第四系下缓倾斜中厚矿体采矿方法的初步研究.pdf

S e r i e s No． 31 6 Oc t o b e r 2 0 0 2 金 畿 砖 匝l， r AL M I NE 总 第 3 1 6期 2 0 0 2 年 第 l 0期 第四系下缓倾斜 中厚矿体采矿方 法的初步研 究 张兆林 张 金林永新 周敦军 山 东金岭铁 矿侯 庄分矿 摘要根据侯庄矿区难采矿体一第四系缓倾斜中厚矿体的地质 、 水文特点 以及侯庄分矿采矿生产现状 ， 对 其进行采矿方法的初步研究 ， 重点介绍了适应此段矿体开采特点的全面预控顶房柱法。 关键词 缓倾斜中厚矿体第四系 采矿方法全面预控顶房柱法 Pr e l i m i na r y St u dy o n t he M i ni ng M e t h o ds f or Ge nt l y I nc l i ne d M ed i u m T h i c k Or e b o d y B e l o w Qu a t e r n a r y P e r i od Z h a n g Z h a o l i n Z h a n g J i n L i n Y o n g x i n Z h o u Du n j u n Ho u z h u a n g Br a n c h， S h a n d o n g d i n l i n g I r o n Mi n e Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e g e o l o g i c a l a n d h y d r o l o g i cal c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e h a r d t o - mi n e o r e b o d y i n Ho u z h u a n g mi mn g d i s t r i c t ， wh i c h b e l o n g s t o g e n t l y i n c l i n e d medi u m t h i c k o r e b o d y o f Qu a t e r n a r y P e r i o d a n d t h e p r a c t i cal mi n i n g p r od u c t io n i n Ho u z h u a ng B r a n c h Mi n e ， p r e l i mi n a r y s t u d y o n i t s mi n i n g me t h od s wa s ma d e ． F u l l y p r e c o n t r o l l ed r o o f r o o m p i l l ar mi n i n g me t h od t h a t is s u i t a b l e f o r mi n i n g t h i s s e c t i o n a l o r e b o d y i n h i g h l i g h t ed i n t h e p a p e r ． Ke y wo r d s Ge n t l y i n c l i n e d t h i c k a n d medi u m o r e b o d y， Qu a t e rna r y p e r i od ， Mi n i n g me t h od ， Fu l l y p r e - c o n t r o l l ed r oo f r oo m p i l l a r mi n i n g me t h od 侯庄矿区是山东金岭铁矿 3个采矿生产单位之 一 ，年 产矿石 3 5万 t ， 现在施 工回采的阶段在 一2 0 0 m和 一2 8 0 m 2个阶段。 一3 4 0 m 阶段正在施工 开 拓 ； 一1 6 0 r n水平 回风大巷 已经形成。按生产计划 和实际出矿要 求 ， 在 2 0 0 2年 底或 2 0 0 3年初 ， 需 在 一 1 6 0 me k平出矿 ， 否则 ， 将影响整个企业产 量的稳 定 ， 影 响企业 的生产经 营。加快侯 庄矿 区 一1 6 0 r n 水平 以上矿体的采矿研究 已迫在眉睫 。 1 矿 区地质及开采技术条件 侯庄矿 区 一1 6 0 I ll水平 以上矿体 的赋存条件 ， 有如下几个特点 1 部分地 段矿体 与第 四系直接接触 ， 即矿体 的直接顶板是黄土层。第 四系与矿岩接触的界面也 高低不 同， 变化较大 最低处在 5 8线 一1 3 6 m 水平 ； 最 高处在 3 3线 一5 8 I I 1 水平 。 2 矿体倾角小 ， 基本上东缓西陡 ， 属缓倾斜矿 体 。在 2 4线 ～ 6 0线之间 ， 倾角在 0 。 ～ 2 7 。 之间 ， 大 多数为 2 3 。 左右 ； 在 6 0线 ～ 8 9线 之 间 ， 倾 角在 4 0 。 ～ 5 0 。 之 间； 中间 6 4线 ～ 6 9线之间夹有一无矿带 。 3 矿体 厚度 不 大 ， 属 中厚矿 体。2 1线 ～ 6 4 线之 间矿体平均厚度为 6 ． 5 9 r n ； 6 8线 ～ 9 1线之 间 矿体平均厚度为 6 ． 7 8 m。 4 部分地段有氧化矿存在。部分地表孔钻探 时揭露 出氧化矿赋存 于靠近黄土层的部分矿体。 5 矿体上盘 围岩大部 分为结 晶灰岩 ， 下盘 围 岩大部分为矽 卡岩或闪长岩 。围岩裂 隙比较 发育 ， 特别是靠近浅部第四系黄土层矿岩均松散不稳固。 6 水文地质条件复杂 ①第 四系富含水 ， 水位 在 0 n l 左右 ， 采矿 时不能把第 四系水引到井下②上 盘灰岩含水对采矿不会构成威胁 ， 局部水大 ， 可能是 地表孔封孔时没封好导入 的第 四系水 ， 灰 岩水不能 疏干 ， 只能封堵 。③第 四系与矿岩接触 的界面上有 一 层亚粘土 ， 亚粘土透水性差 ， 起密封第四系水的作 用 ， 其厚度不一 ， 平均约 1 0 m， 这层亚粘土绝对不能 破坏 ， 否则将把第 四系水引到井下 ， 造成危 害。 7 资源 ／ 储 量相 对较 大。侯庄 矿 区 一1 6 0 m 水平以上资源 ／ 储量 占现有总储量 的 4 8 ． 5 6 ％。 且 品 张兆林 ， 山东金岭铁 矿侯庄分矿 ， 工程师 ， 2 5 5 0 8 1山东 省淄 博市金 岭 铁 矿。 1 7 维普资讯 总第 3 1 6期 金 舄 矿 山 2 0 0 2年 第 l 0期 位稳定 ， 具体情况见表 l 所示。 表 1 侯庄 矿区矿石 资源情况 2 采 矿方 法 选择 2 ． 1 相关 研 究 针对此段矿体的产状条件 ， 首先选择 了勘探程 度较高的地段为研究对 象 ， 同时也作 为 一1 6 0 I T I 水 平以上矿体的首采地段 。以付井石 门为界 ， 石 门以 东划为研究对象 ， 即以 2 l线 ～ 5 8线这段矿体 ， 此段 矿体走向长 9 0 0多米 ， 总资源／ 储量 2 3 0多万吨 ， 其 中探明的可研 的经济基础储量 1 1 l b 为 6 6 ． 1 3万 t ， 基本分布在近 一1 6 0 IT I 水平 ， 斜 长 4 0 IT I 以 内， 可作 为首采地段的首采矿石。 在研究此段矿体的采矿方法时 ， 考 虑到其埋 藏 条件的复杂性 ， 经过分析研究， 认为对此段矿体先探 采结合设计 ， 对下部探 明储量 1 1 l b 进行采准设计 ， 同时对上部探明的预可研 的经济基础储量 1 2 1 b 和 控制的预可研 的经济基 础储量 以开拓设 计为主 ， 也 布置采准， 但 只作参考 。先设计 施工 一1 6 0 I T I 水平 的大巷 ， 然后进行生产勘探 ， 待探清楚上部矿体的准 确产状后再施工上部开拓大巷 。根据矿体现有产状 资料 ， 上部开拓大巷初步定 在 以下水平 在 4 8线 以 东定在 一1 0 0 I T I 水平 ， 在 一4 8线 以西定 在 一1 2 0 I T I 水平 ， 2条水平大巷用 1 条设备井连接 ， 设备井设在 4 8线 ， 将来用作充填 、 通风 、 行 人 、 运送设备物料等 。 矿体东部设通风下山 ， 连同 一1 0 0 I T I 水平 和 一1 6 0 m 水平的主扇 回风道 ， 以形成完整的系统 。 2 ． 2 采矿方法的选择 此段矿体存在的问题较多 ， 主要是矿体倾 角小 ， 矿体厚度不大 ， 围岩不够稳固 ， 最重要的是多处地段 矿体直接在第 四系下 ， 接近第 四系的矿岩均不稳 固。 在充分研究各种影响因素后 ， 根据矿体赋存特点 ， 采 用全面预控顶房柱法 ， 如 图 1 所示 。 矿房沿走向布置 ， 阶段斜长 4 0 ～ 5 0 I T I ， 矿房宽 1 5 --2 0 I T I ， 矿柱宽 4 ～ 5 I T I ， 布置矿房 、 矿柱时 ， 根据 矿体厚度和矿岩稳 固情 况而定 ， 矿体厚度大 ， 围岩不 太稳固 ， 矿房、 矿柱尺寸要小一点 ； 矿体厚度不大 ， 围 岩较稳固 ， 矿房 、 矿柱尺寸可稍大一点 。目的是为了 1 8 控制采区顶板 冒落 ， 防止塌陷第四系黄土层 。 Ⅱ ． ．．．．．．．．．．．．．．．．．L ． ． ． ． ． ． ． ． ． 一 -1 ／ 2 ～ 西 丽 ■ _ 一 图 1 全面预控 顶房柱 法示意 l 一 阶段 运输平巷 ； 2 一 上水平 回水巷 ； 3 一 上盘沿 脉平 巷 ； 4 -- 穿脉平 巷 ； 5 一出 矿 溜井 ； 6 一上 盘沿 脉 切 割 上 山 ； 7 一 矿 房 间 柱 ； 8 一 落底炮孔 ； 9 一 预控顶工作面 ； l 0 一预控顶炮 孔 ； l 1 一 电 耙 l 2 一 电动铲运机 ； l 3 一 落底 回采 工作面 ； l 4 一 点柱 为了提高生产能力可实行多矿房同时 回采。为 了控制地压 ， 应采取 集 中强采 。在矿 房 回采前沿矿 房一侧掘切割沿脉上 山， 以保证 采区通风 ， 回采时一 般沿倾 向由下而上进行全面预控顶回采靠近上盘的 矿石 ， 嗣后进行落底回采靠近下盘的矿石 ， 并按设计 留好矿柱 ， 矿柱一般作为永久损失 ， 不予 回采 。 采准工程完成后 ， 由上盘沿脉拉底巷道或上 盘 沿脉切割上 山为 自由面开始 全面预控顶落 矿 ， 落矿 采用浅孔落矿 ， 钎杆 长度 3 ． 5 I T I ， 打斜 上 向孔 ， 工作 面宽度为 l 5 ～ 2 0 I T I ， 斜长一 般为 4 0 I T I 左右 ， 高度 一 般在 2 ～ 2 ． 5 I T I 。在全面预控顶 回采 时上 盘不 能 留有矿石 和不稳 固围岩 ， 必须及 时处 理到稳 固的岩 石顶板 ， 以防顶板 冒落伤人 。全 面预控 顶板 回采 的 关键是一 次性处 理好 顶板 ， 达 到预控 顶板 的 目的。 对不易处理 的顶板应做锚网喷护 ， 以确保顶板安全。 在矿房 内必要时应 留下几个 点柱 以支撑顶 板 ， 点 柱 规格一般为 ． 5 ～ 3 I T I 。 全面预控顶 回采结束后 ， 矿房底盘 的矿石也接 着 回采 ， 在落底 回采时一般 沿倾 向由下 而上在控制 好 的顶板下采用浅孔落矿 ， 打斜 向上孔 ， 回采到下盘 岩石为止 。在落底 回采时应 密切 注意顶板变化 ， 为 防冒落顶板伤人 ， 对不能处理的顶板应设好标志 ， 让 人员 、 设备绕开行走 。在矿 房浅孔 回采崩 矿时部分 矿石可借助爆力而被抛 向矿房的下端 ， 矿体倾角越 大 ， 爆力运 矿的距 离就越 远 ， 但部 分 矿石 留在 矿房 内， 需要用 电耙耙运 。在矿 房的下端设 电动铲运机 和电耙联合出矿 ， 出矿溜井 设在下 盘岩石 内。一 台 电动铲运机可 以负责 2 ～ 4个矿房的 出矿 。溜井配 电动铲运机出矿提高了矿块的生产能力。 下转第 3 8页 维普资讯 总第 3 1 6期 金 璃 矿 山 2 0 0 2年 第 l 0期 特别是聚酯筛 网寿命 长 ， 开孔 率高达 3 5 ％～ 4 5 ％， 最d qL 径 0 ． 1 mm， 独有的耐磨防堵特性 ， 使得过去 认 为难筛分或不可筛分的细粒物料筛分成为可能 。 ～ ～ 图 3 德 瑞克夹层 防堵筛 网 图4 德瑞克耐磨防堵聚酯筛网 5 德瑞克高频细筛的应用潜力 国外向中国出 口铁矿石 的 国家 ， 如 巴西 、 印度 ， 安装德瑞克高频细筛降硅提铁 。国外近期应用 的典 型矿 山是印度的 Ku d r e mu k h铁矿 ， 主要生产 向中国 出 口的铁精矿。 目前使用浮选 方法生产含硅 4 ％的 铁精矿 ， 最后一段磁选供给浮选 的精矿含硅5 ． 7 8 ％。 上接第 1 8页 在控制地压中 ， 根据 山东金岭铁矿经验 ， 上盘极 限暴露面积 控制在 2 0 0 0 ～ 2 5 0 0 m2 ； 顶 板极 限暴 露面积不应超过 8 0 0 m2 。 实际表明 ， 该采矿方法在该矿的应用是成功的。 3 存在的问题 1 现在第 四系与矿岩接触界线是根据地表孔 得到的， 其勘探网度为 5 0 m5 0 m或 1 0 0 I T I 1 0 0 I T I ， 其准确性不足 ， 尤其在深度上也不能保证其准确 无误 ， 而第 四系在各处 的实际深度对采矿设 计是尤 为重要的。正因为如 此 ， 对 一1 6 0 m 以上 的矿体 来 说 ， 勘探 出准确 的第 四系地 质界线是首要 的和必要 的 ， 最好 以 1 2 ． 5 m 1 2 ． 5 m 的 勘 探 网度 探 清楚 一 1 6 0 i n 以上 的矿体 、 围岩 、 第 四系的地 质结构。 2 由于接近第 四系的矿 岩稳 固性都较 差 ， 留 3 8 采用德瑞克五路重叠式高频细筛， 配置 D F 1 6 5夹层 防堵筛网 6 3 m 分级 ， 2 5 0目 ， 每 台处理 能力 1 2 0 t ／ h ， 筛下铁精矿含硅在 3 ％以下， 从而取代现有的 浮选工艺 ， 简化流程后节 省 了大量 的生 产成本和浮 选药剂消耗 ， 提 高 了铁 精矿 质量 ， 增 强 了市场 竞争 力 ， 经济效益非常显著 。 国内许多铁精矿生产企业 ， 亦在 同美 国德瑞 克 公司合作， 寻求更高效的细筛筛选设备。目前弓长 岭矿业公司 、 武钢矿 业公司金 山店铁 矿 已完成 了筛 分试验 ， 鞍钢矿业公 司组织 考察 团到美 国 E v t a c 铁 矿和德瑞克公司 ， 考察 了德瑞克细筛在 现场 的实 际 应用 ， 正在安排取样进行筛分试验。此外 ， 攀钢矿业 公司和钛业公 司的试样亦 在运送途 中 ， 本钢 、 首钢 、 马钢等的选厂亦在开展更进一步的合作 。既然德瑞 克细筛可 以为 国外 的铁精矿 生产 企业 用 于降硅 提 铁 ， 改善铁精 矿质量 ， 并 向中 国的钢铁 企业 大量 出 口， 那么德瑞克细筛 同样可为国内的企业所利用 ， 提 高铁精矿 品质和市场竞争力 。 参 考 文 献 1 J o n R Ma k i ． Ap p l i c a t i o n o f s c r e e n s t o t h e i r o n o r e in d u s t r y ． S k i l l i n g s 2 S t e v e n B．Va l i n e ， J a me s E．W e n n e n f i n e s c r e e n i n g i n mi n e r a l p r o c e s s i n g o p e r a t i o n s ．Pr o c e e d i n g s o f mi n e r a l p r o c e s s i ng p l a n t d e s i g n in Van c o u v e r ， 2 0 0 2 1 0 收稿 日期2 0 0 2 0 9 1 5 顶柱到底多厚 为宜 ， 很难确定 。因为这不 同于其他 阶段 留的顶底柱 ， 有理论和实践依据 ， 对这种第 四系 下留矿岩顶柱 问题 ， 该矿 以前 没有 遇过 。可召集有 关专家来论证一 下留多厚 的顶柱 为宜 ， 或到其他 同 类矿 山实地考察学 习加以借用 。 3 由于矿体倾 角小 ， 现有 的干式废石充 填很 难充满采空区 ， 将来长时间顶板暴露 ， 很易造成顶板 塌落 ， 危及不允许塌落的地表。 4 结语 侯庄矿区第 四系下缓倾斜中厚矿体的采矿条件 复杂 ， 难度较大 ， 本文介绍的全面预控顶房柱法有待 于进一步认识和研究 ， 不断完善采矿方法的合理性， 以提高采场的生产能力， 降低采矿成本， 降低矿右的 损失和贫化 ， 更重要的是保证安全生产 。 收 稿 日期2 0 0 2 0 8 0 8 维普资讯