喀拉通克铜镍矿采矿方法改进设想.pdf

1 6 新疆有色金属 2 0 0 3年 喀拉通克铜镍矿采矿方法改进设想 刘朝辉 新疆喀 拉通 克铜镍 矿8 3 6 1 0 7 摘 要 改进采矿方法， 由原进路方形断面改为六边形 ， 不仅能捉商盘区生产能力， 减少支护工作量， 降低生产成本， 减少贫化率， 并且 能增大安全 系数 ， 提高安全性和可靠性 。 关键词改进采矿法试验 1 地质特征及采矿现状简介 矿体与中性基岩体紧密共生 ， 主要与黑云母橄榄 石长岩相及黑云母辉长岩相有关 ， 富矿岩相主要由橄 榄辉岩， 辉绿长岩 和苏 长岩组成 。工业类型 为中等 稠密浸染状富铜镍矿石 ， 稀疏浸染状表外矿石 。 碳质沉凝灰岩组稳定性最好 ， 其 次是特富矿岩组 ， 以 富矿岩组最差。富矿岩体整体强度低 ， 自稳时 问短 ， 特别是上盘直接裂隙充水， 恶化其工程地质条件， 对 于富矿的回采极为不利 。 1 9 9 8年铜镍矿开始二期工程建设 ， 到 2 0 0 1年 4 月形成富矿的开采条件 ， 通过 2 0 0 1年一年 的回采试 验和 2 0 0 2年上半年的正式 回采 ， 2 0线盘区 、 2 2线盘 区由上向水平分层胶结充填法改为下向水平分层胶 结充填法 7 1 0水平往下 回采 ； 2 5线盘 区、 3 2线 盘 区、 3 0 线盘区回采不变 7 7 0水平往下回采 ； 另准备 出 3 0线下部盘区 7 1 0水平往下回采 ； 增加 2 0线无 底柱崩落法和 2 2线有底柱崩落法采矿试验 7 1 0水 平往上崩落 回采 。通过实践变更 、 调整 ， 存在 的问 题仍然不少 1 如何 提高盘 区生产能力 ； 2 如何提 高充填质量。这是整个 采矿生产 面临的两大难题。 我们首先采取改变充填级配加入戈壁集料增加 砼的整体强度 ， 加强操作 ， 规范细节管理 ， 这样可以解 决充填质量问题， 但充填成本偏高； 其次是增大进路 断面， 用电耙子快速出矿来提高盘区生产能力， 这两 步措施正在计划实验中。 2 改进采矿方法的优点 由原来 的下 向水平分层进路充填采矿法 22 m或 3 3 ． 5 m断面 改为六边形下向水平分层进路 充填法 高 4 m， 边长 2 ． 3 m； 高 5 m， 边长2 ． 8 9 m或高 6 m， 边长 3 ． 4 6 m ， 把现有的进路断面由方形改为六 边形。改变后有以下优点 2 ． 1 增大进路断面积 由原设计最大断面 1 0 ． 5 m 3 3 ． 5 m 断面 改 为六边形进路后 ， 进路高度 4 m， 边长 2 ． 3 m 的断面 积为 1 3 ． 7 m ； 进路高 5 m， 边长 2 ． 8 9 1 “I 1 的断面积为 2 1 ． 6 5 m ； 进路高 6 m， 边长 3 ． 4 6 m 的断面积为 3 ． 4 6 m 。在进路回采 中只有增 大进路 面积， 才能提高生 产效率， 所 以增大进路断面积必须首先选择。 2 ． 2 力学结构更加合理 原设计进路断面为方形， 而顶板承 ＆ 最佳为半圆 形 ， 在回采作业 中很难做到。方形顶板直接暴露面积 大 ， 承受压力小 ， 现改进路断面为六边形 ， 边长短而高 度增J J u 来增大进路断面积 ， 整体结构为蜂窝状， 断面 承压复合力学结构 ， 使 回采作业更加安全。 2 ， 3 能提高生产效率 2 2 m的断面 ， 进路回采矿石量为 l 2 ． 4 4 t ／ m； 3 3 ． 5 m的断面 。 进路 回采矿石量为 3 2 ． 6 6 t ／ m； 改为 六边形后 ， 进 路 高 4 m， 进路 回采 矿石 量 为 4 2 ． 6 1 t ／ m， 进路高 5 m， 进路回采矿石量为 6 7 ． 3 3 t ／ m； 进路 高 6 m ， 进路 回采矿石量为9 6 ． 8 6 t ／ m。 改造后进路高 度增加， 再用电耙子代替手推车出矿， 每年进路回采 的生产效率明显提高。先进行 4 m高度六边形进路 回采试验 4～ 8个月时间， 掌握各项技术参数， 再推广 到 5 m乃至 6 m 高度六边形进路回采。 2 ． 4 减少支护工作量 因六边形进路上半部分为砼梯形， 顶板直接暴露 面积减少 ， 来 自顶部的压力从两侧 向下传递 。 因此顶 板维护一般情况较好 ， 减少支护工作量或基本不用支 护 也 l 能正常作业。 2 ． 5 有效减低成本 原设计 33 ． 5 m 最 大断 面， 采矿直接 成本 为 9 ． 9 6 ／ t ， 充填成本是 6 2 ． 8 8 t ， 现回采进路断面改 维普资讯 2 0 0 3正 新疆有色金属 l 7 为六边形， 以 4 m高 为例， 采矿直接成本为 7 ． 5 8 t ．／ t ， 充填成本为 5 9 ． 1 4 f r ．／ t ， 节约成本为 6 ． 1 2 t ．／t 。 如年产 2 o 万 t 矿石量， 可节约成本 1 2 2 ． 4万元 ， 如果进 路断面六边形高度提高， 回采成本还有下降的空间。 2 ． 6减少贫化率 在进路回采中回采矿石的贫化来源主要是坍塌 的砼和贫矿 、 废石 ， 一般贫化率不大于 3 ％， 而砼 的贫 化 占总贫化率的 3 4 ％ ， 回采进路 断面改为六边形后 ， 因力学结构合理 ， 可相应减少顶板塌方， 贫化率也相 应减少 ， 预计可减少 0 ． 1 0 ． 2个百分点 ， 提高 了矿石 的人选品位。 2 ． 7 增大安全 系数 。 提高安全性 六边形 回采作业 ， 上部下梯形都是砼结构， 形成 自然弓形 ， 下部是倒梯形 ， 两边是富矿形成 3 0 。 的 自 然角度 。因富矿的不稳定性 ， 形成一定的倾角可 以减 少两帮的片帮， 对现场作业人员提供 了安全可靠的作 业环境。 3 开采作业分层回采顺序 3 ． 1 第一分层回采 先垂直矿体走向拉分层平巷断面2 x 2 m 2 ， 再沿脉 以进路断面2 2 m2 回采。回采过程中因富矿 的不稳 定性 ， 需用不着 4 1 5 m l n左右的圆木密集支护， 这一分 层矿石量采完后 ， 充填工作也相应完成 ， 见图 1 。 图 1 2 5线 7 6 0水平 平 面示意 图 1 ． 溜矿片 ； 2 ． 分层平巷 ； 3 ． 顺路井 ； 4 ． 进路 5 ． 充填巷 3 ． 2 第二分层回采 先垂直矿体走向拉分层平巷断面 2 2 m ， 再沿 脉以进路方式回采， 断面为倒梯形， 高度为 2 m， 回采 1 、 3 、 5 进路 ， 所有进路 回采 ， 充填工作完成后 ， 分层 平巷再下降 2 m， 见图 2 。 图 2 2 5线盘 区六边 形平 面示 意 图 1 ． 漓矿井 ； 2 ． 分层平巷 ； 3 ． 顺路井 ； 4 ． 进路 ； 5 ． 充填巷 3 ． 3 第三分层回采 分层平巷下降2 m以后， 高度达到4 m， 进路断 面形成六边形 ， 回采 2 、 4 进路 ， 这一分层所有进路回 采， 充填工作完成以后， 再把分层平巷等充填掉， 养护 后再向下转 2 m垂拉分层平巷， 见图 3 。 图3 2 5线盘区六边形剖面示意图 1 ． 7 7 0水平平巷 ； 2 ． 预留顶柱 ； 3 ． 第一分层 ； 4 ． 六边形进路 ； 5 ． 溜矿井 ； 6 ． 顺路片 ； 7 ． 7 1 0水平平巷 3 ． 4 第 四分层回采 分层平巷 2 m高掘进完后 ， 回采进路 6 、 8 、 1 0 ， 以此类推。 4 回采工艺 4 ． 1 凿岩 凿岩用 7 6 5 5型 、 Y 1 ’ 一 2 8型风钻， 六边形断面上部 2 m， 用先导人式掘进方法 ， 掘进取 4 I n后 ， 再掘下部 2 m ， 阶梯式往前推进， 进路倾角4 。 一 8 。 ， 便于充填接顶。 4 ． 2 爆破 用 2 岩石抗水炸药与毫秒延迟非电导爆管联 接， 火雷管起爆， 爆破中严格保护六边形眉线， 这是六 边形成形的关键。为此周边眼需采用光面爆破 ， 保护 维普资讯 l 8 刘朝辉 喀拉通克铜镍矿采矿方法改进设想 第 2期 上部砼底板 ， 控制块度 ， 减少二次破碎量 。根据 岩石 结构的变化， 凿岩孔数以4 o一 5 0个为宜。 4 ． 3通风 通风方式为自然通风， 为改善通风条件， 有时用 局扇鼓风。 4 ． 4出矿 出矿用 1 5 k W 和 3 0 k W 电耙联合 出矿 ， 进路的 矿石耙到分层巷 ， 再 由分层巷耙到溜矿井 ， 如在特定 的情况下 ， 可用手推车补充出矿。各盘 区增加一个溜 矿井， 其作用 1 出废石、 坍塌的砼和其他杂物， 减少 矿石贫化 ； 2 滤水 ； 3 预防另一个溜矿井堵塞。 4 ． 5 支护 盘区采场第一分层用圆木密集支护 ， 第二分层以 后基本不用支护 ， 如局部顶板有脱层现象 ， 用 圆木框 架式支护就能解决 问题。六边形进路顶板是砼 自然 弓形 ， 可大大减少支护工作量 ， 只有上下盘接触带有 部分支护量。 4 ． 6 充填 先在进路底板铺设 2 o一 4 0 c m厚的矿石垫层， 底 板扒平， 特别是底脚线， 这一缓冲层在爆破时， 能减少 对砼顶板的直接冲击。再铺设 1 ． 8 0 ． 9 m网度的钢 筋网， 每隔 1 ． 5 m铺设一根圆木 ， 两头插在两边的富矿 中， 加吊环以备下层用， 并和钢筋相连， 充填中假底 1 ． 5 m厚， 要一次性充完。因进路有 4 。 一 8 。 倾角， 便于充填 接顶 ， 进路较短时， 倾角可以增大 ； 进路较长时， 倾角可 以减少。还应注意的是 1 分层平巷和进路 口处的充 填质量相对较弱 ， 需在分层平巷 内铺设 圆木钢筋和进 路 口预留梁衔接。 2 对于较长进路中间加 l 一 2个隔 上接 l 5页 斑岩 ， 为华力 西中期第 三侵入 次的产 物 ， 侵入岩钾一氩同位素 年龄 为 3 1 43 2 1 Ma ， 成矿 年龄 3 0 9 Ma ， 二者年龄接近 ， 故推测成矿热液与岩浆 有关 ， 石英钠长斑岩 、 钠 长斑岩可能是成矿母岩。硅 化是热液蚀变作用的产物。岩浆期后热液运移 ， 萃取 火山岩的金， 特别是一定量的有机碳存在， 在成矿过 程中通过活性吸附金， 使金元素富集。 另外区域构造运动形成区域性褶皱、 断裂及次一 级构造系统 ， 使深源岩浆沿构造上升形成侵入岩。与 金矿化关系最为密切的为花岗岩脉和石英钠长斑岩。 4 ． 3 控矿因素 1 成矿前近东西向的一组断裂构造是含矿热液沉 淀的有利部位。 2 矿床受下石炭统黑山头组炭质泥质 粉砂岩所控制。此种岩性孔隙度发育， 富含炭质泥质有 墙有利接顶。 3 地表充填竖孔 口加排气装置提高充 填浓度。 4 加减阻剂减少对管道的磨损。5 逐步减 少粗骨料的应用， 用全尾砂加粉煤灰， 提高充填浓度最 终形成膏体充填。充填级配见表 1 。 表 1 充填级配 ＼ ＼ 名 璐 高度 水泥 戈壁集 料 尾砂造浆浓度 充填浓 度 强度 厚 度＼＼ m k g m’ m ’ ％ ％ MP a 假底 1 ． 5 2 3 0 l 0 5 5 ≥7 0 ≥4 中上部 2 ． 5 l 8 O 0 ． 5 0 ． 5 5 5 -- - 7 0 ≥2 5 建议 1 在 2 5线盘区做首选六边形试验地段 ， 矿体宽 l 51 6 m， 溜矿井在上盘 ， 可以用电耙 出矿。因盘 区 小 ， 做试验遇到问题好调整 ， 不影响整体大局 ， 如试验 成功可 以迅速推广 到其它 盘区。 2 出矿改用 电耙 子， 效率高 ， 用人少 ， 安全可靠 。 3 六边形进路试验 在技术工艺上要求严格， 各环节紧密相扣 ， 在管理 、 质 量方面要求 更上一层 楼。 4 六 边形进 路高度 4 m 时， 在实际试验中得到的数据真实可靠， 4 6个月之 后， 其它盘区陆陆续续将进路断面改为六边形， 在此 基础上进路六边形的高度可尝试提高到 5 m， 回采 1 m 的矿石量同比增加 2 5 t ， 进路六边形 6 m高度是大 断面进路 回采的远期 目标 。 5 下 向六边形分层充填 采矿法在金川龙首矿 已成功应用 ， 其工艺可靠 ， 生产 效益高。 收稿 2 0 0 30 21 5 利于金的富集成矿。 3 中酸性侵入岩对矿床的形成有 较重要的控制作用， 侵入岩 石英钠长斑岩 密度大， 孔 隙度小， 产于构造破碎带旁侧的石英钠长斑岩脉， 阻碍 了含矿热液的侧向运移， 使金易于沉淀成矿。 5 结束语 本文只对布尔克斯岱金矿床的地质特征及成因 进行了粗略地阐述， 该矿处于萨吾尔成矿带东段， 成 矿地质条件良好。布尔克斯岱金矿床产于火山岩中 的沉积岩透镜体中， 该透镜体沿走 向尖灭 ， 侧伏于火 山岩中， 控矿构造延伸到火山岩中尚有金矿化， 其远 景不明。从剖面特 征看 ，I 号矿体在垂向上延深大， 且富矿体具有向西侧 伏的趋势 ， 所 以在深部寻找富、 大矿体其潜力巨大。 收稿 2 0 0 3 一 O 1 2 0 维普资讯