高旺金矿采矿方法探讨.pdf

第 2 0卷 2 6 黄金 GoL D 第 1 O期 1 9 9 9年 1 0月 同 范庆京 采矿方法探讨 王公艾张洪波栾成利 塞 补 ， f 3 关键词岩金矿床复杂开采技术条件采矿方法 编r 口 中T D 8 5 3 ． 3 2 I ‘ 1 引 言 高旺金矿是一岩浆期后高 一中温热液阶段以交 代为主、 充填为次的多金属矿床。由于受多期构造 和岩浆活动 的影响 ， 矿床 内构造发育 ， 围岩蚀变严 重， 矿体和围岩稳固性较差，而且区内第 四系沉积 层和第五层大理岩为富含水层。它们对矿床的开采 构成 充水威胁 。 加 之矿 石 品位较 低 ， 因此 ， 给采 矿带 来较大困难， 属复杂难采矿床。于是 ， 该矿床采用了 竖 井 一斜井 联合 开拓方 式 ， 生产规模 为采选 3 o 0 t ／ d 。 2 地质条件 2 ． 1 矿床地 质 高旺金 矿北距 日照市 2 5 k in， 东至黄海海岸线 1 ． 5 k in． 矿 区位 于 枣 庄一 临 沂一 莒 南 东 西 向 构 造 体 系与 日照滨海新华夏构造体系的复台部位， 受南北 两个 平行构造带控 制 。东西 向构造控制着 矿 田的分 布 ； 两构造的 复合 部位控制 着矿 区的分布 ； 新华夏系 低次序构造控制着矿床的分布， 更低次序的构造结 构面 、 层 问滑动面控制 着矿体的分布 。 矿 区地 表第 四系覆盖层 厚 3 2 0 m， 为亚粘 土及 亚砂 土 ， 下伏 基 岩 以片麻 岩为 主 ， 夹 6层大 理岩 ， 与 矿床有关的为第三、 四、 五层大理岩， 片麻岩 、 大理岩 多处被花岗岩脉穿插。地层走向近东西 ， 倾 向j E ． 倾 角 2 0 3 。 该矿床属矽卡岩型矿床， 矿体明显受构造和围 岩控制， 矿床中较有开采价值的矿体为 Ⅲ、 Ⅳ 一5矿 体 。Ⅲ号矿体在Ⅳ 一5号矿体下盘， 两矿体间 的水 平距离为 7 0 m。Ⅲ号矿体为含金铜铁矿体 ， 其形态 较复杂， 多呈板状、 透镜状、 囊状 ， 尖灭再现 ， 分支复 合， 膨胀夹缩现象严重， 矿体分布在 71 0线之间 ， 赋存 标高 一1 5 0 一2 7 0 m， 矿体 长 2 1 8 m， 厚度 变化较 收 稿 日朔1 9 9 9 0 4 2 8 范 庆京 山东 省 沂 南县 山 东 黄金 望 团有 限 公 司沂 南 金矿2 7 6 3 1 7 大 ， 平均厚 度为 7 ． 1 6 m， 矿体走 向近 东西 ， 倾 向北 北 东， 倾角 2 0 。 ； Ⅳ 一5号矿体亦为含金铜铁矿体 ， 分布 在 6 1 0线问， 矿体走 向近东西， 走 向长 2 8 0 m， 倾 向 北北东， 倾角 2 5 。 。矿体平均厚 度 5 ． 8 8 m， 矿体赋存 标高 一2 5一一1 7 0 m， 矿体呈不规则板状、 囊状。两矿 体平 均品位 A u 0 ． 4 9 g ／ t ， c u 0 ． 6 6 ％ ， F e 3 5 ． 3 4 ％。 2 ． 2 水文地质 矿 区水文地 质较 为复杂 ， 地 表第 四系沉 积层 和 第五层大理岩为强含水层， 其余为弱含水层 ， 片麻岩 层虽 为弱 含水层 ， 但 裂隙发育 ， 各岩层 之间没有完整 的隔水地层存在。它们之问由于含水、 导水裂隙的 存在而成为互有联系的统一含水体。地下水位标高 2 3 ． 5 m， 这一相互联系的统一含水体位于 矿床上 方 ， 对 矿床开采构成 水害隐患 。 2 ． 3 开采技术条件 矿体 上部地 表为农 田和村 庄 ， 地 表不允许 陷落 ， 而且为防止隐患威胁 ， 经充分论证 ， 确定矿床设计开 采范 围为 61 0勘探 线 、 标高 一1 5 0一一2 3 0 m 之 间 的Ⅳ一5号矿体和 Ⅲ号矿体， 阶段高度为2 5 m。 矿体 的顶底板围岩为大理岩、 片麻岩和花岗斑 岩 ， 节理构造发育 ， 且局部矿体和顶底板围岩之间有 一 层 厚 0 ． 2 2 ． 5 r a的叶腊 石化蚀变 岩。该层 蚀变 岩 橙软， 腻滑， 遇水怩化， 无承重能力 ， 使整个顶底板的 整体性和稳固性较差， 难以保证采场较大跨度下的 稳定 性 。 3 采矿方法的演变 由于矿体属缓倾斜中厚低品位难采矿体 ， 许多 设计、 科研单位及我矿 的采矿技术人员曾提出过许 多方 案和建议 。主要 有 房拄采 矿法 、 底 盘漏 斗房 柱 采 矿法 、 预 控顶 房 柱采 矿法 、 中深 孔 落 矿房 柱 采 矿 法 、 留连续 矿壁的 浅孔 留矿采 矿 法 、 全 面采 矿法 、 充 填采矿 法等。 充填采矿法对控制矿体和围岩的稳定性有一定 鲥 旺郭 ～ 维普资讯 第 2 0卷1 9 9 9年第 l 0期 的效 果 ， 但 其 矿 房 结构 和 工艺 较 为复 杂 ， 生 产效 率 低 ， 开采成本高， 虽技术上可行 ， 但经济上不合理， 难 以使企业盈 利 。 中深 孔落矿 的房柱采矿 法和留连续 矿壁 的浅孔 留矿采矿法， 虽然能保证人员在暴露面积下作业安 全， 但因其采矿损失率、 贫化率、 大块产出率高 ， 矿房 管理复杂， 不仅使资源得不到充利利用， 也会使企业 的经 济效益较 差。 设 计 院推荐 的方 法 为预 控顶 房柱 采矿 法 ， 其 推 荐依据 是矿体 直接顶板不 稳固 ， 而越 向上远离 矿体 ， 顶板有 越变稳 固的发展趋 势。该方 法为沿走 向划分 为盘 区 ， 盘 区间留 34 m厚 的连续 矿壁 。盘 区 内划 分为 矿房 ， 矿 房沿走 向布 置 ， 跨 度 8 9 m， 斜 长小 于 6 0 m， 矿房 间留 4 m 4 m的间 柱 ， 间距 7 8 m， 沿矿 体 倾 向留 3 4 m的 顶底 柱 。在矿 房 中央掘 一条 2 m x 2 ． 5 m的拉底上 山， 拉 底 后 进行 回采 ， 矿 石用 电耙 运 搬。为确保 回采安全 ， 减 少矿石 贫化 ， 回采前 先进行 切顶 和 护顶 。切顶 以切顶上 山为 自由面 ， 用 7 6 5 5凿 岩机 凿岩 ， 向两边 拉至 矿 房边界 。 用 电耙 运 搬 矿石 。 切顶 层高度 2 m。护 顶 采 用膨 胀水 泥锚 杆护 顶 或喷 锚网护 顶 ， 锚杆 网度 1 ． 2 m1 ． 5 m， 长 度 2 2 ． 2 m， 锚 杆为螺 纹圆钢 ， 直径 1 6 1 8 ra m。 基 建期 间， 曾在 7个 采 场施 工 了 7条切 顶 上 山 共 1 4 7 m工 程 。从 揭露 情 况 看 ， 切 顶 上 山 岩 石并 不 存在越远离矿体越变稳固的发展趋势 ， 切顶上 山暴 露时 间越长 ， 片 帮 冒顶越严 重 ， 甚至有 的上 山不 能使 用 。切 顶后 的顶 板在 采 矿前 即完 全暴 露 ， 有 的在护 顶前 就 自行 冒落 ， 无法护 顶 ， 而且在采矿 过程 中还要 受 到爆 破 冲击渡 的影响 ， 难以保证顶板 不 冒落 ， 尤其 是增 加了切顶 、 锚 杆费 用 。据测算 此 项 开支 可增加 采 矿成 本约 2 0 ％以上 ， 在 安全 和经 济上 难 以达 到预 期 的效果 高旺金 矿是沂南金矿 的接续矿 山 ， 房柱采矿 法 、 全 面采矿法 、 留矿采 矿 法及 其变 种 的采 矿方 法是 沂 南 金矿的传 统采矿 方 法 。这种 方法 工人 易掌 握 ． 设 各通用性强 ， 采矿成本低， 它比较适合沂南金矿这种 矿岩较稳 固 的矿 床 开 采。 高 旺金矿 是 从 1 9 9 2年开 始对井下进 行矿床 开拓 和矿 体采 切的 。 1 9 9 4年 6月 基建结 束并转人 生产。 随着对矿体 的揭露 和对矿岩 性质 的认 识 ， 经过 反复 论证和 技术咨询 。 投 产后选择 了房柱 采矿 法进 行 试验 。经过 几年 的实 践 ， 逐 步形 成 了 目前 使 用 的 这种 底 盘 漏斗 浅 孔 留矿 房 柱 采矿 法 。这 种方法基 本 上沿 用 了沂南 金矿 的采矿 方 法． 只是结 合高旺金 矿 矿岩 不稳 固这 一 开采条 件 ， 把矿 房 的参 数进行 了压缩 改 进 ， 用 控制 矿 房顶 板 的几 何 形状和采 用强 掘 、 强采 和强 出的 方法来 解决 因矿 岩 不稳 固而带来 的安 全问题 。 3 ． 1 矿房布置及其构成要素 矿房 沿矿体走 向布 置 ， 矿 房 竟 8 m， 矿 房 长度 为 矿体 中段高度之 间斜长 ， 矿柱 为 4 m 4 m， 间距 4 m。 3 ． 2 采切 工程布置 如图 1 所 示 ， 在矿 体下盘掘脉外 运输平巷 ， 从 下 盘脉 外 运输 平 巷每 隔 2 5 m 向矿体 掘 穿 脉平巷 至 矿 体上盘 ， 再在穿脉 内隔一定距 离掘 出矿平巷 ， 在 出矿 平巷 内沿矿 体倾 向每 隔 7 9 m掘一 漏 斗 ， 漏斗颈 高 2 ． 5 m， 在矿房中央沿倾向掘切割上山， 与各漏斗和 上部 中段平巷 贯通 ， 然 后进行 拉 底。矿 体 的开 采顺 序是从一翼向另一翼推进 ， 矿房回采的顺序是分层 回采。因此 ， 行人 通 风井 可利 用相 邻和 下盘 未劈 漏 的漏 斗。 3 ． 3 回采工作 矿房拉 底 后 ， 采 用 水平 分 层 进行 上 采 ， 用 7 6 5 5 凿岩机 打上 向 眼落 矿 ， 搌深 2 ． O m， 间 距 0 ． 8 m， 排 距 1 ． 2 m， 分 层高度 2 m 。爆 破采用 2 岩石 炸药 ， 非 电导 爆管起 爆。 回采 中确保 分层 顶板保 持拱 形 ， 以增 强 矿房的稳定性 。采 下矿 石直 接 落至底 盘漏 斗 ． 再 用 装矿机在 中段 出矿平巷 内将 矿石装入矿 车。 3 ， 4 采 空区处 理 矿房采 完后 ， 矿房顶板 自然 冒落。 3 ． 5 存 在问置 1 损失率大。由于高旺金矿的矿岩不稳固。 采 用这种方法 就只好 用缩小 矿房的宽度来 减少矿房 的 暴露 面积 ， 以期达到 回采的安全 。这样 ， 就增加 了间 柱的数量 ， 而 在矿 房 采完后 ， 有 的问 柱又 不 能回 收 ， 使损失率增大； 其次， 由于底盘漏斗数量太多 ， 漏斗 问脊梁矿 柱不 能 回收 ， 也加 大 了矿 石损 失率 。这种 方法的采矿损失率高达 1 9 ． 3 ％。 2 采切 比大。为了从底盘漏斗下出矿 ， 就必须 有 出矿平 巷 和 漏 斗相 连 ， 以 79 m 间距 设 置 的 漏 斗， 造成漏斗数量的增多。一是劈漏工作量大 ， 二是 相 应 地 增 加 了 出 矿 平 巷 的 数 量 ， 采 切 比 大 ， 为 1 9 ． 6 m ／ k t ， 采切 工作时间长 。 3 漏斗天井易堵塞。越远离矿体的漏斗 ， 其漏 斗高度越来越 高 ， 漏斗下 部的天井也越来越 长 ， 最长 选 2 3 m。溜井 越 长越 容 易 堵 塞 ． 难 于处 理 ， 既 不 安 全 ， 也影 响出矿效率 。 4 建议采用的采矿方 法 该矿 的Ⅳ 一5号 矿 体 已采 完 ． 目前 正 开采 Ⅲ号 矿体 的下 部 ． 主 要作 业 中段 为 一2 0 5 m 和 一2 3 0 m． 该 维普资讯 2 8 黄金 矿现 采至 一2 0 5 m 中段 。针对 目前 采 用 的采 矿 方法 ， 笔者认为， 其顶板保持拱形的管理方式和强掘、 强 采、 强 出的采掘管理模 式是合理 的 。但是 ， 必须对矿 厂一 房结构 、 布置和 回采工艺进行 改进 ， 以减少损 失率和 采切比， 提高资源的利用率和企业的经济效益。因 此 ， 建议采用沿倾 向 圆柱切底 分段 房柱采矿法 。 图 l 底盘漏斗浅孔留矿房柱采矿法示意图 I 一脉外运输平巷2 一穿脉巷道3 一 出矿平巷4 一房盘罱 斗5 一拉底上山6 一联络巷道7 一 矿柱 4 ． 1 方案设计 矿块宽 度 2 5 m， 间柱 4 ． 5 m， 矿 房 中 间在 切 底 时 沿倾向留一排 圆柱 ， 直径 2 ， O m； 矿房在倾 向上划分 为 两个 分段 ， 每个 分段 长 度为 中段 高 度之 间矿 体斜 长的一 半 ， 约 3 0 m。矿 体 内矿 房 回采 顺 序 从一 翼 向 另一翼推进 ， 矿房内分段回采顺序先采上分段， 后采 下分段 ， 见图 2所示 。 4 ． 2 采 准切 割 在脉外运 辖平 巷 1中 向矿 体 掘 穿脉 巷 道 2 ， 在 穿脉 巷道 中沿 矿 体走 向掘 2条 出 矿平 巷 3 、 4 ， 在 出 矿 平巷 3 、 4内上掘褥 斗天井 7 、 8 ， 在穿脉平巷 2内沿 矿体下盘掘 切底 上 山 9 ， 分 别 与两 个 漏 斗 天井 和 上 部穿脉贯通 。然后 进行 劈漏 ， 劈 褥后 沿切 底 上 山再 向两边切底， 切底高度 2 ， 5 m， 在切底过程 中将矿房 中间圆柱和矿 房间柱 留出。 4 ． 3回采作 业 采用 多矿 块 同时 回采 ， 相 邻 回采工 作面 要有 1 5 3 0 r a 的超前 距 离。在 矿 房的 回采 中， 先 采 上部 分 段 。 后采下部分段 。在分段 回采中 ， 先进行 圆柱切底 回采 。 然后 沿倾 向 自上而 下进 行后 退式 挑 顶 回采 。 在切 底 回采 中， 用 7 6 5 5凿岩机打倾 斜眼 ， 眼深 L _ 8 2 ， O m， 问距 0 ． 8 m， 排距 1 ， 2 m， 2 岩石 炸药爆 破 ， 非 电 导爆 管起爆 ， 采下矿石用 3 0 k W 耙 矿绞 车耙 至漏 斗 。 切底 层 高 度 2 ． 5 m， 矿 房 中 间 设 一 捧 圆 柱 ， 直 径 2 ． O m。 间距 6 7 m； 房 间圆柱 直径 4 m， 间距 67 m。 圆柱切底工作 结束后 ， 可 在分段 的上 端 ， 由圆柱 切底水平向上开 凿切 割槽 ， 并 由此沿倾 向 自上而下 进行后退式 挑顶 回采 。在后 退挑 顶 回采 中， 采 用分 段崩矿 ， 用 7 6 5 5凿岩 机 打上 向眼 ， 眼深 2 ， O m， 间距 0 ． 8 1 ． O r n 。 排距 1 ， 2 m 。每次 爆破 4捧 ， 崩下 矿 石用 3 0 k W耙矿绞车耙至漏斗。分层挑顶高度 2 m。在挑 顶中 ， 要使顶板 形成 拱形 ， 以 增加 矿岩 稳 定性 ， 确保 采坜安全 。 随着挑顶 回采 的进 行 ， 切 底 中的临 时 圆柱和分 段闻柱可相应进行回采， 待切底挑顶回采结束后 ， 可 进行矿块顶柱、 闻柱的回采。随着相部分段矿房沿 走向的回采， 其它采后分段矿房顶板将 自行冒落。 推荐采矿方法主要经济技术指标与原采矿方法 技经指标对 比见 表 1 。 4 ， 4 主要优缺点 这 种 沿倾 向圆柱切 底分 段 房柱采 矿法 ， 与 底盘 漏斗浅孔 留矿 房柱采矿法相 比， 具有 以下优 点 1 由原来 的 5个底 盘漏斗改为 2 个 褥 斗 ， 减少 了漏斗 、 漏斗 天井和 出矿 平巷 数量 ， 采切 工程 量少 ， 采切 生产周期短 ， 加快 了矿房 准备 时间。 2 原方 法采切 比为 1 9 ． 6 m ／ k t ， 改进方法 的采 切 量 j 一 维普资讯 第 2 0卷1 9 9 9年第 1 0期 2 9 比为 1 0 ． 5 m ／ k t ， 采 切 比小 。 表 1 两种采矿方法主要经济技术指标对比 3 采场内永 久矿拄少 、 无漏斗问脊 粱矿石损 失， 采 矿 损 失 率 小。原 方 法 的 采 矿 损 失 率 为 1 9． 3％， 改进后 的方 法为 9％ 一1 2 ％ 。 4 在宽敞而低矮的圆柱切底中进行一切回采 作业 ， 生产安全性好 。 5 矿房 沿走向布置 ． 可 根据前 采矿房 的矿岩 情 况 ， 确 定后采矿房 的参 数选择 ， 具有 较大 的灵活性 。 6 采矿成本低 ． 按照可比项 目计算 ， 比原方法 采矿成本降低 6 ． 2 7元／ t 。 这 种方 法 的缺点是 切底上 山较 长 ， 施 工难度大 。 5 结语 图2 沿倾向圆柱切底分段房柱采矿法 I 一 脒外运输平巷2 一穿脉巷道3 一上分段出矿平巷● 一下分段出矿平巷5 --下分段出矿精斗 6 一上分段出矿漏斗7 --d 2 分段橱斗天井 8 一下 舟段埔斗天井9 _ _ 底盘切割上山 1 0 - --电耙硐室 t 儿一 联络道 I 2 一中坷切底圆柱 I 3 一矿房坷拄 i 4 _ _ 矿房顶柱 1 这种沿倾 向圆柱切底分段房柱采矿法． 是根 据高旺金矿现在采用的底盘漏斗浅孔留矿房柱采矿 法几年的开采实践经验改进 的。其实质是将 原来 1 2 ． 5 m宽的 2 个 矿块 ， 合并为一个 2 5 m宽 的矿块 ． 中 间增 加了切底 圆拄 ， 并在 一个 阶段 斜 长上 又分 2个 采场 分段回采 。其采切 比小 ， 采矿损失 率小 ， 矿房 生 产 效率高 ， 开采 成本低 它能充分利 用地下 资源 ， 提 高企 业的经济效益 。这对低 品位 难采矿体 的开采 提 供了一条尝试的途径。 2 这种采矿方法主要适应于中厚矿体的开采， 当矿体局部变厚时， 采用浅眼落 矿电耙 出矿工艺就 有一定的局 限性 。因此 ， 可 以选 用 中深孔 落矿这 种 工艺进行进 一步 试验和研 究 。 3 当顶板围岩进一步不稳 固时 ， 在现有采矿方 法实践 的基础上 ， 可选 用崩落法进行 研究和试验 。 编辑 崔岱 维普资讯