丰山铜矿北缘试验采矿方法的探讨.pdf

2 0 0 1 年 9月 第 3 0卷第 5期 有色矿山 No n [ e r m u s M i n e s Se p ，2 001 V01 ． 3 0 No． 5 丰 山铜矿北缘试验采矿方法 的探讨 岑 佑 华 大 冶有 色 金属 公 司 ， 湖北 黄 石 4 3 5 0 0 5 [ 关键 词 ]采 矿 方法 ；试 验 ；探讨 ；建 议 [ 摘要 ]简 要 介绍 了丰 山铜 矿 北缘 试 验 采 矿 方法 的基 本 情 况 、 试 验 效 果 ， 对 其 成 功 的经 验 和 存在 的 问题 进 行探 讨 井提 出建议 。 [ 中用 分 类 号 】T15 3[ 文献 标调 码 】A[ 文 章缩 号 】1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 1 0 5 ． 0 0 0 5 ． 0 4 Pr o b e i nt o mi ni ng m e t ho d o f t e s t f o r no r t h o r e b o dy i n Fe ng s ha n Co ppe r M i ne CEN Yo H ． h u a Da y e No n F r o l z Me t a l s C o mp a n y，Hu a n g s hi 4 3 5 0 0 5 ，Ch i n a Ke y wo r d s mi n i n g me t h o d ；t e s t ；p r o b e i n t o；s u g g e s t Ab s t r a c t Th e p a p e r b r i e f l y p r e s e n t s t h e b a s i c o o n d i t i o n a n d r e s u l t o f t h e mi n i n g me t h o d t e S t o f n o r t h o r e b o d y i n Fe n g s h a n Co p p e r M i n e ．S o me p r o b l e ms a r e d i s c u s s e d a nd s o me s u g g e s t i o n s a r e gi v en 1 前言 丰 山铜矿 是大 冶有色金 属公司 的主要 生 产矿 山 之 一， 设 计 生 产 规 模 为 3 5 0 0 t ／ d ．自 1 9 6 6年 开 始建 设 到 现 在一 直 没 有达 到设 计 的生 产能力 。 为 改变这 种不 利 局 面 ， 矿 山在 不 断探 索 新的采矿方 法 ， 并于 1 9 8 9年委 托大冶有 色金 属公 司设计 研 究院和 长 沙有色 冶金设计 研究 院对 其北缘 矿体进行 采矿 方法试验 。 2试 验 采矿 方 法 2． 1 试验 矿块开 采技 术 条件 试验 矿块 选定在 一1 0 0 m 中段 1 6 ～ 一1 5 号 勘探线 范 围内。根据 原有地 质勘探 钻孔和 现 有部分 坑探 揭露， 矿块 为似 层状 ， 平均 厚 度 [ 收稿 日期 ]2 0 0 0 0 9 2 8 【 修 订 日期 ]2 0 0 1 0 4 1 2 [ 作者简升]岑佑华 1 9 6 9一 ， 男， 湖北省滞水 县 人 ， 工 程 师 ． 从 事采 矿 工 程技 术工 作 。 大于 1 7 m， 平均 倾 角 7 6 。 。矿 石 中等 稳 固， 但 局部 易沿三 角节理 冒落 。上盘 花 岗闪长斑 岩 蚀变， 呈小块 自然冒落， 很不稳固。下盘大理 岩 中 等稳 固以上 。 2 ． 2 试验矿块 的 采矿 方法 丰山铜 矿 北 缘 设 计 生 产 能 力 为 5 0 0～ 1 0 0 0 t ／ d ， 先 后 采 用 了水 砂 充 填 法 、 无底 柱 分 段崩 落法 、 尾砂胶 结充填 法 ， 但都存 在 生产能 力小 、 安全 隐患 多等问题 。 本次 试 验 采 用分 段 留 矿 嗣 后 充 填 采 矿 法 ， 以开 采厚 度 6 m 以上的矿 体。 试验 矿块分 为 二 个矿 柱 东 矿 柱 和西 矿 柱 和 一 个 矿 房 。 圈 定地 质 储 量 为 5 2 7 1 8 t ， 铜 品 位 0 ． 9 1 ％。 金 品 位 0 ． 2 2 1 g ／ t ， 银 品 位 1 2 ． 3 4 g ／ t 。可 采 出 矿 石 量 4 4 3 9 4 t ， 平 均 出矿 铜 品位 0 ． 8 6％， 金 0 ． 2 1 g ／ t ， 银 2． 7 2 g ／ t 。 试验 矿块 采 用 分 段 留矿 嗣 后 充 填 采 矿 法， 因该 矿段矿体厚 大 ， 采 用垂 直矿 体走 向布 置采场 。矿块结 构参数 为 矿柱长 2 1 ． 3 m， 宽 6 m； 矿 房 长 2 1 3 m， 宽 l O re； 采 场 高 3 7， 5 m； 维普资讯 6 有色矿山 2 0 0 1正 分段 高 1 2． 5 m， 分 成 3个 分 段 ； 底 柱 高 6～ 7 m， 为平底 堑 沟 斜 穿 铲 运 机 出矿 底 部 结构 。 分 段 留矿嗣后 充填采矿 法方案 见 图 1 。 二 圉 1 分 段 留 矿 幂后 充填 采矿 法 1 一中段、 分 段平 巷； 2 一穿脉 装矿 横巷 ； 3 一人行 通 风天 井 ； 4 --分 段 联 络 平 巷 ； 5 -- 装 矿 盎 路 ； 6 - - - 堑 沟 平巷； 7 --切割天井； 8 一中铎 孔 9 一切謇 j 槽； 1 O 一采场 溜 井 ； l 1 一 上盘 矿 石护 壁 ； l 2 一分 段 落岩 平 巷 由于 一1 5 0 m 中段 运 输 系统 和 第 二藩 破 系统 尚未 形成， 为适应 一1 0 0 m 中段 出 矿的需 要 ，将 无 轨 出 矿 水 平 提 高 一 个 分 段 到 一 8 7 ． 5 m， 并 在 此分 段 沿 矿房 和矿 柱长 轴 方 向掘 一条平底 堑沟 的采场底 部结 构 。在矿房 的上盘 离边界 约 3 m 斜 向上 掘一 人行通 风天 井 ， 通 过 该 天 井 分 别 掘 进 各分 段 凿 岩 横 巷。 在矿房 和矿柱 的下盘界 线 向上 掘进 切割天 井 与上中段充填通 风联 络遭相通 。分别在 各分 段凿岩横 巷 中平行 下 盘边 界 开 掘 切割 平巷 ， 然后 向上 打平 行 中深 孔， 以 切 割天 井 为 自 由 面全高分 次爆 破形 成切 割槽 。采 切工 程 总量 为 长度 5 9 5 ． 5 m。 体积 4 5 5 5 ． 1 m3 。 试 验 矿块 的 回 采顺 序 是 先 采 矿柱 先采 西矿柱 ， 后 采 东 矿 柱 ， 后 采 矿 房。 每个 采 场 采用 由下盘 到上 盘 的后 退 式 回采 ， 全 高 分 段 爆破 ， 崩落 的 矿石 大 部分 留下 以临 时 支护 采 场 的暴露面 。 试验 中采用 YGZ一9 0型 凿岩 机凿岩 ， 在 各分段 凿岩 巷道 中打 上 向扇 形 中深 孔， 孔 径 柘5 mm， 孔 深 ≤ 1 5 m， 孔 底 距 2 m， 炮 孔 排距 1 ． 8 ～2 ． 0 m。装 药 器 装 粉 状 硝 铵炸 药， 导爆 管分 段 爆 破， 炸 药 单 耗 0 ． 3～0． 4 k g ／ t ， 实 行 超前 爆破 。用 WJ 一1 ． 5 D 电 动铲 运 机 出矿。 在 充填 井上安置 局扇通 风 。 采 场大量放 矿 后 ， 利 用现 有 立 式 砂 仓 尾 砂 胶结 充填系统 进行 充填 。两 矿柱 采用尾砂 胶结 充填 ， 灰砂 比为 1 8 。 矿房 采 用 尾砂 充 填 。不论矿 房还 是 矿 柱 ， 都 在 底 部 先 充填 一 层厚 度不 小于 5 m。 灰砂 比为 1 5的具 有较 高 强度 的胶 结 充填料 。 2． 3 试验采 场 上盘加 固 试验 矿 块 的 上 盘 花 岗 闪 长 斑 岩 蚀 变 严 重 ， 极不 稳 固， 直 接 关 系到 试 验 的成 败， 必须 采取 有效措 施 加 以 治理 。具 体 办 法是 预 留 平均厚度 约 3 m 的矿 石 永 久 护 壁 ， 并 采 用 长 锚 索 、 短锚杆 、 金 属 网联 合 护顶 技 术 ， 同 时 配 合预注浆 技术 ， 对 上盘 在 采 场 回采 前进 行 一 次性 长锚 索预 加 固 ， 将 岩 体位 移限 制 在最 小 值 ， 以维持 其 原来 的 内聚 力和摩擦 角 ， 使岩 体 成 为“自身支 护” 体 。 3试 验 效果 试验从 设计到 结束 ， 由于 种种 原因 ， 历时 八年之 久。 在试 验 实施 过 程 中 ， 矿块 经 采 准 切割后 ， 地 质条 件 揭 示 发现 实 际情 况 比地 质 报告 描述 矿 体变 薄 ， 矿 量变 小， 品位 降低 ， 矿 体厚度 减 为 1 7． 0 m， 矿 量 减 为 4 7 3 9 6 t ， 铜 品 位 减为 0 ． 8 9 8 ％， 整个 地质 状况 呈 下 降趋 势 ， 维普资讯 第 5期 岑 佑 华 丰 山铜 矿北 缘 试 验 采 矿 方法 的 探 讨 给试验研 究及 经济效 益带来 了不利影 响。 试验矿 块 凿岩 、 爆 破工 作进行 得较 顺 利。 矿石 可 钻 性 好，钻 进 效 率 高 ， 台 班 效 率 达 5 0 m。钻孔 未 变形 ， 装药 顺 利。 矿 石 可 爆 性 亦较 好， 矿 石块 度 小， 几 乎无大 块， 铲装容 易。 其 间矿 山困 生产 需要 ，自行 在 试 验矿 块 的东西 两端增 开 了 两个 采 场， 即 东 Ⅱ矿房 和 西 Ⅱ矿房 。随 后 又在 1 6～1 7线 扩 展 成沿 走 向布置 的采场 。 目前， 试 验 矿块 及 东 Ⅱ和西 Ⅱ矿 房 已采 完 ， 但 累计 出矿 量 只有 6 4 0 4 8 t ， 铜 品位 0． 6 7 ％， 金 属 量 5 3 8． 8 3 t 。其 中试 验 矿块 采出矿 石量 2 9 5 8 4 t 。矿 石损 失 率 、 贫 化 率 较 高 。 但 在东矿 柱 回采过 程 中， 因两 个分 段 一 捷装药分段 爆破 ， 导致 采场上 盘垮塌 ， 最后 透 至地表 ， 并 且在 1 5线 附近 地 表 多次 塌 陷， 己 严重威 胁到地 表 中 心 河沟 、 主付 井 及 北扩 露 天边坡 的安全 。 试验 矿块 技术经 济指标 见表 1 。 表 1 试 验 矿块 技 术 经 济指 标 项目 东 矿柱西 矿拄矿房 地 质矿 量／ t 地 质品 位／％ 垒 属量， t 采 出矿 量／ t 出矿 品 位， ％ 采 出金 属 ／ t 中 坪孔进 尺／ m 炸 药 消耗量 ／ t 充 填量 ／ m 凿 岩设 备 效 率／ m， 台班 1 凿岩 机／ 台 出矿设备技率／ t ／ a 出 矿设 备／ 台 损 失章／％ 贫化 率／ ％ 长 锚索 ／ m 施 工定 员 ， 人 1 03 0 6 1 5 3 0 5 21 78 5 0． 62 1 0 9 3 0 O． 91 2 8 4 6 2 1 42 33 1 9 8． 6 8 9 36 4 1 28 84 31 66 0 6 9 5 0 8 0 2 0． 76 1 65． 1 0 1 03． 3 6 2 4 1 0 1 6 78 2 1 61 2． 6 25 2 5 5 87 5． 6 0 0． 8 8 3 3 20 40 0 0 80 0 5 0 50 0 1 2． 59 6 8 1 t 共 4 2孔 3 8 4试 验 采 矿 方 法 探 讨 4 ． 1 试验效 果 试验 矿块 采用 的分段 留矿嗣 后充填 法在 一 定程 度上 代 表 国 内采 矿方 法 发 展 的 趋 势， 具有安全 、 高效 、 经济 等特点 。是 丰 山铜 矿试 验 的有益 的 尝试 。从 技 术 的 角 度讲 ， 它 有 许 多成功之 处 。 1 试验单 位积极 配合 ， 克服 困难 ， 为 试 验选择了理想的试验地点， 并为之创造条件。 2 由 于 是在 凿岩 横 巷 内凿 岩 ， 避 免 了 在直 接暴露 顶板 下作 业， 因而很 安全 。 3 采 用 全 阶段 中深 孔 分 段 爆 破 技 术 ， 凿岩爆 破 效率 高 、 成 本低 ， 采场 生产 能力 大。 4 嗣 后一 次 充 填 ， 并在 保 证 安 全 的条 件下 ， 降低胶 结 充 填 比例 。 使 充 填效 率 高 、 成 本 低 5 底 部 采用 铲 运 机 集 中 出矿 ， 铲运 机 利用 率高 ， 出矿成本 低。 6 工 人劳 动强度低 。 4 ． 2试验采矿方 法 存在问囊 试验采 矿方 法 在 实 际实 施 过 程 中 ， 暴 露 出 了 一 些 问 题 。 1 护 顶技 术的 可行性 。设 计 中 采用预 留 3 m 厚 的矿 石及 长 锚 索联 合 护 顶技 术， 是 建立 在 矿石 稳 固性较 好 、 上 盘 围岩 除 3 ～5 m 矿岩接 触带 外 基本 成 块 状 的基 础 之 上 ， 这 样 长锚索 才可起 到 实际 作 甩。但是 现场揭 露的 情 况 是大部 分地段 矿岩都 很破碎 ． 呈 散砂 状， 极 易 自然 冒落。试验 矿块 的西矿柱 护顶较 理 想， 在 空区暴露几 个 月没充填 的情 况 下， 仍束 出现垮塌 。但 在 东 矿柱 上 盘 发 生 冒顶 事故 ， 一 直垮 冒至地 表， 造成地 表多 次塌陷 。 2 损 失率 和贫化率 太 大。试 验矿 块 因 留 3 m 厚的 矿石 永久护 壁及 未 采下 来 的矿 石 等因素 影响 ， 使试 验 采 场 和两 端 外 扩 采 场 的 综 合损 失率达 4 3． 1 1 ％， 贫化率达 2 5 ％， 超过 损 失率 2 5 ％ ， 贫化率 5 ％的设计 指标 。 维普资讯 8 有色矿山 2 0 0 1生 3 矿房 回采困难 。 由于 在矿 柱 回采过 程 中中深孔 的 超 挖， 出矿 后形 成 的 采 空 区 易 发生 片 帮， 使矿房 尺寸大 大减 小， 形成两 头厚 中间薄 的结构 ． 矿 房 回采 坑道 局部遭 到破坏 ， 加之矿柱 充填 跑 砂 进入 回采 坑道 ， 矿 房 原 有 炮 孔变形 堵死 ． 并 且再 无 法打 眼爆 破 回采， 致 使矿房基 本无 法 回采 ， 丢 矿严重 。 4 采 矿成本 高 。试验 矿块 的 地质 储量 减 少等 原 因， 实 际 采矿 成 本 比普 通 充填 法 高 1 0元 ／ t 左 右 。 5 改 进 思 路 及建 议 1 丰山铜 矿北缘 地 带试 验分 段 留矿 嗣 后 充填采 矿 法成 功 与 否， 关键 在于 上 盘 蚀 变 火成 岩的控 制 程 度， 因而 必须 处理 好 上 盘 的 治理 工作 。在矿 山生 产过 程 中， 由于 矿体 形 态不规则 ． 矿 岩局部 交错 穿插 ， 矿体界 线不 易 圈定准确 ， 预 留 3 m 厚 的矿 石护 壁很 难 控 制 。 矿岩 都较破 碎的地段 ， 留 3 m 厚 的矿 石 护 壁． 长锚索 也 起 不到 应 有 作 用， 留 下 安 全 隐 患。 此 时应考虑 用预注浆 技术对上 盘 花 岗闪 长斑 岩进行 加 固， 具体 可采 用 普通 水泥 加 固 法 或 化学树脂 注浆 加 固法进 行试验 。 2 适 当加 大 矿 房 尺 寸 ， 以抵 消矿 柱 回 采过程 中引起 的矿房 尺 寸 减 小， 保 护矿 房 回 采巷 道， 实现矿 房 的正 常 回采， 同时还 可降低 采矿 成本 。 3 保证 矿柱 尾砂 胶 结 充填 体 强 度 ， 严 防离析 和跑 浆， 为矿房 回采创造 有利条 件。 4 加 强管 理 ． 严 格 作 业 ． 实 现 矿 块 的 “ 快 采、 快 出 、 快 充” 。 5 优 化 中探爆 破参 数， 减 小对 上 盘 围 岩和 相邻 矿房 柱 的直接 破坏 。 6 进 一 步 加强 地 质 工 作 ， 减 少 矿 石 损 失率 和贫化 率。 6结 语 通过 丰山铜 矿分段 留矿嗣后 充填 法的试 验 ， 表 明其具 有高 效 、 安 全 、 机 械化 程度 高等 优 点． 同时也有 许 多值得 改进 的地方 ， 只有通 过进 一步 完善上盘 顶板 治理 ， 加 强 生产管 理 ， 才能 满足 丰山铜 矿 北缘采矿 。 [ 参 考文献 ] [ 1 ] 大 冶有 色 金 属 公 司 丰 山铜 矿 北 缘 矿 体 采矿 方 法试 验 实 旆 方 案 [ R] ． 长 妙 长 沙 有 色 情 金 设 计研 究 院 ． 1 9 9 0 、 平 钽铌矿采选工 程竣 工 2 0 0 1年 7月 1日， 位 于福建 省南平 市的 闽宁钽铌矿 业开发 有 限公 司钽铌 矿 采选 工程胜 利 竣 工， 同时 ． 该公 司的二 期拄改扩 建工程 正式动工 。 南 平钽铌矿 采选 工程是 由 闽宁钽 铌矿业 开发有 限公 司投 资 的项 目， 是 福建 与 宁夏 两 省区 重 点经 济台作项 目。该 项 目分 三 期建 设 ． 首 期 建设 规模 为 日处 理合 格 矿 石 6 0 0 t ， 总投 资 6 9 0 0 万元， 项 目主 体工程 选 矿厂 于 2 0 0 0年 2月 实现一 次 性带 料 试车成 功 ， 今年 上 半年进 入试 产 阶段 。经近 半年 的调试 ， 该公 司设 计生产 能力和 各项 经 济技 术指 标 已全 面 达 产达标 据悉 ， 7 月 1日开工 的二 期拄改扩 建工程 ， 计划用 9个 月 时 间完 成， 届 时 ， 南平钽 铌矿 将形 成 日处理矿 石 1 2 0 0 t 上的 生产 能力 ， 成 为 国内最大 的钽 铌精 矿生产 企业和亚 洲第一大 钽铌矿 基地 。 维普资讯