安庆铜矿马头山矿体安全高效开采方案探究.pdf

I S S N 1 6 7 12 9 0 0 CN 4 3 1 3 47 ／TD 采矿技术第8卷第4期 Mi n i n g T e c h n o l o g y，Vo 1 ． 8， No ． 4 2 0 0 8年 7月 J u l y 2 0 0 8 安 庆 铜 矿 马 头 山 矿 体 安 全 高 效 开 采 方 案 探 究 李伟明， 徐必根 长沙矿 山研究院， 湖南 长沙4 1 0 0 1 2 摘要 安庆铜矿马头山矿体 系其 2 矿体的西延部分 ， 属 于安庆铜矿规划开采的矿体 ， 其 占有相 “-5部分的储量， 且具有极其复杂的矿体赋存条件和水文地 质条件。为保证该企业 现有 的生产能力， 迫切需要探讨一种安全高效的采矿方法开采此矿体 ， 为此开展 了一系列 的研 究工作 。 关键词 采矿方法； 开采技术条件 ； 方案选择 ； 安庆铜矿 安庆铜矿是一座 1 9 9 0年代建设的大型地下铜 矿山， 矿床赋存有 1 、 2 和马头 山矿体 系安庆铜矿 2号矿体西延部分 。 目前正在基建开发 马头 山矿 体 。由于马头山矿体 的开采技术条件 比 1 和 2 主 矿体复杂得多， 采用何种开采工艺技术， 对矿山的持 续发展具有重要 的意义， 为此对该矿体 的采矿方法 开展了一系列研究。 1 矿 山地质和开采技术条件 该矿区位于月山岩体东枝南接触带 。地层出露 有下三叠统南陵湖组大理岩及中三叠统月山组大理 岩与铜头尖组粉砂岩。构造有西马鞍山背斜 ， 龟形 山背斜， F 1 、 F 6断层。岩浆岩发育， 蚀变作用强烈， 接触带矿化普遍。该矿体位于安庆铜矿以西的马头 山一带 ， 其主矿体系安庆铜矿 2号矿体西延部分 ， 被 近南北 向的 F 6断层错断 ， 成为矿石类型完全相似的 两个矿体。 马头 山矿体 由 1个主矿体及 7个小矿体组成 ， 主矿体为接触交代型铜 铁 矿体， 7 个小矿体为矽 卡岩型铁、 铜矿体及闪长岩型铜矿体， 矿体分枝复合 现象极其突出。矿体总体走向约 2 9 7 。 ， 局部有小幅 度变化。矿体倾 向 上部倾 向北东 ， 下部倾 向南西 ， 倾 向随走向变化有较小偏转 。倾角不等 ， 最大 5 2 。 ， 最小 1 7 。 。矿体分布东高西低， 向北西西侧伏。矿 体总长 1 2 5 0 m， 沿倾 向斜深 5 0 ． 2 71 5 9 ． 2 2 m， 平均 斜深 9 2 ． 5 2 m， 最大厚度 1 0 5 ． 2 9 m， 最小厚度 0 ． 6 1 m， 平均厚度 1 O ． 8 9 m。主矿体顶板围岩主要是 白云 石大理岩及大理岩、 透辉石矽卡岩 极其破碎 ， 个 别矿层顶板为角砾大理 岩及 闪长岩 ； 矿体底板围岩 为闪长岩、 透辉石化闪长岩 、 方柱石透辉石矽 卡岩。 小矿体顶底板围岩均为透辉石化闪长岩和闪长岩。 查明马头矿体地质储量 1 2 2 b级 5 5 0 ． 7 8万 t 。 铜平均品位 0 ． 5 5 ％， 铁平均品位 4 6 ． 8 6 ％。 2 选择采矿方法须考虑的因素 1 大直径深孔崩矿采矿法和分段空场采矿法 工艺在安庆铜矿的 l 、 2 矿体应用已有多年 ， 具有相 当成熟 的经验。 2 马头山矿体上部地表有两个村庄处在矿体 上盘移动带范围内， 地表不允许崩落。 3 要充分利用安庆铜矿现有的采掘 、 凿岩 、 出 矿和运输设备。 4 充分利用矿 山现在开采 1 、 2 矿体的胶结 充填系统 。 5 按照可研报告和业主要求推荐马头山矿体 建设规模为 1 0 0 0 t ／ d ， 采场平 均综合生产能 力 5 0 0 t ／ d ， 采场损失率为 1 0 ％ ， 采场贫化率 为 1 0 ％。 6 尽可能采用低成本的采矿方法。 3 马头山矿体采矿方法初选 根据马头山矿体的开采技术条件 ， 以及影响马 头山矿体采矿方法选择的因素， 通过对空场、 崩落、 充填等方案的研究 比较 ， 适合于马头山矿体 的采矿 方法方案有 大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法 ， 分段 空场嗣后充填采矿法， 嗣后充填的方形采场大直径 深孔 V C R法 ， 上向分层水平充填采矿法。 1 大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法 方案 。 该方法为 阶段矿房法范畴 ， 采 用先进 的 V C R法拉 槽 ， 侧向倒梯段崩矿。采场垂直矿体走向布置 ， 沿走 向将整个马头 山矿体按矿房和矿柱均为 1 5 m宽划 维普资讯 1 6 采矿技术 分采场 ， 采场高为矿体垂直厚度 ， 采场长为矿体的水 平厚度 。回采顺序是隔一采一 ， 即先期 回采矿房采 场 ， 再 回采矿柱采场 ； 先期 回采 的采场 矿房 用尾 胶充填 ， 灰砂 比为 1 4～ 1 1 0 为前期试验值 ； 二步 骤 回采的采场 矿柱 用尾砂充填。 2 分段空场嗣后充填采矿法 方案 Ⅱ 。该 方法为分段矿房法范畴 ， 采用分段凿 岩 ， 分段落矿 ， 阶段 出矿的回采流程 。采场垂直矿体走 向布置 ， 沿 走向将整个马头山矿体按矿房和矿柱均 为 1 5 m宽 划分采场， 采场高为矿体垂直厚度 ， 采场长为矿体的 水平厚度， 分段 高度 为 1 2 m。 回采顺 序是 隔一采 一 ，即先期回采矿房 ， 再 回采矿柱； 先期 回采 的采场 矿房 用尾胶充填， 灰砂比为 1 4～ 1 1 0 ； 二步骤回 采 的采场 矿柱 用尾砂充填 ， 当矿体水平厚度大于 6 0～ 8 0 m时， 再考虑划分多个采场。 3 嗣后 充填的方形采场大 直径深孔采矿 法 方案Ⅲ 。该方法为阶段矿房法范畴， 将矿体划分 为长宽均为 3 0 m的方形采场 ， 采场高为矿体垂直厚 度 ， 按棋盘式布置方形采场 ， 分一 、 二 、 三个步骤来 回 采 。嗣后块石胶结充填处理空区。 4 上向分层水平充填采矿法 方案Ⅳ 。采 场垂直矿体走 向布置， 沿走 向将整个马头山矿体按 矿房和矿柱均为 1 5 m宽划分采场， 采场高为矿体垂 直厚度 ， 采场长为矿体的水平厚度。回采顺序是隔 一 采一 ， 即先期回采矿房采场 ， 再 回采矿柱采场 。 尾 砂充填处理空区。 4 各种方案的优缺点比较 4 ． 1方案 I 优点 采场综合生产能力高 ； 作业成本较低 ； 人 员不进采场凿岩和爆破作业 均在凿岩硐室 内进行 ， 安全性好 ； 开采工艺简单可靠 ， 工人对现有采矿工艺 技术熟悉 ； 采切工程量小 ， 回采直接成本最小 ， 年经 济效益最好 。 缺点 贫损率较高 ， 矿 山服务年限短， 总效益最 差 ； 采矿设备需增加一台 T一1 5 0钻孔和高压风机 ； 长条形采场， 充填体侧向暴露面积大， 充填体的稳定 性较差。 4 ． 2方案 Ⅱ 优点 贫化、 损失率 比 I方案稍低 ； 回采工作人 员不进采场 ， 凿岩 和爆 破作业均在巷 道 内， 安 全性 好 ； 分段采矿 ， 机动灵活性好 ， 采切工程量较小； 采场 综合生产能力较大， 但比 I 方案低。 缺点 基建期需要 3个采场投入生产 ， 比 I 方案 多 1 个采场； 长条形采场， 充填体侧向暴露面积大， 充填体 的稳定性较差； 中深孔爆破较难控制 ， 对充填 体破坏较大。 4 ． 3 方案Ⅲ 优点 各项作业在 各 中段巷 道 中进行 ， 作业 安 全 ； 可以同时在几个中段进行不 同的作业 ， 机械化利 用程度高 ， 生产能力较大 ； 采用 V C R留矿法爆破 ， 有 利于矿石的破碎和充填体的稳定 ； 贫损率较 I、 Ⅱ方 案低 ， 方形采场采用块石胶结充填有利 于充填体的 稳定。 缺点 采准工作量大； 采矿设备需增加大孔钻孔 和高压风机 ； 采场出矿点布置难度大。 4 ． 4 方案Ⅳ 优点 分层回采 ， 分层充填 ， 采空区高度小 ， 两帮 容易维护 ， 对矿体的变化有较强的适用能力 ； 采矿的 贫化率和损失率低， 矿山服务年限长， 总效益最好； 充填料可以是尾砂 、 炉碴 、 山砂等 ， 来源广泛 ， 充填方 式可采用水砂胶结 、 水砂充填 。 缺点 凿岩和回采作业均在采场内进行， 安全性 较差 ； 工作面向分层推进 ， 每层采 、 出、 充循环作业 ， 工艺环节多， 生产能力低； 在对该矿体采矿方法研究 过程中， 采用了模糊数学等方法对其进行了综合 分析。 通过分析 比较 ，推荐采用第 1方案 一大直径深 孔崩矿嗣后充填采矿法作为安庆铜矿 2号西矿体的 主体采矿方法方案， 而第 Ⅱ方案 一 分段空场嗣后充 填采矿法作为开采小矿体和边部矿体的采矿方法方 案。该采矿方法在 国内外 已经有 了成熟的理论和经 验 ， 是一种安全、 高效的厚大矿体的采矿方法 。 参考文献 [ 1 ] 刘同有 ， 等． 充填采矿技 术 与应用 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版 社 ． 2 0 0 1 ． [ 2 3 郭金峰． 我国复杂难采矿床开采的问题与对策[ J ] ． 金属矿 山， 2 0 0 5， 1 2 ． [ 3 3 解世俊． 金属矿床地下开采[ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 1 9 9 4． [ 4 ] 辛洪波． 冶金矿山难采矿体采矿技术 [ M] ． 北京 冶金工业出 版社 ， 1 9 9 9 ． 收稿 日期 2 0 0 8 0 3一l 2 作者简介 李伟明 1 9 8 2一 ， 男， 湖南长沙人， 从事采矿技术 与矿 山安 全技 术研 究。 维普资讯