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第5 6 卷 第5 期 有 色 金属 矿山 部分 2 0 0 4 年9 月 缓倾斜厚大难采金矿体采矿方法试验研究 徐 卫 东 白 焱 萑香 洼金矿 摘要 针对难采的萑香洼金矿体， 提 出采用分段空场法， 采取覆岩总重假说优 化采场参数、 合理使 用一巷 多用和调整回采顺序等措施， 在保证 回采安全 的前提下， 既提高 了回采率 ， 又降低 了采切 比， 采矿技术经济指标 为 采切 比9 ． 1 m ／ k t ， 回收率 8 3 ％ ， 贫化率 5 ％， 回收矿石 9万 t ， 效果很好。 关键 词 金 矿体难 采分 段 空场 法 萑香洼 金矿 矿 体倾 角 为 2 3 。 ， 平均 水平 厚 度 为 1 2 m， 平 均 品位 为 3 ． 0 g ／ t ， 属 低 品位 缓倾 斜 厚 大 矿 体 ， 矿体上部是 民采 留下 的采空 区 。这类 矿 体 开采 在我 国一 直是一个老 大难题 ⋯ ， 主要体 现 为安全 问 题 和效益 问题 。采用底 盘 漏 斗法能 安全 回采 ， 但 开 掘底盘漏 斗 ， 采切 比大 ， 岩 石巷 道工 程量 多 ， 成本 太 高 。主要问题是矿体倾 角缓 ， 崩 落矿 石不 能 自重 放 出 ， 如采用房柱法 ， 采场 内出矿 ， 作业极不 安全 ； 如采 用爆力运 搬法 ， 只能采用低分段 ， 分段间柱 的回收成 为问题 ， 由于矿 体 上 部 为大 片采 空 区 ， 近 期 不能 处 理， 采矿不安全， 如不回收这些间柱， 回收率太低， 企 业效益得不到保 证 。因此 ， 有必 要加 强对 这类 矿体 开采的研究 ， 以寻求安全高效 的采矿方 法。 1 开采条件和采矿方法选择 萑香洼金 矿矿 区的 出露地层为 中元古 界熊耳 群 张合庙组 ， 岩性主要 为安 山岩 ， 岩石节 理 、 裂 隙不 发 育 ， 稳定性中等。矿体长 1 0 0 0余 m， 控制斜深 2 0 0 多 m， 平 均走 向 1 1 0 。 ， 倾 向 2 0 。 ， 倾 角 2 0 。 ～3 0 。 ； 矿 体 厚度最 大 2 5 m， 平 均 水 平 厚 度 1 2 m； 平 均 品位 3 ． 0 t ； 形态呈板 状 ， 沿走 向及倾 向方 向均 未封 闭。矿 石类 型为黄铁 石英 钾 长蚀 变岩 型 ， 块状 及细 脉浸 染 状构造 ， 粒状 、 交代结 构 。金矿 物 以中细 粒 为主 ， 多 赋存 于黄铁 矿 中及矿 物颗 粒 间 ， 部 分 以包体 金形 式 存在 。矿 体及顶底 板岩石 中等稳 固 ， 一般不用 支护 ； 地下水 不发育 ， 水 文地 质 条件简 单 。矿 区上 部存 在 采空 区 ， 矿 区地表允许 陷落。 根据 开采 条 件 ， 特别 是 矿 岩 的稳 固性 、 矿 体 厚 度 、 品位 、 倾角和企业的经济效益等情况 ， 合适的采 矿方法 必须生产能力大 ， 安全且成本低 。为此 ， 可 以 徐卫 东工 程师河南 洛 阳4 7 1 0 2 3 采用分段空场采矿 。 2分段 空 场采 矿 法 2 ． 1 构成 要素 采场长 5 0 m， 阶段 高 2 5 m， 倾 斜 长约 5 0 m。为有 利于放矿 ， 将阶段划分为 3个分段 ， 分段垂高 8 m左 右 沿倾 向斜 长约 1 7 m ， 采 场沿 走 向划 分为 3个矿 房 ， 矿房之间不 留间柱 ， 但采 场 间 留连续矿 柱 ， 分段 间不 留顶 柱 ， 从 中段运 输 水平 至第 一分 段 电耙 道底 柱高6 m， 采场内凿岩上山间距为 1 5 m， 如矿体厚度 为 1 6 m 以上 时 ， 分 层 凿 岩 回采 ， 分 层 高 为 1 2 m； 否 则 ， 采用整层凿岩 回采 ， 如 图 1 。 暑 [ _ ‘ ‘ f f r f ． _ _ 二 n J B -B 图 1 分段 空场法 1 一 切 割堑 沟 ； 2 一 切割天 井 ； 3 一 电耙 道 ； 4 一 上分层 凿岩 上 山； 5 一 溜 井 ； 6 一 穿脉 ； 7 一 阶段 运输 巷 ； 8 一 凿 岩上 山 ； 9 一房 间矿柱 ； 1 0 一探 矿平巷 ； 1 1 一 上分层 凿 岩平巷 。 2 ． 2 采场结构参数 采 场结构参 数包 括采 场顶底 柱 、 采 场 间柱和 采 场 内矿柱 ， 他们 的结构尺 寸不仅影 响回采的安全 ， 也 维普资讯 第 5期 徐卫东等 缓倾斜厚大难采金矿体采矿方法试验研究 3 决 定采矿方法的 回收率 ， 合 理确定 这些 尺 寸非 常重 要 。覆岩总重假说认 为 ， 在水平或缓倾斜矿体 中 ， 开 采空间承受 的载荷 是 开采 空 间上 部 覆 岩重 量 的总 和 。根据这个理论 ， 可 以初 步 确定采 场 结构 参数 的取值 。 采场顶底柱 、 采场 间柱 和采 场 内矿柱 的设 计承 压能力在矿柱 的极 限承 压能力 之间 ， 满 足如下公 式 ， 盯 ≤l 盯 JS o ／ n 1 而 盯 Q ／ A A A y H／ A 故有 ， A。 ≥A ／ S o ／ n y H一1 8 0～1 6 0 m 式中 ， 盯 一矿柱平 均应力 ； [ 盯 ] 一 矿柱许用应力 ； s 。 一 矿柱抗压强度 ， 4 8 ． 7 8 MP a ； n 一安全 系数 ， 1 ． 5～2 ． 0； H一 开采深度 ， 1 4 2 m； Y 一 岩体平 均体积质量 ， 2 ． 6 6 t ／ m ； A 一有效 矿房面积 ， 9 0 0 m ； A 一矿柱 面积 ； Q一矿柱 载荷 ， 即总重 ； L 一 采场长度 ， 4 5 m。 采场顶底柱长 4 5 m， 则其 宽计 算为 1 ． 8～ 3 ． 6 m； 采场间柱长 4 5 m， 则其 宽计算 为 1 ． 8～3 ． 6 m； 采场 内 矿柱长 8 m， 则其宽计算为 1 0～ 2 0 m。中深孑 L 崩矿， 既要保持矿柱 中心 部 位稳定 ， 又要 方便 空 区处理 和 矿柱 回收 ， 采 场 顶底 柱 和 采场 间 柱 的设 计 宽 度取 5 m， 采场 内要 布置 两 个矿 柱 ， 则 每个 矿 柱 的设 计 宽 度取 5 m。 2 ． 3 底部结构 采用堑沟储矿 电耙 出矿 底部 结构 。 堑 沟巷 道沿 走 向布置 在下盘 围岩 中， 其一 角紧靠 矿体底板 ， 电耙 道沿走 向布置在距 凿岩上 山底 板 2 ． 5 m左右 的下 盘 围岩 中。储 矿堑 沟和电耙道之间每 隔 6 m。 以斗穿 和 斗颈连通 。 2 ． 4 采准切 割 在采场端部 的 中段 运输 水平 ， 从 运输 平巷 7向 下盘掘 进装 矿横 巷 6。 然后 从装 矿横 巷 6两侧 垂 直 向上掘进分 别通 到一 、 二 、 三分段 电耙硐室 附近的溜 井 5； 在距凿 岩 上 山底板 2 ． 5 m 距 矿体 底 板 4 m 左 右 的下盘围岩 中分别掘 进沿 走 向布置 的一 、 二 、 三 分段的 电耙道 3， 在各 电耙道 的一侧每隔 6 m掘进 斗 穿 ， 将各 斗穿沿走 向连通 ， 形成各 分段 堑 沟平 巷 ； 在 图 1所示 位置 分别掘进各矿房 的凿 岩上山 。为降低 损失率 ， 沿矿体底板掘进的凿岩上山， 其底板应下沉 1 ． 2 m左右 。在矿 房 2内的凿 岩上 山与最 下一条 堑 沟平巷 的交叉 15 I 垂 直矿体顶板掘进切割 天井通 向矿 体顶板 。 2 ． 5 回 采 1 回采顺序 。先采 矿房 1和矿房 3 矿房编号 为从 左向右， 后采 矿 房 2， 矿 房 1和矿房 3同步 推 进 ， 在 回采矿房 1和矿房 3时 ， 矿房 2作 为临时矿壁 与 矿房 1和矿房 3的顶 柱 一起 暂 时支撑顶 板 ， 矿 房 自下 而上连续 回采 ， 若 矿体厚 度超过 1 6 m， 则在垂 直 厚 度上 分为上 下两分层 回采 ， 上分层 超 前 于下分层 一 个爆破步距 。 2 开 凿 切 割 槽 。为 了给 补 偿 空 间创造 自由 面 ， 以切割 天井 为 自由面 ， 在凿 岩上 山内向上钻凿排 面垂 直于上山轴线 和矿体 顶板 的平 行 中深孑 L ， 排距 1 m， 眼距 0 ． 9～1 m， 爆后形成 宽 3 m、 长 7 m、 高为矿体 真厚 度的立槽 。 3 形成补偿空 间。在堑 沟平巷 内凿扇 形 中深 孔 ， 向切割立槽爆破 ， 形成长 4 5 m、 宽 7 m空间。 4 崩矿 。用 Y G Z一 9 0凿岩机在凿岩上 山中钻 凿排面垂直于凿岩 上 山中心线 的扇 形 中深孑 L ， 由下 向上依 次爆破 ， 每次爆破 5～7排 ， 爆破 参数为 孑 L 径 6 0 mm， 最 小抵 抗线 1 ． 2～1 ． 3 m， 孑 L 底距 2 ． 8～3 ． 0 m。 5 耙矿 。房内矿石靠重 力和爆 破推力 落在 堑 沟内 ， 经斗穿放至耙 矿巷道 。 再 由 3 0 k W 电耙耙至 溜 井出矿 。 2 ． 6采场通风 新鲜风流从 阶段运输平巷 至人行 天井 、 电耙道 、 拉底巷进入工作面 。 污风 由上阶段 回风巷排 出。 2 ． 7 主要技术经济指标 表 1 表 1 ． 主要技术经济指标 表 指标 名称 数量 矿 块地 质储量 盘 区 万 t 1 0 ． 6 采切 比 m ／ k t l 5 ． 3 采矿损失率 ％ l 7 采 矿贫化 率 ％ 5 采 出矿石 量 万 t 9 ． 2 6 盘 区生产能 力 t ／ d 3 o 0～3 2 0 凿 岩 效率 m／ 班 7 0～8 0 4 结束语 针对萑香洼金矿缓倾斜厚大难采矿体 ， 按照安 全高效原则 ， 选用分段空场法 ， 经试验采场实践 ， 可 以得 出如下结 论 下转 第 8页 维普资讯 8 有 色 金属 矿山 部分 第5 6 卷 Ⅲ 一 Ⅲ 图 1 金矿无底柱浅孔 留矿法 1 一运 输平 巷 ； 2 一 出矿横 巷 ； 3 一 穿脉 探矿 巷 4 一联 络道 ； 5 一 采 准天井 ； 6 一 间柱 。 表 1 采切 工程量及费用对 比 采 矿 拉 底 漏斗 辟漏 出矿 采 切总 巷 道 巷道 天井 联络道 木材 费用 方 法 颈 i n i n in i n in i n i n 万 元 原 浅 3 4 5 6 2 l 0 l 6 l 0 H 0 4 2 8 1 9 ．3 留法 无底柱 0 0 l 0 H0 2 4 l 0 H 0 4 9 0 l 2 ．5 浅留法 表 2 主要技术经济指标对 比 采场 生产能 力 采切 比 损 失率 贫化 率 采矿方 法 t ／ d m ／ k t ％ ％ 1 原浅 留法 l 0 H 0 l 2 ． 7 l 8 l 5 无底柱 浅 留法 l 0 H 0 7 ． 6 l 2 l 3 7 结 语 通过该采矿方法的试验 ， 我们认为采矿工艺更加 简单， 便于管理， 对同类型矿床开采具有参考价值。 1 取 消原 采场中 3～7人 的平 场砸大块 作业 ， 极大地减少 了发生事故 的概率 。 2 节省大量的木材等沸 j 料 及漏斗安装和维修费用。 3 这种底部结构放矿口断面大 ， 矿石不易堵塞。 4 无底 柱 结构 采准 工作 量 小 ， 提 高 了采准 和 切割 的效率 。 5 由于采用 平 底 出矿结 构 ， 矿 房一 次 采矿 量 增加， 提高了矿块的总回收率。 当然 ， 该 采矿方法仍存在着机械化程度低 ， 工人 劳动强度大等缺点 。以后我们 考虑在采场顶板应用 锚钎加 固工艺 以提 高 回采率 ， 降低贫化 率 ， 增加采场 安全性 ， 试 验采用小 型铲 运机 出矿 以降低 工人 劳动 强度 ， 提 高矿块生产能力 。 口 上接第 3页 1 分段空场法 开采缓倾 斜厚 大矿体具 有不 少 优点 ， 其 中突 出的 优点 为 采 矿工 作 均 在 巷道 内作 业 ， 工人不进入采 区 ， 从根本上解决 了采场空间不安 全 隐患 ， 从而使采 矿工艺简化 。 2 运 用覆 岩 总重 假 说 优化采 场结 构 参 数 ， 不 仅可行 ， 而且能提 高 回采 率 。 3 在工 程布 置 时合 理使 用 一巷 多用 ， 在 回采 时调整 回采顺序 ， 从而改进 回采工艺 ， 可把采准 比降 下来 。 参 考 文 献 1 采矿设计 手 册 编委 会． 采 矿设计 手册 2 ． 北 京 中国建 筑工 业 出 版社 ， 1 9 9 2 2 吴 法春 ． 缓倾 斜矿 体 回采 时 矿 柱设 计 与 岩 石力 学 ． 有 色 金 属 矿 山部分 ． 2 0 0 2 9 口 维普资讯