金厂峪金矿缓倾斜难采矿体采矿方法研究.pdf

2 0 0 0年 5月 第 2 9卷第 3期 有色矿山 No n f e r r o u s M i r l l M a y． 2 0 0 0 vd． 2 9 No 3 歹 金 厂峪金矿缓倾 斜难采矿体 方法研究 垒盘堡 ， 柴建设 1河北 理工 学 院 ， 河 北 唐 山 0 6 3 0 0 9 ； 2 金厂 峪金 矿 ， 河北 唐 山 0 6 3 4 0 0 [ 关 键 词 】 望 重 盟 ； 采 矿 方 法 ； 些 笪 监； I l堕 i 羔．／ 主 [ 摘要】根据金厂峪金矿顶板不稳定的缓倾斜 薄至中厚难采矿体 的赋存条件 ， 采 禾 用 块 枉 理 ， 论及数值模拟计算分析顶板的稳定性 ． 提 出了分两层逆向和顺 向推进的房柱采矿法 ． 对国内外 同 类矿 山资源的开发利用有参考价值 。 [ 中图分类号】T D 8 5 3 ． 2 1 1 [ 文献标识鸸 】A[ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 0 0 3 - 0 0 0 9 - 0 4 S t u dy o n mi ni ng me t ho d o f t h e g e n t l y i nc l i n e d ha r d - t o - mi ne o r e b od y i n J i n c h a ng y u Go l d M i ne XU Do n g q i a n g ． CHAI J i a - s h e ‘ ， PENG Yo n g - c h i z 1 He b e iI n s t i t u t e o fS c ie n c e a n dT e c h n o l o g y， T a n g s h a n 0 6 3 0 0 9 ，C h i n a； 2 ． n c h a n g y aGo l d Mi ， n g s h a n 0 6 3 4 0 0． C ／ h a Ke y wo r d st h e g e n t l y i n c l i n e d o r e b o d y ； mi n i n g me t h o d； b l o c k t h e o r y； n u n ％ e r l c a l e v a l u a t i o n A b s t r a c t I n a c c o r d a n c e wi t h t h e occ u r r e n ce o n d i t i o n s o f t h e g e n t l y i n c l i n e d t h i n a n d me d i u m t h i c k h a r d t o - mi n e o r e b o d y wi t h u n s t a b l e r o o f i n J i n c h a gy u Go l d M i n e ， t he S t a b i l i t y o f r o o f i s s t u d i ed b y n ％ e a n s o f b l oc k t heor y a n d n u me r i c a l e v a l u a t i o n． Th e p i ar a n d r o o n T t mi n i n g me t h o d o n u p g o i n g a n d d o wn g o i n g wi t h t WO l a y e r s i s p r e s e n t ed ， wh i c h i s r e f e r e n ce f o r t he r e o L L r c e d e v e l o p me n t a n d u t i l i z a ti o n 0 f s i mi l a r m i n e s i n t h e h o me a n d a b o r a d． 1 矿床地质及开采技术条件 矿 体赋存 于脉 带 中 ， 矿体受成 矿 前及成 矿期 间的 构造控 制， 矿体 产状走 向为 N E 2 2 。 ， 倾 向 S E ， 平 均倾 角 2 6 。 ， 矿体厚 度 2～ 4 m。围岩主要是斜长角闪岩、 斜长角闪片麻 岩， 围岩蚀变片理化、 绿泥石化、 绢云母化都 很强烈。矿体上盘受平行矿体断层影响 ， 直 接顶板厚 0 ． 3 --0 ． 8 m， 极不稳定 ， 不稳定断层 之上的间接顶板中等稳 固， 矿岩物理力学性 质如 表 1所示 。 袁 1 矿岩物理力学性质 在 2 6 m处探矿巷道中． 使用详细测线法 [ 收稿 日期] 2 0 o 0 3 1 [ 第一作者简介] 徐东强 ． 男 ． 4 1岁 ． 河北理工学 院 采矿袅 研室 主任t 副 棼授a { J { 进行主要结构面调查， 共发现 9条断层。R 断层 倾向 1 3 0 。 ， 倾角 2 5 ． 破碎带宽度 1 0 c m． 连续性好 ； 断层 倾 向 5 7 ， 倾角 8 O 。 ， 夹断 层泥， 厚 3 ． 0 c m， 主要成分为黄泥 ， 破碎带不 矿 采 维普资讯 1 0 有色矿山 2 0 0 0正 明显 ； R 断层 倾 向 1 3 0 。 ， 倾角 2 5 。 ， 破 碎带宽 度 3 0 c m， 无 充填物 ； R 断层 倾 向 1 3 0 ， 倾 角 6 5 ， 破碎带 宽度 5 ． 0 c m， 无 充 填物 ； R 断层 倾 向 i 4 5 ， 倾 角 8 4 。 ， 破碎 带宽 度 4 0 c m， 无充 填物 ； 断层 倾向 1 5 0 。 ， 倾角 3 0 。 ， 破碎带宽 度 1 5 c m， 无断层泥 ； R 断层 倾向 1 6 0 ， 倾角 3 O 。 ， 破碎带宽度 4 0 c m， 元充填物 ； F 8 断层 倾 向 1 5 0 。 ， 倾角7 O 。 ， 破碎带宽度6 ． 0 e ra， 无充填 物 ； R 断层 倾向 1 7 4 。 ， 倾角 5 5 。 ， 破碎带宽度 2 0 c m． 无 充填物 。 2 顶板稳定性块体理论分析 采用赤平极射投影法分析试验采场顶板 稳定性 ， 试验采场顶板可能产生如下几种滑 体破坏 ， 由 F 2 、 及 F 4 断层构成的楔形体沿 R 和 交线滑落破坏， 如 图 1 a 所示； 由 F 2 、 及 F 1 断层构成的楔形体沿 倾 向方 向滑落破坏 ， 如图 1 b 所示； 由 R、 F 及 断层构成的楔形体沿 R 倾 向线方向滑落破 坏 ， 如图 1 c 所示 ； 由 F 8 、 F 4 及 断层构成 的楔形体沿 F 8 倾向线方向滑落破坏 ， 如图 1 d 所示 。 c j d 图 1 面板稳定性块体理论分析 根据块体理论分析 ， 设计采场时 ， 留设 的 矿柱尽 量支 撑这些 可 能 的滑体 ， 或采用 锚 杆 支护。回采过程中应加强对 F 2 、 F 4 、 F j 、 及 F 目 断层的监测。进入采场前应在安全地点进行 岩体声发射监测， 确定无异常情况后 ， 再进行 撬顶 和生产作 业。 3 逆向和顺 向推进房柱采矿法试验 3 ． 1 采场 结构参数 矿块长 4 0 m， 垂直高度 2 0 m， 斜高 4 6 m， 矿块中沿走向划分矿房和房间矿柱 ， 矿房宽 8 m， 矿柱 4 m3 m， 矿柱 间距 8 m， 矿柱位置可 根据块体理论分析确定的可能滑落块体的位 置和采场结构确定， 采场水平投影如图 2所 示 。 图 2 采场 水平 投影 图 3． 2 采准切 割 在 1 1 6 、 1 2 3 m 处 ， 贴 矿体 底板 各掘 一条 沿脉电耙道 ， 兼做切割巷 贯通各 矿房。在 2 6 m处布置联络巷， 连通 8 线和1 O 线间2 6 m 处探矿穿脉。每个矿房中间， 贴矿体底板掘 进一切割上山连通 1 1 6 、 1 2 3 m水平的电耙巷 和 2 6 m处联络巷。 在 1 1 6 、 1 2 3 m 水平上 山的下部布 置 电耙 硐室 ， 共布置 6 个 矿房 ， 8个矿柱 。 3 ． 3回 采 落矿用气腿式凿岩机打浅孔爆破。落矿 维普资讯 ● 第 3期 徐东强等 金厂峪金矿缓倾斜难采矿体采矿方法研究 1 1 顺 序为分两层 回采 。 第一 层先 以切 割上 山和 1 2 3 m水平处 电耙巷 为凿 岩巷 和切 割巷 把矿 体底部拉开， 拉底高度 2 m， 由于拉开后的顶 板 有 1 ～2 m 左 右厚 的矿 石 ， 比较 稳 固 因 此 ， 回采可 以从 1 2 3 m 水平逆 倾斜 向上进行 ， 一 直采到 1 3 3 m水平矿石尖灭处。崩落的矿 石 由 1 2 3 m 水平上 山下部 的 电耙经 电耙巷耙 人溜井 ， 下放至运输巷。 第二分层矿体的回采由上部开始 。 采用 挑顶爆破方式． 顺向回采。由于顶板不稳固， 人员除挂电耙尾绳 的滑轮外不再进人采空 区， 崩下的矿石 由电耙接力耙至该水平溜矿 井， 下放至运输巷， 这样的回采顺序主要是避 免塌方压矿和保障工人作业 的安全 。 4 采场地压数值模拟计算 为了分析 开采过 程 中地 压括 动规 律 ， 采 用了国际通用的 F L A C软件 ， 进行数值模拟 计算 ， 模拟逐步开挖过程 ， 得出围岩应力及变 形的变化 规律 采场开挖结束后最大、 最小主应力等值 线分布如图 3 所示 图中负号表示拉应力 。 顶板在开挖后 ， 最大主应力和最小主应力都 基本形成了应力拱 。 有利于保持顶板的稳定 ， 但在顶板角点及 中线最小主应力接近于 0 ， 可能发展为拉应力 ， 从 而造成破 坏。 H C 2． 2 5 H C 2． 1凸 St ep 1 083 7 St 印1 0 8 3 “7 M 6 m u m p ndp mr e M i n l mn p r ip mr e nt o u rint e r v 1 ． 0 0 E0 6 Gz t o u ri n t e r v 2． 50 E 0 5 M b mu r a 一 1． 1 0 E0 7 m∞ 1 ． 一2． 7 5 E0 6 M6 mu m 0 0 0E一01 hb “IⅦn 0． 0 0E一 0 1 B r 1 p l o t Bo u n d a r y p | o t a 最大主应力 b 最小主应力 图3 采场开挖结束后最大、 最小主应力等值线分布 顶板中最大主应力随第一分层开挖急剧 由以上分析可看 出， 在 开挖过程 中三个 下降， 稳定在 2 ． 8 5 MP a 左右 ， 第二分层开挖 采场采动效应及应力分布具有对称性 ， 顶、 底 后应力继续下降到 1 ． 0 MP a ； 最小主应力随 板区域先后形成应力降低 区， 这有利于维持 第一分层开挖应力急剧下降 ， 由 4 ． 0 MP p ． 降 采场的稳定性， 但顶板中点位置由于最小主 到 0 ． 5 MP a ， 到第二分层开挖后应力又再次 应力接近于 0 值 ， 随着采场暴露时间增长， 围 下降， 接近 O 值 ， 然后趋于稳定。 岩强度进一步降低 ， 可能出现拉应力， 从而导 矿柱中最大主应力随第一分层 的开挖急 致冒顶事故 ， 需引起相应重视。矿柱在采场 剧上升到 1 3 ． 2 MP a ， 但第二分层开挖后。 最 中起重要支撑作用 。 最大主应力 达到 1 3 ． 2 大主应力又有所下降， 达到 1 1 ． 4 MP a ； 矿柱 MP p． ， 高于原岩应力 2 倍 ， 但小于矿石抗压强 中最小主应力在第一分层开挖时有一波动 ， 度， 在理论上是安全 的。在采场角点应力集 稳定在 3 ． 3 MP a ， 第二分层 开挖后应力重新 中较大， 随着开采时间增长， 采场稳定性将变 分布， 最小主应力进 一步 降低， 并稳定在 0 差。因此， 应加强采场围岩稳定性监测 ， 做到 值 。 防患于未然。 维普资讯 有色矿山 2 0 0 0＆ 5结论 1 根据矿 石稳 固 、 顶板不稳 固缓倾斜 矿 体 的特点， 提出了逆向和顺向回采的房柱采 矿 法。通过 工程 地质调 查 ， 块 体理论 分 析顶 板 中存在的可能滑体， 根据滑体的位置和大 小设计点柱 的位置和尺寸。利用 F L A C软件 进行数值模拟计算， 分析开挖过程 中应力及 位移分布规律 ， 验证设计是否台理。在 回采 过程中， 利用声发射和超声波监测顶板和矿 柱 的稳定性 ， 监测结果请参阅文献[ 3 ] 。该设 计步骤和采矿方法可在同类矿山推广应用。 2 逆 向和顺 向推进 房柱 采矿法 适合 于 矿石稳 固顶板不稳 固的缓倾斜薄至中厚矿 体 。试验矿块 回 采 率 达 9 2 _ 8 3 ％， 贫 化 率 9 ． 2 6 ％， 采准系数 2 5 ． 3 6 m ] k t ， 经济效 益显 著 。 3 利用 岩体力 学 理论指导 难采 矿 体采 矿方法设计和 回采过 程 中稳定性 监测 ， 可保 证安全生产 。本次实验采场 的 6个矿房在 回 采过程 中只有 1个矿房顶板随最后一次爆破 塌方 ， 损失几十吨矿量 其它矿房均在 回采 完毕封闭采区后 1 ～3 个月出现冒落。 [ 参考文献】 [ 1 ]刘锦华 ． 块体理论在工程岩体中的应用[ M] ． 北京 水利电力出版杜 ． 1 9 8 8． [ 2 ]粱海波 ， 李仲奎 ， 答兆祺 ． F L AC程序及其在我 国水电工程 中的应用 [ J ] ． 岩石力学与工 程 学 报 ． 1 9 9 6 ． 3 ． [ 3 ]徐东强 ． 温军锁 ． 金厂峪金矿难采矿体顶板稳定 性研究 [ J ] ． 金属矿 山． 1 9 9 9 ． 6 ． 多碎 少磨是节能降耗的有效途径 望儿 山金矿选厂原 来采用二段开路碎 矿 ， 粗碎使用一台 P E F 4 0 0 6 0 0型颚式破碎 机 ， 细碎采用 P Y B一9 0 o l 1 3 5型标准圆锥破 碎机 ； 1 9 9 7年 4月以前 ， 磨矿段是采用 1台 MQG1 5 0 01 5 0 0球 磨机 和 1台 MQG1 5 0 0 3 o 0 0 球磨机 ， 由于人磨粒度得不到有效控 制 ， 所以磨机的处理能力仅为 2 1 0 t ／ d 左右 ， 选矿单位成本高达 4 4 元／ t 。 1 9 9 7年 4月对破碎系统进行改造 ， 改造 后破 碎采用 二段 一闭路碎矿 ， 新增 了 1台 S Z Z 1 2 5 0 250 0型 自定中心振动筛 ， 筛网规 格为 1 8 n r n 5 0 m m， 破碎产品粒度得到有效 控制 ， 同时把另 1台 MQ G1 5 0 01 5 0 0球磨 机 ， 换成 l台 MQ G1 5 0 03 0 0 0的球磨机。 这样两台磨机处理能力也 由 2 1 0 t l d 左右 ， 提 高到 3 8 0 1 1 d左右， 生产成本大大降低 ， 1 9 9 8 年单位成本降到 了3 5 ． 6 3 Y r d t 。 1 9 9 9年进一步改造， 根据生产情况和需 要 ， 选矿处理量定为 4 0 0 t ／ d 。针对现场存在 问题 ， 总结经验 ， 决定把槽式给矿机换为振动 放矿机， 以提高破碎机 的给矿效率 ； 把原来筛 孔为 1 8 m m5 0 m m 的振动筛网换为 1 6 ra m x 4 5 m m的筛网， 缩小筛孔后 ， 振动筛和圆锥 破碎机循环负荷没超出其承受能力。 原来振动筛筛孔为 1 8 mm5 0 ra m 时， 破碎 产 品粒 度 为 8 5 ％ 一2 0目左 右 ； 而换 为 1 6 m m4 5 ra m 的筛 网后， 产 品粒度为 9 2 ％ 一 2 0目左右 ， 因此球磨机 的处理能力又 由 3 8 0 11 d提高到 4 1 o t ／ d以上。 通过以上改造 ， 1 9 9 9年 l ～u 月累计选 矿单位成本降低到 3 0 元／ t 。 在给矿机和振动筛改造前 ， 破碎时间是 1 5 h 』 d ， 1 9 9 9年改造后 破碎 时 间 缩 短 到 l l h ／ d ， 破碎 机 的生产能力 由 2 5 1 ／ h提高 到 3 6 t ／ h ， 按现在 的生产能力计算 ， 每天节约 电 耗为 7 1 5 k W- h 。 按 1 9 9 9 年的处理量计算 ， 实行“ 多碎少 磨” 以后 ， 碎磨段节约资金 2 4踮 万元。实事 证明， 多碎少磨是节约降耗 的有效途径 ， 是老 矿山通过技术改造来提高效益的重要手段。 李瑾 ， 。 维普资讯