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垒 兰 ～ C h i n a Ne w T e c h n o l o g i e s a n d P r o d u c t s 工 程 技 术 关于矿床地质条件对采矿方法选择的影响探讨 邱 林 彬 中煤科工集团重庆设计研 究院 ， 重庆 4 0 0 0 1 6 摘要 不同矿床地质条件对开拓方案、 采矿方法和通风 系统等采矿设计要素以及矿 山安全有直接的影响， 下面以某矿山为例进行 论述 ， 并提 出开拓方案和采矿方法， 及矿井建设中应注意的问题。 关键词 矿床特征； 地质条件； 采矿 ； 设计 中图分 类号 F 4 1 6 ． 1 文献 标识码 A 1矿床地质特征 1 ． 1矿体形态 、 产状、 规模及其分布规律 该矿属于小型的铁、 铜矿床， 共探明大小矿 体 l 7 个 ， 主矿体 3 个， 分别是Ⅲ号矿体、 Ⅳ号矿 体和号矿体。倾角近于水平 ， 走向近于东西 ， 大 小不等赋存于闪长玢岩与大理岩接触带中。具 体分布见表 1 。 3 个主矿体呈独立状态， 互不相连 ， Ⅲ号矿 体和1 V 号矿体的中心距离约 5 0 0 m ， IV号矿体和 x Ⅲ号矿体中心距离约 6 0 0 m 。 1 ．2伴生有益组分 伴生有益组分主要是铜， 以铁铜矿石和铜 矿石的形式出现， 铜金属量达 1 ． 1 2 万 t 。 1 - 3水文工程地质特征矿床隐伏于第 四系 覆盖层之下 ， 钻探揭露的岩 土 层主要有闪长玢 岩、 矽卡岩、 磁铁矿床 、 大理岩、 第四系砂层、 粘 土 亚粘土 等。根据岩陛及其组合特征、 埋藏条 件 、 分布位置、 富水 l生 大小等在本矿区内划分出 4 个含水层 组 和 3 个隔水层馐 且 。 1 ． 3 ． 1含水层 勘 矿区基岩上覆河湖相的第四系松散沉积 物 ， 厚度一般为 7 5 - 9 2 m， 有自西向东增厚之势 ， 砂层总厚 4 0 - - 5 7 m， 占总厚度的6 2 ％。 松散层上部空隙潜水含水层 _ 一 自地表 深层 3 5 m， 以粘土、 亚粘土、 亚砂土、 粉细砂等组 成。 有 2 3 砂层， 以粉细砂为主， 亚砂土次之， 总 厚 8 - 2 6 m， 为全新统主要含水层， 单位涌水量 q 1 ． 1 2 u m 1 ， 富水性强。 大理岩岩溶裂隙承压含水层阻 主要分布 于矿区南侧与西南侧， 在矿区呈一似带状分布， 为矿区的主要基岩含水层 ， 岩溶 、 裂隙发育 ， 该 含水层 组 水位埋深 1 ． 4 9 ～ 1 ． 8 7 m， 富水性大小与 埋藏的深浅有所差别 ， 上部因地下水补给循环 条件较好 ， 岩溶发育， 富水性中等； 深部的地下 水补给循环条件较差， 岩溶、 裂隙不甚发育 ， 富 水性相对较差 。 矿体蚀变带裂隙承压含水层恤 系指矿 体和近矿体的矽卡岩、 蚀变闪长玢岩、 磁铁矿体 及所夹 的薄层大理岩 ，主要矿体多埋深在一 1 5 0 m以上。浅部裂隙发育， 有闭合状 、 张开状， 透水性差、 富水性弱。 1 ．3 -2隔水层 D 松散层中部隔水层 一隔 位于一含和二 含之间，为一层分布普遍的粘土、亚粘土层组 成。埋深 2 5 ．．-4 0 m， 厚度 4 ．- 2 5 m ， 粘土 、 亚粘土粘 塑性较好，且分布较稳定，具有较好的隔水能 力。 松散层中部隔水层 底隔 位于松散层下部 二含之下与基岩顶板之间。 主要岩陛为粘土、 亚 粘土及含砾粘土。 埋深 6 6 - - 9 4 m， 厚度 2 - 2 1 m， 厚 度变化较大 ， 粘土、 亚粘土粘塑性较好， 具较好 一 9 2一 中国新技术新产品 的隔水能力。 该隔水层局部缺失 ， 导致与矿体直 接接触， 形成透水“ 天窗” 。 当开采 3 个主要矿体 其顶板采用全部陷落管理方法时，所造成的冒 落带和导水裂隙带均严重影响到底隔的稳定性 和隔水陛能。 闪长玢岩隔水层 组 岩性主要为闪长玢 岩、 石英闪长玢岩 、 少量的辉绿岩及正长细晶岩 岩脉， 在矿区的北部、 西北部、 东南部广泛分布 ， 厚度较大， 岩石完整。裂隙微弱发育 ， 富水 陛极 弱， 可视为一相对隔水层阻 。 含水层间的水力联系 “ 一含” 与“ 二含” 二 者无水力联系； “ 二含” 与矿体蚀变带含水层 组 二者无水力联系； 矿体蚀变带含水层组 与大理 岩含水层闺j 二者有密切的水力联系。 矿区的水文地质条件为中等。 1 4一般工程地质特征 3 个主矿体的围岩主要为矽卡岩和闪长玢 岩、 石英闪长玢岩、 少量的辉绿岩及正长细晶岩 岩脉， 局部为大理岩。 矿区新生界松散层厚度为 7 3 1 0 2 m ， 砂性 土所 占比例较大， 约为 6 2 ． 5 ％， 基岩段以坚硬～ 半坚硬火成岩 、 蚀变岩类为主。 通过对岩石的岩 性特征和物理力学性质分析看出， 闪长玢岩、 矽 卡岩的抗压强度高， 坚硬致密， 岩石质量良好， 岩体稳定性 良 好。 1 ．5矿床地质特征综述 1 3 个主矿体埋藏较浅且较分散 ； 2 矿体 顶板隔水层局部地段可能缺失； 3 矿区基岩上 覆第四系松散沉积物中水量较大且有流砂 ， 对 矿山安全形成威胁； 4 矿区地面为农 田。 2开拓方案 开拓方案一 先期开采IV号矿体， 采用下盘 竖井开拓方案 ， 主井和风井采取中央式布置， 后 期开采 Ⅲ、 xli l 号矿体 ， 分别在Ⅲ、 号矿体的端 部另开凿风井 ， 与主井形成对角式布置 ， 原风井 改为提升副井。见 开拓系统纵投影图 。 开拓方案二 先期开采1 V 号矿体， 采用下盘 竖井开拓方案， 主井布置在Ⅳ号矿体附近， 风井 布置在 Ⅲ号或号矿体附近，与主井形成对角式 布置。 开拓方案比较根据矿体赋存条件， 方案一 有如下优点 1 先期开采， 号矿体可节约初期建设投资 ； 2 可免除方案二所带来的 5 0 0 ．．．．0 0米的巷道维 护费用； 3 提高矿石年产量， 缩短服务年限。 3采矿方法 为保护地表及提高矿石回收率， 降低矿石 贫化率， 拟采用上向分层干式充填法 垂直走向 布置矿块 。 矿块分为矿房和矿柱。 全分层一次 落矿 ， 分层高度为 1 ． 8 2 m， 电耙 出矿 ， 实行采 矿一 出矿一 充填的作业顺序。上向分层充填法主 要有如下特点 1 工作面上向分层推进 ， 每层又以采、 出、 充形式循环作业， 工艺环节多， 矿块生产能力随 着生产管理水平和机械化程度而异 ； 回 采 ， 分层充填 ， 采空区高度较小， 两帮维护较容 易 ， 能适应矿体的变化， 不容易丢边和超采， 还 可以进行选别回采， 贫损指标容易控制 ； 3 1 人在 采场内作业， 直接顶板需进行护顶加固， 应采取 敲帮问顶， 及时支护的措施 ； f4 充填料可以是废 石、 炉渣、 山砂等， 可进行于式充填； f 5 采准、 切 割工程量较少。 4矿井建设 由于矿区内第 四系广泛分布且砂层厚度 大、 水量大， 穿越第 四系的竖井掘进时， 应采用 特殊的施工方法， 如冻结或注浆法， 以防竖井井 壁垮塌。 5采场安全措施 由于矿区内第 四系广泛分布且砂层厚度 大， 水量大， 且矿体大部分直接与第四系接触， 矿体本身及顶底板也较松散，所以在开采过程 中安全措施有 预留一定厚度顶柱 期可暂定 在 8 ～ 1 0 m 1 ， 具体厚度应通过试验确定 ； 专人负 责地压管理 ， 及时进行现场监测， 并做好预测 、 预报工作 ，以确保保安矿柱有效强度和顶柱的 稳定性 ； 严格按照设计的采矿方法及时充填采 空区； 控制采幅。 6矿井通风 采用中央式通风系统， 由主井进新鲜风流 ， 风流经石门， 运输大巷至采区运输巷 ， 再进入各 采场。 各中段开采时， 主井和副井之间应设置两 道风门， 以避免新鲜风流短路。 主风机安装在副 7 r- H 丌A 口， 如遇事故要求， 风机可反转运行实现反 风 ； 各独头巷道掘进应设掘进应设局扇通风。 采 场的新鲜风流从人行天井进入采场 ，污风由充 填回风井到上中段回风巷，若同时生产采场较 多， 为保证每个采场有足够的新鲜风流， 在充填 回风井顶部设局扇加强通风。 总需风量 Q 2 4 m 3／ s ， 即每万吨矿石需风量 为 2 m 3／ s ， 此风量在全国各矿山统计资料中矿井 {I 。 图 1开拓 系统纵投影图 结束语 每个矿山的矿床地质特征都是不一样的， 各有牦 ， 认真、 仔细和全面地分析矿床地质特 征， 有助于选择正确的开拓方案和采矿方法， 优 化通风系统，确保矿山建设安全，同时节约投 资， 提高经济效益。 参考 文献 【 1 1 杨世祥． 国外有 色金属矿床采矿方法发展方 向的探讨叨．有色金属 冶炼部分 ， l 9 5 7 0 4 加1 ． [ 2 】 梅君胄． 论薄矿床采矿方法的改革田． 有色金 属 矿山部分 ， 1 9 8 2 - - 0 3 - 0 2 ．