凤凰山铜矿-360m中段采矿方法的改进.pdf

S e r i e s No ． 3 3 6 J u n e 2 0 0 4 金 属 矿 山 ME1 、AL M I NE 总 第 3 3 6 期 2 0 0 4 年第 6期 凤凰 山铜矿 一3 6 0 1T I 中段采矿方 法的改进 郑攻关 张亚海 凤凰 山铜矿 摘要凤凰山铜矿 一 3 6 0 m中段深部开采设计采用浅孔 留矿法 、 V C R法和水平分层充填法， 实际开采中进 行了两次改进 ， 即缩小充填法采场的尺寸， 采用尾矿充填扫面技术， 取得了多回收矿产资源， 提高回采安全性的良 好效果。 关键词采矿方法采场尾砂胶结充填底柱顶柱 I mp r o v e me n t o f M i n i n g Me t h o d s f o r 一3 6 0 m Le v e l M i d d l e S e c t i o n o f F e n g h u a n g s h a n Co p p e r M i n e Zh e n g Go n g g u a n Z h a n g Ya h a i R7 z 7 z 删 C o p p e r Mi n e Ab s t r a c t Th e d e e p mi n i n g f o r一3 6 0 m l e v e l mid d l e s e c t i o n wa s d e s i g n e d t o u s e s h o r t h o l e s h r i n k a g e s t o p i n g ，VC R me t h o d a n d h o riz o n t a l s u b l e v e l f i l l i n g me t h o d．I n t h e p r a c t i c l e p r od u c t io n，t wo i mp r o v e me n t s we r e ma d e ，n a me l y r e d u c i n g t h e s t o p e a r e a t h a t W S t o b e mi n e d b y f i l l i n g me t h o d a n d a d o p t in g t h e t e c h n o l o g y o f t a i l in g s c e me n t e d f i l l i n g a n d p a v i n g o f s u r f a c e，wh i c h a c h i e v ed e f f ect s o f r eco v e r i n g mo r e mi n e r a l r e s o u r c e a n d r a i s i n g t h e s a f e t y o f s t o p i n g ． Ke y wo r d s Mi n i ng me t h od ，S t o p e ，Ta i l i ng s c e me n t ed f i l l i n g ，F l o o r p i l l a r ，Ro o f p i l l a r 凤凰山铜矿 一 3 6 0 IT I 中段由铜陵有色设计院设 计深部延深工程， 于 1 9 9 5 年上半年正式完工投产， 投产 7 a 来， 已逐渐接替 一2 4 0 i n中段， 成为主要生 产中段， 为稳定矿山产量起到了重要的作用。本文 力求从采矿方法 ， 生产能力等方面对矿 一3 6 0 IT I 中 段自投产以来实际生产情况作论述。 1 采矿方法 凤凰山铜矿 一2 4 0 i n以上中段基本上采用计划 经济重产量的开采模式， 采矿方法选用大采场上向 分层充填法。采场沿走向布置， 长度 6 0 ～ 1 0 0 m， 宽为矿体厚度 1 5 m 以上 ， 用单步骤回采 ， 采场之 间留有 8 ～ 1 2 IT I 的永久间柱， 采场内留不规则点 柱， 分层由尾砂充填。这种方法回采循环周期长， 效 率较高； 但存在采场暴露面积大， 时间较长， 采场顶 板难以管理， 在回采过程中较大规模的冒顶事故时 有发生等问题； 同时还存在间柱损失大， 尾砂铺面不 利于粉矿回收， 二次损失、 贫化增大等明显不足。鉴 于此 ， 一3 6 0 IT I 中段开采设计时对采矿方法作了大 的改进， 该中段主要有 I 、 11 、 111 3个主矿体， 其中 I 、 Ⅲ 矿体规模小， 矿体形态变化大， 以上向 分层充填法回采为主。主Ⅱ 矿体分布于 2 9 线 1 ～ 4 0 线之间， 走向北西， 3 6 线以南倾向北东， 倾角 7 0 。 24 ～ 8 0 。 ， 矿体长度 5 8 0 IT I ， 水平厚度最大达 7 5 IT I ， 平 均 4 4 IT I 。3 4 线以北矿体厚度平均 8 ～ 1 0 IT I ， 倾角 7 0 。 ～ 8 5 。 ， 设计采用浅孔留矿法， 矿块 的结构要素 为 长 5 0 ～ 8 0 IT I ， 宽为矿体厚度， 顶柱5 IT I ， 间柱5 ～ 8 IT I ， 阶段高 6 0 IT I ， 嗣后用尾砂充填。3 4 ～ 3 6 线， 矿 体厚度为 l 5 ～ 2 0 IT I ， 倾角 7 5 。 ， 采用小 中段空场法 和上向水平分层充填法。3 6 ～ 3 9线矿体平均厚度 2 6 IT I ， 采用浅孔留矿法或小中段空场法回采矿柱， 矿房回采选用 VC R法。3 9线南端矿块逐渐收缩变 小， 同时矿体中有不稳定的辉绿岩穿脉， 采用两步回 采， 矿房 2 0 m， 矿柱 1 0 m， 分别采用浅孔留矿法和 V C R法回采。出矿设备选用 wJ 1 ． 5 0电动铲运 机 。 凤凰山铜矿 2 0世纪 9 0年代初与中南工业大学 联合试验尾砂胶结充填取得成功并添置 1 套胶结充 填系统 ， 形成完整的尾砂和胶结充填系统 ， 具备成熟 的充填技术， 并且尾砂及时回填有效缓解新尾砂坝 的增容压力， 减少环境污染。矿山在生产过程中， 综 合安全可靠， 最大限度地回收国家资源， 经济上合 郑攻关， 铜陵有色金属公司凤凰山铜矿生产科， 工程师， 2 4 4 0 4 1 安徽 省铜陵市凤凰山。 维普资讯 郑攻关等 凤凰 山铜矿3 6 0 I T I 中段采矿方法的改进 2 0 0 4年第 6期 理， 技术上可行等因素， 对采矿方法又作了改进。 3 3 线以北矿块采用一步骤回采， 矿块的结构要 素 长 5 0 ～ 8 0 m， 宽为矿体厚度， 顶柱 8 m， 底柱 l 0 m， 问柱 5 ～ 8 m， 阶段高 1 2 0 m。留矿法和 V C R法 相结合， 即浅孔留矿法拉底， 并回采 5 0 ～ 5 5 m 2 9 0 m以上 ， V C R法爆破 5 0 ～ 4 5 m。深孔爆破时 留采下矿石 2 0 m以上不出保护底部结构， 爆破结束 后大量出矿 ， 直到出完， 采后一次充填。 3 3 ～ 3 7 线分二步回采， 将矿块划分为矿房和 矿柱 ， 先采矿柱， 采后用全胶结充填， 后采矿房。矿 房尺寸为长 5 0 ～ 4 5 m， 沿矿体布置； 矿柱 l 0 ～ l 5 m， 段高 6 0 m， 垂直矿体布置。问柱采场用小中段 空场法 1 4 和 V C R法回采 ， 在矿体产状允许的条 件下， 为简化工艺 ， 采用 1 2 0 IT 1 段高。8 、 l 0 、 l 6 问柱采场段高 6 0 m， 在 一 3 0 0 m水平采用混凝土人 工假底作底部结构。1 2 、 1 4 柱则是以 1 2 0 m段高 采至上部中段， 均留顶柱 8 m。矿房回采在品位较 低的采场3 0 0 m 以下用 留矿法 ， 一3 0 0 m以上因 矿体厚度增大， 为避免形成采空区地压过大， 引起上 部中段充填体不稳定， 而改为上向分层充填法； 其余 品位较高采场均存在矿体形态变化大， 矿体中间有 夹石或周边伴生可采小盲矿体等因素， 而采用充填 法。矿房回采兼回收相邻的预留矿柱。 3 7 线以南采场是 一3 6 0 I D ． 中段矿石品位最高 平均品位 1 ． 7 5 ％ ， 矿体厚度最大的一段 ， 同时也 是 一 3 6 0 m中段矿岩结构最复杂， 最不稳定的一段， 矿体上盘矿岩分界处有 0 ． 5 ～ 4 ． 0 IT 1 的接触破碎 带 ， 矿体和上盘闪长岩中均有辉绿岩穿插， 上盘闪长 岩风化强不宜长时间暴露。该段 3 9线采场 一3 0 0 m ～一 2 4 0 m先期用留矿法回采， 因破碎带和辉绿岩 影响， 在 一 2 8 0 m以上发生了较大规模的冒落而损 失了 2 0 0 0 0 t 高品位矿石无法 回收。采用一步回 采， 采场之间不留或留2 ～ 4 i n间柱， 上向分层充填 法回采， 1 2 0 m段高， 采场长 5 6 ～ 6 0 m， 不留顶柱。 一 3 6 0 m中段采场预留底柱为 1 2 m， 采场底部 1 0 m空区均用胶结充填以备下部中段回收底柱， 预 计最终底柱为 2 ～ 4 m。 一 3 6 0 m中段采用的 3种 主要采矿方法技术指标比较见表 1 。 表 1 3种主要采矿方法技术指标 凤凰山铜矿 一3 6 0 m 中段通过改进采矿方法， 缩小充填法采场的尺寸要素， 并采用尾胶充填扫面 技术， 不留问柱或少留点柱， 充填法采场分层尾胶铺 面 0 ． 5 m， 减少粉矿损失， 取得 了较好经济技术指 标， 多回收了矿产资源， 采场面积小 、 循环快， 保证了 采场作业人员的安全， 投产几年来采场基本杜绝大 的冒顶事故， 采场顶板得到有效控制。一3 6 0 m中 段生产情况见表 2 。 表 23 6 0 i n中段投产以来采出矿统计 2 凿岩 出矿设备 留矿法选用 Y T一2 4手持式凿岩机； 充填法选 用 Y T一 2 4 手持式凿岩机采矿， Y S P一4 5型上向式 凿岩机打井锚杆， Y T一9 0型上向凿岩机施工锚索； V C R法选用 C D一3 6 0型潜孔钻机， Y一1 5 0型深孔 凿岩机。设备数量 Y T一2 4型 3 0台 备用 6台 ； Y S P一 4 5型 l 0台 备用 3台 ； Y T一9 0型 3台 备 用 1台 ； Y一1 5 0型 1台。出矿采用无轨铲运机 T 4 G 1 4台 备用 2台 。 3 运输提升 矿石运输采用 Z K一 7 ／ 2 5 0 和 Z Kl 0 ／ 2 5 0架线 式电机车牵引 8 节 2 m 3 的侧卸式矿车运矿， 列车往 返一次所需时间 2 5 ～ 2 7 mi n ， 列车有效载重 2 4 ～ 3 0 t ， 每班纯运矿时间 4 ． 5 h ， 三班制拉矿能力 7 2 0 ～ 9 0 0 t ／ d ， 基本满足 8 0 0 t ／ d 设计要求。Z K一7 ／ 2 5 0 电机车 3 台 备用 2台 ， Z Kl 0 ／ 2 5 0电机车 l台， 2 m 3 矿车 l 4节 备用 6 节 。 ． 矿石提升采用 1 ． 6 m 3 翻转式多绳箕斗， 由 一 3 9 6 至 1 7 8 m水平， 单斗载重 3 ． 0 t ， 小班提升 1 1 0 -- 1 3 0 次， 投产7 a 来满足生产要求。一 3 6 0 IT I 中段原开拓 不设坑内破碎系统， 在溜井口安装格箱， 采用气捶对块 度 3 5 0 n -fi n 的矿石进行二次破碎， 使用一段时间效果 不理想。1 9 9 7年上半年 由矿掘进 队施工 一3 6 0 ～ 一 3 7 7 IT I 2 矿仓， 增设坑内破碎系统。 下转第 3 5页 2 5 维普资讯 苗 青等 水力旋流器内空气柱直径的研究 2 0 0 4年第 6 期 小。这是由于背压的增加， 使水力旋流器内同一半 径处的静压力提高， 使气液交界面向旋流中心移动， 空气柱直径减小。 以压降比R j 入 口到溢流口间压力降与入 口 到底流口问压力降之 比 来反映水力旋流器溢流和 底流背压相对的变化， 则压降比与空气柱直径的关 系如图 6所示。图6 表明， 当压降比大于 1 时 增加 底流背压使底流压力降减小 ， 溢流 口直径越大， 空 气柱直径下降速度越快 ， 这说明溢流口直径越大， 增 加底流背压对水力旋流器内静压力的影响越大； 当 压降比小于 1 时， 溢流 口直径越大， 空气柱直径反而 下降越慢， 这反映了随溢流口直径的减小， 增加溢流 背压对水力旋流器内的静压力影响越大。 I l } 益 流 i I l 底流 、 L 1 0 ． 4 0 ．6 0 ．8 1 ．0 1 ． 2 1 ． 4 1 ．6 1 ． 8 2 ． 0 R D d 图 6 水封式旋流器空气柱直径与压降比的关系 ●一 D 9． 5 mr n； ◆ 一 D 1 2 mm； ▲一 D。1 6 IT IF I1 1 ． 2 1 ． 0 0 8 口 三 O 6 0 4 0 2 O d ／ m m 图 7 不同背压下水封式旋流器空气柱直径与 底流分率的关系 一 加系统压力； 一 加溢流背压； 一加底流背压 从图 7 可知， 增加底流背压或溢流背压虽使空 上接第 2 5页 4 结语 一 1 6 0 IT I 中段经过 7年的生产表明采矿方法的 结构参数和回采顺序在技术上可行 、 经济上合理， 安 全性提高， 采场生产能力， 矿石运输 、 提升等均达到 设计要求； 同时采空区能够得到及时回填， 消除了安 全隐患， 减少了环境污染。但中段采矿方法仍以分 层充填法为主， 并由开采之初不足 5 0 ％上升到现在 的 8 0 ％以上。充填法水和少量跑砂， 对井下环境造 气柱直径减小， 但也改变了底流分率 尺f 。而增加 系统压力， 虽然同样使空气柱直径减小 如图 8所 示 ， 但底流分率基本不变。 系 统址 力／ M P a 图 8 系统压力与水封式旋流器空气柱直径的关系 3 结论 1 传统型 大气排放式 水力旋流器的空气柱 直径随压力降或进料流量的增加而增加， 在压力降 较小时， 空气柱直径增加很快， 随后变化渐缓， 当压 力降继续增加时， 空气柱直径趋 向一定值。对于同 样结构的水封式水力旋流器， 在试验范围内， 空气柱 直径一直随压力降的增加而增加， 没有趋向稳定的 趋势 。 2 大气排放式水力旋流器空气柱直径与溢流 口直径呈近似线性关系， 并随溢流口直径增大而增 大。水封式水力旋流器空气柱直径亦随溢流口直径 增加而增大， 但增加幅度减缓。 3 水力旋流器底流背压和溢流背压的增加都 将使空气柱直径减小。 4 增加系统压力 ， 在保证底流分率不变的情 况下， 可使水封式水力旋流器空气柱直径减小。 参考文献 1 F o n t e i n F J ．T h e i n fl u e n c e o f s o me v a r i a b l e s u p o n h y d r o c y c lo n e p e r f o r ma n c e ． B r it ．C h e m．En n g ． ， 1 9 6 2 7 4 1 0 -- 4 2 1 2 徐继润， 罗茜 ． 水力旋流器流场理论 ． 北京 科学出版社 ， 1 9 9 8 3 B l a d l e y D．Th e Hyd r o c y c lo n e ．L o n d o n Pe r g a mo n Pr e s s ，1 9 6 5 收稿 日期2 0 0 4 0 2 0 4 成污染， 虽然采取了积极有效的治理措施， 但增加了 巷道 、 水仓清理、 水仓排水费用。随着充填法采场所 占比重增大， 中段生产能力下降逐渐显露出来 ， 为保 持生产能力应增加 1 ～2个空场法采场。目前矿 一 4 4 0 m中段开拓在即， 采矿方法的选取参照一3 6 0 m 中段以上的开采 ， 采场构成要素不宜过大 ， 分两步骤 开采； 充填法采场比重控制在 6 5 ％以下。 收稿 日期2 0 0 4 0 2 1 6 3 5 维普资讯