面很 少 出现蜂 窝 现象 ， 级 配 不好 分 段碎 石胶 结充填 法在 丰 山铜矿 南缘矿 带 时 ， 充填 体表面 可见蜂 窝状 ， 但 这部分 充填体仍 中的使 用是成功 的 。在 以下几 个方 面需进一 步 具 有 很 好 的 胶 结 强 度 ； ③ 揭 露一 7 0 m 分 段 1 4 0 7 改 进 与提高 一是尽 快 推 广应 用 遥控 铲 运机 出 和 1 4 0 8采场 下 部 充填 体 和一 8 0 m 分段 1 4个采 矿 ， 加大采 矿步距 、 简化 工 序 ． 减 少采充 次数 ， 提 场 的充填 体 侧壁 后均 无 片帮垮 冒现象 ， 可见碎 高 劳动生产 率和采 场生产 能力 二 是一 1 5 0 m 中 石 充填 体具 有 良好 的抗爆性 、 自立 稳定性 。 由于 段 拟用 1 2 5 m 分段 高度 ． 这 样可节约 2 0 的采 单 方 水 泥 用 量 仅 1 0 0 k g ／ m 左 右 、 用露 天剥 离 切 工程 量 三是 在采矿 中深 孔凿 岩爆破技 术上 废 石 ， 充 填体 成 本很 低 ， 1 9 9 5年 实 际充 填作 业 继 续摸 索 ， 进一 步降低采矿 损 失率 ， 充分 回收矿 成本仅 为 5 3 ． 4 5元／ m 。 产 资源 四是要 将计 算 站的硬件 配齐 ． 以便 充分 4应用效 果与展 望 利 用 已研制 的 MC AD 软件 进行 资料 收集 、 数据 丰山铜矿 分段 碎石胶 结充填 法在 国内首次 整 理和施工 设计 尽量减少 囡 资料和设计 引起 采 用 了碎 石 水 泥浆胶 结充 填 新工 艺 和新技 术 的贫化损失 和参数不合 理 。 该 项综 合技术 研究 与南 缘矿带采矿 方法技术 改 造 密切 结合 ， 解 决 了无底 柱 分段 崩 落法 开采 过 程 中存 在 的诸 多问题 该研 究成果 自 1 9 9 3年 结 1 采矿手册 ．编辑委员奇 ．采矿手册 ． 第4卷 ．冶 台 二期工 业试 验 已在我 矿生产 中推 广应 用 ， 并 垒I业女版社 1 9 9 0 顺 利 完 成 了采 矿方法 技 改工程 ， 工业 生产 充 填 2 解世惶 ．金属矿床地下开采 ．冶金工业出版社． 系统也 投产运行 。 生 产实践表 明 ， 该 矿分段碎 石 1 9 9 2 胶 结充 填采矿法 技术先 进 、 工 艺可靠 ， 解决 了生 收 稿 日期 2 0 O O 0 5 2 2 8 维普资讯