凡口铅锌矿深部矿床采矿方法探讨.pdf

第5 4 卷 第5 期 有 色 金属 矿山部分 2 0 0 2 年9 月 凡 口铅 锌 矿深部 矿床采 矿方法 探讨 凡 口铅 锌 矿 黄 沛 生 摘 要 根据 凡 口矿深部 矿床 的开 采技 术条 件 ， 结 合 矿 现 有 的采 掘 设 备 ， 参考 国 内 外矿 山的 开 采 经验 ， 为实 现高 教 、 低耗 和安 全 的 目标 ， 寻 求适 合深部 矿床 开 采 的采 矿工 艺 。 关键 词 深部 矿床 采 矿方 法探讨 l 前 言 凡 口铅锌矿 是我 国 目前 重要 的铅 锌 生产 基地 ， 自“七 五 ” 期 间技 术 改造 完 成后 ， 已具 有 日产 矿 量 4 5 0 0 t ， 年产 l 5万 t 铅 锌金 属 量 的生 产能 力 ， 其铅 锌 产量 约 占全 国铅锌产 量 的 1 0 ％。矿 山投产 3 0多年 来 ， 依靠科 技 进 步 ， 采 矿 工 艺 得 到 不 断地 完 善 和 发 展 ， 特 别是从 7 0年 代 开始 ， 我 矿从 国外 不断地 引进 如铲运 机 、 潜孑 L 钻 机 、 凿 岩 台车 、 装药 车 以及 服务 台 车等大批 自行 无轨设 备 ， 促进 了井下 采矿 工 艺 的发 展 ， 提 高 了矿 山生产 效率 。 目前 ， 我矿 主要应用 3种 采矿方法 普通分层 充填 法 、 盘 区机械 化上 向分层充 填 采矿法和大 直径 深孑 L 采 矿法 简 称 F D Q法 等 ， 各 种工 艺在不 同的开采条件下发挥 其重要 的作用 。 凡 口铅锌矿 深部 矿体 和 上部矿 体 的形 态 、 产 状 都存 在较大 的差异 ， 上部 主矿体为 急倾 斜厚大矿体 ， 而深部 主 矿 体 厚 度 变薄 ， 倾 角 变 缓 ， 尤其 是 s h 2 0 9 、 s h 2 1 4矿 体 ， 大部 分 为缓倾 斜 倾 斜 中厚 矿体 ， 这 类矿体如利用上 部现有采矿工 艺进行 回采 ， 效率 低 、 成本高 因此 ， 必须 寻求 新 的采 矿方 法 回采该 类 矿 体 ， 以达 到高效 、 低 耗 、 安 全的 目标 。 2深部 地 质 与 开采技 术 条件 2 ． 1 深部地质 深 部揭露地层 共 5层 ， 自新 至老 为泥 盆 系上 统 夫子岭上哑组 、 中亚组和下 亚组 、 泥盆系 中统东 岗阶 和下阶 ， 岩相属浅海相 和滨 海相 ， 岩性为灰岩 夹 白云 岩 、 砂 岩 、 页岩 ， 具体 有条 带瘤 状 灰 岩 、 白云质灰 岩 、 鲕状球粒 灰 岩 、 白云 岩 、 石 英 粉 砂 岩 、 钙 质 页 岩等 。 主要含矿层位 为天子岭 中亚组 D t 、 下 亚组 D t 和东岗岭 阶上 哑 阶 D ， t ， 矿 石类 型 为 黄铁 铅 锌 矿 和黄铁矿 。 * 黄沛 生高级 工程 师广 东韶 关5 1 2 3 2 5 矿 区褶皱 构造较 复杂 ， 以北 西 向凡 口复式 倾伏 向斜 为主体 ， 横跨其 上 的次 级褶 皱有 安 岗背斜 、 田 庄 向斜 、 狮岭背斜 、 曲塘背斜 、 金星岭背斜 、 铁石岭 背 斜 等 。 矿 区断裂 构造 极 为发 育 ， 按 走 向方位 不 同大致 可分 为 北北 东 向 、 北 东 向 、 北 北 西 向 、 北 向东 向 主 要发育于金 星岭 等 4组 ， 其 中北北 东 、 北 东 向断裂 联合控 制金 星岭 狮 岭 狮 岭南 主 矿带 ， 而北 北 西 向、 北 北东 向断块 问层间控制 了西矿 带。 深部水文地 质条件较上部生 产地段简单 。深部 水 文地质条件属 以裂 隙充 水为 主 ， 含水 层 直接 进水 的中等类型 。由于深 层含 水层 水压 较 大 ， 岩石 软弱 破 碎部位在井巷 工程 揭露 初期 ， 可能 出现 一定 规模 的涌水 ， 并 可能对工程 的稳 定性造成一定影 响 。 2 ． 2深部 开采技术条件 狮岭深部矿体 主要赋存在 F 3断裂下 盘 ， 深部 主 矿体 为 S h 2 0 9 a 、 S h 2 1 4 a 、 S h 3 2 a 、 S h 2 1 0 a 、 S h 2 1 7 a ， 其 中 以 S h 2 0 9 a和 S h 2 1 4 a矿 体 规模最 大 。S h 2 0 9 a矿体 存 在 F 3～F 1 0 2断裂下盘 ， 东 岗岭 阶上亚 阶层状 白云质 灰 岩夹生物碎屑瘤 状灰 岩 中， 呈缓 至 中等倾 斜 似层 状产 出 。矿体走 向长 1 3 5 0 m， 走 向为北 东或 北西 l 0 。 左右 ； 倾 向东 ， 倾 角为 2 5 。 ～5 3 。 ， 一般 4 5 。 ； 厚 度 4～ 3 8 m， 最 大 4 6 m， 平 均 1 3 ． 7 4 m。赋 存 最 低 标 高 北 为 一 6 5 2 m， 南 为 一1 5 4 m， 向北 侧 状 ， 沿 倾 向上 、 下 皆渐 趋尖灭 。在 2 0 3线 以北 出现稳 定 的单 一 黄铁 矿带 ， 该矿 体 黄 铁 铅 锌 矿 与 单 一 黄 铁 矿 物 质 矿 量 比为 7 ． 6 5 l ， 整 个矿 体 平均 品位 为 P b 5 ． 2 9 ％ ， Z n 8 ． 8 5 ％ ， 29． 0 8％ 。 S h 2 1 4 a矿体 位 于 S h 2 0 9 a矿体 之 上 ， 赋存 于 F 3 断裂下 盘 ， 天 子 岭 组下 亚 组 鲕 状 及 核形 石 灰 岩 中 。 该矿 体规模 和形 态变 化较 大 ， 依 附断层 处 矿体 厚度 膨 大 ， 远离 断层 急剧变薄 ， 以至分枝尖 灭。走 向为北 东 1 0 。 ～4 o 。 ； 倾 向东 ， 倾 角 2 5 。 ～5 9 。 ， 一 般 4 4 。 左 右。 维普资讯 第 5期 黄 沛生 凡 口铅锌 矿 深部 矿床 采 矿方 法 探讨 3 控制走 长度 为 l O 0 0 m； 厚 6～8 6 m， 最 厚 9 8 m， 平 均 厚 2 3 ． 2 8 m。赋存标高 ⋯3 5 6 5 9 9 m。该 矿 体穿 插 的 单 一黄铁矿厚度不 等 ， 呈 多条 存在 于黄铁铅 锌矿 中 ， 黄铁 铅锌 矿 与单 一 黄铁 矿 的矿 石 量 比 为 4 ． 7 2 l 。 矿石平 均品位为 P b 4 ． 7 4 ％ ， Z n 7． 9 9 ％， 3 0 ． 3 0 ％。 深部 近 矿 围 岩一 般 为 中 等裂 隙状 的 较完 整 岩 体 ， f 8～1 0 ， 但 在西 部 一5 0 0 m 标 高 以下 出露砂 页 岩 ， 此部分 围岩稳 固性极差 ， f 4～l 7 。但 S h 2 1 4 a 矿 体顶板 为 断层控制 ， 断层 下盘 1 0～2 5 m矿石 呈松 散 、 碎裂状 ， 稳 固性差 ， 易 冒顶 、 跨塌 。 3 国 内外倾 斜 中厚 矿 体 开采 动 态及 发 展 方 向 倾斜 中厚矿体 的开采 一直是矿 山开采 中的老大 难问题 ， 国内外开 采此 类矿 体 多为 矿岩 稳 固和 中等 稳固 ， 且 无 自然性 的矿床 。 目前 我 国浅 部倾 斜 中厚 矿体一般采用 房柱法 、 底盘漏斗分 段空场法 ， 其次为 充填法和崩 落法 。我 国刘 冲磷矿采用平 底结构分段 空场法 、 银洞子多金 属矿采用底 盘漏斗分段空场 法 、 铜 山铜矿采用 爆力运 矿分 段 空场 嗣后 充 填法 、 陕 西 银矿采用 预切顶爆力 运搬 分 段采 矿法 、 黄砂 坪铅 锌 矿采用水平 干式充填 法 、 三 山 岛金矿 采 用点 柱上 向 分层充填法 等 ， 一般 采用 中深孔落 矿 、 电耙 或装运机 及铲运机 出矿 。生产能力 1 2 0～2 0 0 t ／ d ， 损 失率 1 0 ％ ～ 2 0 ％ ， 贫化率 8 ％ ～1 5 ％。 国外缓倾 斜倾斜 中厚矿 体 的开 采 ， 主要 采 用 房柱 法 、 分段 空场 法 、 分 段充 填 法 、 崩 落法 。但 由于 全面实现机械 化和无轨化开采 ， 技术 装备先进 ； 同时 在地压管理 和采场顶板维护 等方面也采用 了先 进技 术和设备 ， 使 劳动生产 率得到 了大 大的提 高 ， 平均达 到 2 0～5 0 t ／ 工班 ， 盘 区生产 能力 高 达 8 0 0～1 0 0 0 t ／ d 。 如赞 比亚 巴路 巴铜 矿采 用 底盘 漏斗 分段 空 场法 ， 瑞 典马尔姆 贝格 特铁 矿 采 用 天井 深 孔 爆 力 运 矿 空场 法 ， 德 国德累斯勒 重 晶石 矿 、 爱 尔兰 塔拉 铅锌 矿 、 加 拿大洛 克邦镍矿等 采用 分段 充 填法 ， 印度英 萨博 尔 铜矿采用 房柱充填法 以及芬 兰科塔镍 矿采用分段崩 落法 等。 4采 矿 方 法选择 凡 口铅 锌矿上部 一3 6 0 m 中段 以上 ， 目前 主要 是使用普通 分层充填 法 、 盘 区机 械 化上 向分层 充 填 采矿法 其 中 ， 按凿岩 方式 不 同 ， 又分 为 浅孔 和 中深 孔两种 、 V D Q法 V C R 。 普通分层 充填采 矿法 用 于开 采矿 体形 态 复杂 、 厚度较小或 孤立零散小矿体 ； 对 于形 态复杂 、 矿量集 中、 厚 大的矿体 ， 一般采用 盘区机械化上 向分层 充填 法 回采 ； 对 于矿体顶底板 规整 ， 或矿房用分层充填 法 回采 ， 严格控 制 了矿 房边 界线 的间柱 和矿 体特 别厚 大部分 ， 采用 V C R法 回采 。顶 底柱采用 分层充填法 或进路 回采 ， 因采 矿和 出矿 条件 差 ， 生 产能 力较低 。 近几 年来 ， 由于矿体发 生变化 ， 很少 采用 兀 Q法 ， 主 要 是采用普通分层 充填采矿法 和盘区机械化上 向分 层 充填采矿法 简称 盘区开采法 。 根据深部矿 床的贮 存 条件 ， 参考 国内外矿 山的 开采经验 ， 结 合我矿深部 已形成 的斜坡道 开拓系统 ， 中段 高 5 0 m， 分 段 高 9～1 0 m， 对 我 矿 深部 矿 体 的 回 采提 出如下几种 采矿方案 普通分层充填 采矿法 、 盘 区机械 化上 向 中深孔 或 浅 孔 水 平分 层 充 填采 矿 法 、 盘 区机械 化无底柱分段 充填采矿法 、 盘 区机械化 上 向中深孔水平分 层充 填 与分段 充 填采 矿 法 、 盘 区 机械 化爆 力运矿分段 空场嗣后充填 采矿法 。 表 l 采矿方 法技术经济指标 比较 ＼ ＼ 指 标 生 产能力 采切 比 矿石损 失率 矿石 贫化 率 凿 岩效 率 出矿效 率 方法 ＼ t／ d m ／ k t ％ ％ 班 t ／ d 普通 分层 充填 采矿 法 6 0～8 o 3 1 ～5 0 5 ． 5 8～1 0 6 4． 3 6 0～8 o 盘区 机 械 化 上 向 中 深 孔 水 平 分 层 充填采 矿法 2 0 o～2 3 O 7． 6 5 3 ～5 6～8 3 0 o 2 5 O 盘 区机 械 化 无 底 柱 分 段 充 填 采 矿法 2 5 O～2 8 o 6． 6 5 5 ～8 8～1 0 5 0 o 3 5 0 盘 区机 械 化 上 向 中 深 孔 水 平 分 层 充填与 分段 充填 采矿 法 2 0 o～2 5 0 6 7 9 4～6 7～9 4 2 0 3 0 o 盘 区机 械 化 爆 力 运 矿 分 段 空场 嗣后 充填 采矿 法 l 6 o～2 0 o 7 1 5 8～1 0 1 0～1 2 3 5 0 2 8 o 注 矿 山采 用的 采掘设 备不 同， 上述指 标有 所 变化。 维普资讯 4 有 色 金属 矿山部分 第5 4 卷 采 矿方法 的选择 是矿 山一 项 复杂 的 系统 工作 ， 对 于上 述提 出的 5种 采矿 方案 ， 其 中普通 分层 充 填 采 矿法只适宜 于开采 深部零 星 小 矿体 或小 分枝 ， 而 对 于缓倾 斜倾 斜 中厚矿 体 的开 采 ， 后 4种 采 矿 方法 均有可能采用 ， 从其 技术 经济指 标来 看 表 1 ， 各 有优缺点 。如 生产能力大 、 成本低 ， 贫化损 失往往 偏 高 ； 贫化损 失小的方法 ， 则生 产效率低 、 成本较高 、 安全性 较差。选择 哪一 种采 矿 方法 ， 除 了考虑 矿 床 的开采 技术条件外 ， 还 要 取决 于 矿 山的装 备 和工 艺 条件 。 从 凡 口矿深部 矿体 的开采 技术 条 件来看 ， 凡 口 矿深部缓倾 斜 中厚 矿体 形 态 复杂 ， 分枝 复 合 现 象普遍 ， 赋存 于断层 附近 的矿 岩 破碎 、 松散 、 稳 固性 差 ， 矿体顶底板 不平 整 ， 矿石 品位 高 ， 含硫 量大 ， 有 自 燃发 火的可能 ， 矿体 中夹有 经 济价 值 不高 的单 一 黄 铁矿 石 ， 地下 水丰富 ， 有岩溶裂 隙存 在 。如采用盘 区 机械化爆 力运矿分 段空 场 嗣后 充填 采 矿法 开采 ， 由 于深部 矿石的安息 角为 4 5 。 ， 而 且含硫 量 高达 3 0 ％， 将会造 成很大 的贫 化损 失 ， 矿 石会 出现 溜 不下 来结 死 的现象 ， 因此 该方 案 不宜 采用 。盘 区机 构 化无底 柱分段 充填采矿法 可实现分段 回采 ， 甚至 于 2～3分 段 同时 回采 ， 工人在凿岩巷 道 中凿岩 ， 使用遥控 铲运 机 出矿 ， 安全 可靠 ， 且 能适应 矿 体形 态 的变化 ， 中段 生产年 限将缩短 ， 经 济效 益 显著 ， 故 仍 为一 种安 全 、 高效 、 低成本 的采矿方法 ， 生产能 力大 。但是该方 案 采准工 程量过大 ， 而且贫损指 标较高 ， 国内类似 矿山 上接第 6页 5挂 壁 原 矿 的 回采 在一 个 回采分 条底 部结 构形 成 后 ， 作业 人 员从 先行井 中的联络道进 入 采场 ， 用 浅孔 留矿法 进 行 回 采 ， 为保证浅孔落 矿的凿岩空 间 ， 利用端部 漏斗放 出 部分矿 石 ． 其余 矿石将随充填砂一 并放 出。 6 结 语 昭通 地区铅 锌矿 8 4 6中段 1号矿 带 ， 对 古 采 区 厚大 充填砂采用分 条进 路后 退式 自然崩 落法 ， 解决 了作业 人 员直接在 充填砂下面凿 岩爆破、 出矿 、 运输 矿石损 失率 有 的高达 2 0 ％以上 ， 这 对 于凡 口矿高 品 位 矿山来说 ， 资源损失严 重 ， 而且需要配套遥控 铲运 机 ， 目前我 矿仍至 国内同类 矿山 ， 对 于遥控铲运 机在 井下 的作业还不 够成 熟 ， 许 多 方面有 待 完善 。如改 变凿 岩方式 ， 在采场拉 底 层用 凿 岩 台车打 上 向 中深 孔 ， 但崩矿后 空场高达 1 2～1 4 m， 给采场 出矿 和充填 作业带来 很 大 的 安全 威 胁 ， 因 此该 方案 不 宜 采 用。 盘 区机械化上 向水平 分层充填采 矿法 是凡 口矿在上 部开 采过程 中经过 长期 生产 实 践不 断 总结 提高 ， 得 到广泛应用 ， 工艺 较 为成熟 ， 生 产能 力大 ， 贫损 指标 小 ， 对 矿体形 态变化适应性 强 ， 用 于深部 缓倾 斜 倾 斜 中厚矿体 的开 采 ， 预计 能取 得 良好 的经济效 益。 因此 ， 该法仍 为深 部矿 体 开采 中的主要 采 矿方法 之 ’。 0 5 结 论 根 据凡 口矿床 的开 采技 术条 件 ， 单 一 的采 矿工 艺 已不能满足现场 的需要 ， 只有多种采矿工艺并存 ， 才能提 高矿山效率 。为满 足深部 开采 2 5 0 0 t ／ d 、 全矿 4 5 0 0 t ／ d铅 锌 的生 产能 力 ， 实 现 高效 、 低耗 安 全 的 目 标 ， 从 国内外类似 矿山 的开 采经 验来看 ， 只有采用机 械化程 度高 的采 矿 方法 。根 据 我 矿 现 有 的采 掘 设 备 ， 综 合盘 区机械 化上 向分层 充填 与分 段 充填 采矿 法 的特 点 ， 对 于深部倾 斜 中厚矿 体的开采 ， 推荐采用 盘 区机械 化 上 向 中深 孔 高分 层 充 填 采 矿 法进 行 试 验 。 口 等一 系列重 大安全 问题 ， 并 解决 了使 用其 它 方法 回 采 ， 矿石 损失严重 这一 难 题 。在古 采 区厚大 充填 砂 中推广使用该 采矿方 法 ， 对 昭通 地 区铅锌 矿 大规模 安全 、 高效 、 低 成本 回收古 人 回采 后 的充填 砂 ， 确 保 矿山生产能力 、 提 高 回收率 和 企业经 济 效益 具有 重 要作用 。 在这种 特定条件下选 择该采矿方法具 有其特殊 的意义 ， 使其成为 昭通 地 区铅锌 矿 回采 古采 区厚 大 充填砂 唯一 合理 的方法 ； 但 在其 应用 过 程 中适 当的 放矿空 间 、 底部结 构 和放 矿漏 斗 的合 理 支护 是其 成 功运用 的关 键 。 口 维普资讯