深部铜矿采矿方法的技术改造.pdf

深 部 铜 矿 采 矿 方 法 的 技 术 改 造 白银有色金属公司深部铜矿 白银市 730900 王建军 摘 要 文章阐述了深部铜矿东西部采矿方法技术改造过程 ,最终确定西部采用低贫损无 底柱分段崩落法 ,东部采用高分段大跨度空场嗣后充填法,试验表明这两种采矿方法是深 部铜矿比较理想的采矿方法,可取得较好的经济效益。 关键词 采矿方法 技术改造 低贫损 1 前 言 深部铜矿是白银公司露天矿～采场闭坑 后转入 井下开采的矿山 ,主要采矿区域分布在露天坑 底和 边坡 ,生产能力 80 万 t/ a。矿体分东西两大区域进 行开采 。东部以 1矿体为主 , 矿量占总储量的 57 ,金属量占 70,平均品位为 1.73。西部主 要为 2、 3矿体 ,平均品位为 0.89 。矿体赋存特 征是 矿量上多下少, 品位东富西贫, 上富下贫 。 1989年投产以来,采矿方法采用生产成本低, 作业 安全,工艺简单的无底柱分段崩落法。8 年的生产 实践证明 ,该采矿方法贫化率高达 27 ～31.4 , 损失率高达 18. 4 ～28 , 采矿炸药单耗 1. 04 kg/ t ,给矿山经济效益带来很大的影响。为此, 从 1995年开始 ,深部铜矿对采矿方法进行了技术改 造,取得了较好的经济效果。 2 采矿方法技术改造方案 2.1 东部富矿采矿方法改造 2.1 .1 东部矿体开采技术条件及改造方案的确定 东部 1 主矿体走向 N60 ～70 W,长 300～500 m。 厚度 30 ～ 70 m,倾向 SW ,倾角 70 。矿体呈扁豆 状或透镜状,比较规则完整,赋存于石英角斑凝灰岩 中,矿石类型主要为浸染状铜矿石 ,兼有少量块状黄 铜矿 ,矿石坚固性系数 f 8～10,围岩 f 6～8。总 储量 1113万 t ,平均品位 1.63,属特厚大富矿体 。 东部采矿方法改造重点从东部矿石品位高,形 态规整,但开采效益低等具体条件考虑 ,要求在确保 资源充分回收的前提下,实现低成本,高效率,低贫 化开采。国内外特大厚矿体开采现状有两大发展趋 势 品位低 ,矿石价值不高的特厚大矿体开采普遍采 用崩落法 ;品位高,矿石价值较高的特大厚矿体开采 普遍以充填法为主 。 依据这一原则,并对适合东部 矿体改造的振动放矿矿块崩落、 低贫损分段崩落法、 三步骤开采阶段空场法、 VCR 法、 机械化分段充填 法及高矿房胶结充填法进行技术分析与经济效益比 较 ,确定了深部铜矿东部特厚大富矿体采矿方法技 术改造方案为高分段大跨度空场嗣后充填采矿法。 2.1.2 采矿方法试验及结果 试验矿块位于东部三中段 400～450 线之间 ,地 质储量 20.5万 t ,采场品位2.19,矿体厚度 65～70 m,倾角 65 。矿块垂直走向布置,上以二中段 1595 m水平为界 ,下至三中段 1535 m水平 ,利用斜坡道 和行人材料井联合采准 ,分段凿岩 ,阶段落矿 ,铲运 机出矿 ,尾砂胶结充填 。矿块分顶柱、 底柱、 矿房和 间柱四部分,矿房内每个分段垂直走向布置两条凿 岩进路,中间布置切割槽 。 根据采场工程地质情况 和现代岩体力学理论,优化矿块结构参数为矿块长 50～ 80 m,宽 30 m,阶段高 60 m,凿岩分段高 12～14 m,矿房宽20m,间柱宽 10m,顶柱10m,堑沟拉底分 段高 12～14 m。采用平底结构铲运机出矿 ,堑沟两 壁倾角 60 ～70 。 矿块布置如附图所示。试验取得 的技术经济指标见表 1。 试验采用的先进技术及解决的技术难题 1 孔底起爆技术 。 将起爆药包置于扇形孔 底 ,延长了炸药在岩石中的作用时间 ,提高了孔底爆 轰能量利用率。 采场大块率仅为 5.2 。 2 高分段采准技术 。分段高度由 10 m 提高 到 14 m,每个矿房可节约采准工程量平均为 0.26 m/ m 3 。 缩短了采矿时间 ,解决了空场采准时间长的 难题。 3 堑沟拉底技术 。采用中深孔实现 3高 堑沟一次拉底,简化了回采环节 ,使拉底和回采同时 完成,提高了生产效率 。 第16卷 第 9期 Vol.16 No.9 世 界 采 矿 快 报 WorldMining Express 2000年 9 月 Sep. 2000 DOI 10. 13828/ ki . ckjs. 2000. 09. 001 1 m 4 多排同段微差爆破。在矿房大爆破中采用 多排同段微差爆破技术,每次崩得矿量 1.5 万 t ,为 底部铲运机出矿创造了条件。 5 铲运机出矿技术 。 矿山原出矿使用的设备 是C 30 风动装运机 ,实际出矿能力为 4 万 t/ 台 。 随着采矿技术的进步,电动铲运机作为出矿设备已 成为发展方向。为此,深部铜矿引进了 1 台 WJD - 1.5 型电动铲运机用于试验采场出矿,1996 年 2～9 月份试验采场共出矿 74976 t ,月效率为 9372 t 。 6 喷射混凝土支护技术。对稳定性差 ,使用 年限长的下盘联络道采用喷射混凝土支护,提高了 围岩自身强度。 7 长锚索支护技术 。 在矿体上盘采场顶部采 用钢丝绳长锚索注浆支护 ,维护了空场的稳定 。 8 分步开采及“ X” 型对角回采技术。由于矿 房采用 20 m 大跨度 ,沿矿体厚度一次性拉开,其顶 板爆露面积可达 1200～ 1500 m 2 ,而中稳凝灰岩顶板 最大暴露面积应控制在 700 m2左右,为此 ,在垂直 矿体走向长将矿体分为上下盘两小矿房,小矿房间 实行“ X” 型对角开采顺序,解决了边坡应力集中状 况下的空场稳定问题 。 表 1 试验取得的技术经济指标 序号项目名称单位 指标值 充填方法 无底柱分段崩落法 1地质储量万 t20.520.5 2地质品位2.1962.196 3金属储量t45024502 4损失率7.9819.09 5贫化率9.3726.12 6采出矿石量万 t20.822.5 7采出矿品位1.991.62 8采出金属量t41393645 9选矿回收金属量t38913426 10精矿金属价格元 t1200012000 11精矿产值万元4669.24111.2 12采矿单位成本元/ t94.4666.25 13选矿单位成本元/ t4545 14采选总成本万元2900.82503.1 15采选利润万元1768.41608.1 试验结果表明 ,高分段大跨度空场嗣后充填法 技术改造方案是成功的,试验地段损失率 , 贫化率 9.37,比无底柱分段崩落法降低了 58和 54.1,试验地段多采出金属量 494 t ,与无底柱分 段崩落法相比,多创造经济效益 160.3 万元,因此, 东部全部采用高分段大跨度空场嗣后充填技术改造 是可行的。 附图 分段凿岩阶段空场尾砂胶结充填采矿法采场示意图 1 顶柱 2间柱 3备采矿房 4堑沟 5底柱 6 出矿横巷 7人材井 8掘进溜井 9下盘沿脉 10光爆硐室 11切割井 12下盘切槽 13落矿进 路 14上盘切槽 15上盘沿脉 2.2 西部贫矿采矿方法改造 2.2.1 西部贫矿开采技术条件及改造方案确定 西部贫矿位于 650～1100 线间,主要有 2 、 3 、 9矿体,总储量 950 万 t ,平均品位 0.89。2矿体 分布于 650～850 线之间,倾角50 ～ 55 ,厚度 20～40 m,位于 1 矿体上盘的延长线上,由一组分枝复合 的扁豆状矿体组成;3 矿体分布于 900 ～ 1100 线之 间 ,厚度 12～ 25 m,倾角 50 ～ 60 ,成不规则透镜状; 9矿体位于 800～900 线之间,处于 2矿体下盘 ,倾 角 60 ,厚度 15 ～20 m,西部矿体形态比较复杂,分 枝 、 复合 、 尖灭现象很明显,品位低且变化大,矿岩稳 固性差,属于难采矿体 。无底柱分段崩落法使原本 较贫的矿石更贫,因此 ,西部贫矿采矿方法改造应以 低投入 、 低贫化、 高效益为前提。在参考国内先进技 术的基础上,确定西部贫矿采矿方法改造方案为边 界优化及低贫损开采。 矿体边界优化开采是西北矿冶院与深部铜矿在 长期实践和研究中总结出来的,它的实质是以矿化 集中对应关系圈定矿体 ,在平、 剖面上,对平均品位 要求的相邻矿化段用直线连接。西部矿体经边界优 化后 ,矿体无表内外之分 ,矿量增加 30,品位降低 ,金属量增加 。 低贫损开采是东北大学近年放矿理论研究的新 成果,它的实质是结合矿体赋存条件 ,统筹考虑采场 结构与放矿方式,以此限制废石的移动速度,改善矿 302 世 界 采 矿 快 报 2000年 9 月 7.98 1020 石的移动与回收条件,从而在增大矿石放出量的同 时,大大减少废石的混入量 。低贫损开采是利用无 底柱分段崩落法“ 转段回收” 的特征 ,放矿漏斗一旦 破裂就停止放出 ,将遗留于采场内的矿石转移到下 一个分段回收,从而大大降低废石的混入量,大幅度 降低矿石贫化率 。低贫化放矿已得到生产矿山 弓 长岭,玉石洼与镜铁山矿 的验证 ,是一种行之效的 采矿方法 。 2.2 .2 采矿方法试验及结果 试验采场选在 1595 m 水平 ,采场阶段高度 60 m,分段高 12m,进路间距10 m。 按照正规圈定矿体 方法,1633,1621,1609 三个分层的矿石总量是 36.6 万t ,品位 0.9; 边界优化后矿量 47.2 万 t ,品位 0.8 。 按照低贫化开采技术要求 第一分段 ,1633 水 平各条进路按崩矿量的 65出矿;第二分段 1621 水 平放出崩矿量的 85;第三分段 1609 水平,可在贫 化率不大于 8条件下,充分回收上分段残留矿石 。 三个分段回采结束后, 贫损指标可控制在 15左 右。 采用矿体边界优化及低贫损工艺后 ,矿石储量 由36 .6 万 t 增加到 47. 2 万 t ,品位由 0.9降至 0.8 ,原方法贫化率为 25 ,采用边界优化和低贫 损开采后贫化率为15 ,可多回收铜金属739t ,创效 益197.9 万元,同时补充覆盖层7.95万 t ,节约费用 7.95 万元 ,试验采场总经济效益为 205.8 万元 。因 此西部贫矿全部采用边界优化及低贫损开采是可行 的。 3 改造预期经济效益 3.1 东部富矿改造效益 深部铜矿东部极厚大富矿储量还有 375 万 t ,平 均地质品位 1.726,矿体厚度 60～ 70 m,这部分矿 体全部采用高分段大跨度空场嗣后充填采矿法以 后 ,将多采出铜金属量 10625 t ,创经济效益 1835 万 元 见表 2 。 表 2 东部矿体技术改造预期获得的技术经济指标 序号项目名称单位 指标值 空场嗣后 充填 无底柱分段 崩落法 1地质储量万 t375375 2地质品位1.7261.726 3金属储量t6472564725 4损失率925 5贫化率1027 6采出矿石量万 t378.75382.5 7采出矿品位1.5531.26 8采出金属量t5882048195 9选矿回收金属量t5529045303 10精矿金属价格元/ t1200012000 11精矿产值万元6634854363.6 12采矿单位成本元/ t9567 13选矿单位成本元/ t4545 14采选总成本万元5302542840 15采选利润万元1335911523.6 3.2 西部贫矿改造效益 西部贫矿剩余矿石量 248 万 t ,品位 0.9,全部 采用边界优化及低贫损开采后,可多回收金属量 5360 t ,创效益1596万 t ,节约费用312.48 万元,总的 经济效益为 1908 .48 万元。 全矿采矿方法改造后 ,可创经济效益 3743.48 万元。 303 第 9 期 王建军 深部铜矿采矿方法的技术改造