大型中厚倾斜钒矿采矿方法的优化选择.pdf

第 6 期 2 0 0 6年 l 2月 矿 产 保 护 与 利 用 C ON S E R VA T I ON A N D U T I L I Z ATION 0F MI NE R A L R E S OU R CE S № ． 6 De c ．2 0 o 6 大型 中厚倾斜钒矿采矿方法的优化选择’ 王 素 银 西北有色地质勘查局， 西安， 7 1 0 0 5 4 摘 要 根据陕西商南千家坪钒矿的地质构造及矿体赋存状态、 矿岩的稳固情况 ， 结合多年矿山生产经验及类 似矿山的生产实际 ， 提出了在该矿床矿体厚度不同地段进行相应的改进型采矿方法试验， 以求获得较佳的采 矿生产技术、 经济效果。 关键词 倾斜中厚不稳矿体； 分段全面留 矿房柱空场法； 分段留矿底盘漏斗崩落法； 千家坪钒矿 中图分类号 T D 8 5 3 ． 2 1 2 ； T D 8 5 3 ． 2 5 2 ； T D 8 6 3 文献标识码 B文章编号 1 0 0 1 0 0 7 6 2 0 0 6 0 6 0 0 5 0 0 3 T h e o p t i mu m S e l e c t i o n o f Mi n i n g Me t h o d s f o r a L a r g e I n c l in e d Me d i um - t h i c k V a n a di um Mi n e WANG S y i n N o r t h w e s t B u r e a u o f G e o lo g ic a l E x p lo r a t io n f o r N o n f e r r o u s M e t a ls ， X i a n 7 1 0 0 5 4 ， C h in a Ab s t r a c t B a s e d o n t h e g e o l o g i c a l s t r u c t u r e ，o r e b o d y o c c u r r e n c e a n d s t a b i l i t y o f o r er o c k o f Q i a n j i a p i n g V a n a d i u m Mi n e i n S h a n g n a n c o u n t y ，S h a a n x i p r o v i n c e ，a n d a c c o r d i n g t o mi n i n g p r o d u c t i o n e x p e ri e n c e a n d p r a c t i c e i n s i mi hr mi n e s ，t h e c o r r e s p o n d i n g p r e f e r a b l e mi n i n g me t h o d s i n d i ff e r e n t thi c k n e s s s u b l e v e l w e r e p u t f o r w a rd．T h e s e mi n i n g me tho d s c o n t r i b u t e to the b e t t e r mc h n o l o g i c a l and e c o n o mi c b e n e fi t s ． Ke y wo r d s i n c l i n e d u n s t abl e me d i u m thi c k o r e b o d y ；s u b l e v e l f u l l s h ri n k a g e p i U a r o p e n s top i n g ； s u b l e v e l s h ri n k a g e b o t t o m h o p p e r c a v i n g ； Q i a n j i a p i n g V ana d i u m Mi n e 千家坪钒矿矿区位于陕西省商南县县城西南直 距 5 6 k r n ， 为一中 一 大型钒矿。 1 矿区地质 1 ． 1 矿区大地构造位置 千家坪钒矿为热水参与的沉积矿床， 位于秦岭 造山带武当山隆起西北缘。属武当山隆起西北缘滑 脱构造系统的一部分。本矿区区域地质构造为镇板 断裂以南， 西起山阳县夏家店一漫川一线、 东南至陕 豫、 陕鄂省界范围。 1 ． 2 地层 区域地层区划归南秦岭地层分区。 矿区地层属南秦岭地层分区徽县一旬阳小区， 位处耀岭河岩片与冷水河反转向斜交替部位冷水河 反转向斜一侧， 层位稳定， 呈东西 ～ 北西西向展布。 出露地层主要有青白口系耀岭河岩组绿帘一绿 泥片岩、 钠长绿泥片岩等灰绿色片岩夹大理岩、 炭质 千枚岩； 震旦系陡山沱组变凝灰质砂岩、 砾岩、 含炭 千枚岩、 钙质千枚岩， 灯影组白云岩、 大理岩； 下古生 界水沟口组黑色炭硅质岩、 紫灰色钙硅质岩、 炭泥质 板岩、 紫灰色泥质板岩、 薄层灰岩夹泥岩及岳家坪 组、 石瓮子组、 白龙洞组等碳酸盐岩， 有少量太古界 地层。其中水沟口组为矿带内最主要的含矿层位。 收稿日 期 2 0 0 6 0 7 0 2 ； 修回日期 2 0 0 6 1 0 1 2 作者简介 王索银 1 9 5 5一 ， 女， 陕西城固人， 采矿高级工程师， 主要从事采矿技术工作。 维普资讯 第 6期 王素银 大型中厚倾斜钒矿采矿方法的优化选择 5 1- 1 ． 3 构造 该区主体为武当山隆起西北缘滑脱构造带之冷 水河反转向斜带内， 部分涉及到耀岭河逆冲推覆构 造带、 湘河构造混杂岩带， 共三个次级构造单元。 2 矿体 层 特征 矿床范围西起小柿沟脑， 东到亮子沟的耀岭河 南侧一线。矿床范围内圈出一个工业矿体， 分布于 1 2 _3 9 线之问， 产于水沟口组含结核炭硅质岩、 含 结核泥质岩、 黑色炭泥质岩中， 层位稳定。矿体呈层 状， 倾向北， 倾角6 7～ 8 5 。 ， 总体产状 2 。 ／_ 7 1 。 。矿体 厚度 水平 1 ． 3 0 2 8 ． 7 6 m， 平均 1 O ． 8 1 m， 平均品 位V 0 5 1 ． 0 9 ％。布设探槽 2 3 个 ， 穿脉坑道 5 个， 地 表出露最大标高1 1 1 0 m， 最低标高7 5 0 m。 4 采矿方法选择 该矿床为一倾斜， 矿体中厚及以上， 且矿、 岩均 不太稳固的中到大型钒矿床。矿床开发在即， 那么， 如何选择适合该矿床矿体的采矿方法就成为当务之 急。根据该矿床矿体的赋存状态及矿岩性质， 沿用 常规的采矿方法将难 以满足该矿采矿需要 ， 且易造 成较大的贫化， 从而影响已确定的选冶指标 因为 人选品位已按确定数值做了选冶试验， 对钒矿工艺 而言， 难 以反复调整 ， 建议在不同矿体厚度的地 段， 进行以下改进型采矿方法的现场试验研究， 积累 数据， 分析其经济指标， 不断优化采矿方案， 从而确 定 1 ～ 2 种适宜本矿的， 经济、 合理、 高效、 安全的采 矿方法用于生产。 3 矿床开采技术条件 分 矿房柱空场法 3 ． 1 矿体顶、 底板围岩状况 该矿体顶板岩性为厚层白云岩、 硅质岩夹泥岩， 以硬质岩石为主， 构造影响较严重， 发育三组节理， 呈破裂结构， 但在无外力作用强扰动时稳定性较好。 岩石抗压强度4 0～ 1 2 0 M P a 。 矿体底板岩性为中薄层灰岩、 泥灰岩、 泥岩， 为 硬质岩石与软弱岩石互层， 层理发育， 节理一般为两 组。矿层内有层问滑动， 整体层问结合较好。泥岩 抗压强度2 O 一 4 0 M P a ， 灰岩抗压强度2 5～ 5 5 M P a 。 矿体顶、 底板岩石总体完整性及稳定性较好， 工 程地质类型为坚硬 一 半坚硬岩层为主的层状矿床， 工程地质条件中等。在坑探工程施工中， 白云岩出 现掉块， 泥岩在含水构造带地段则出现局部分离滑 塌， 需局部支护。 3 ． 2 矿体倾角与厚度 矿体呈层状， 倾向北， 倾角 6 7 8 5 。 ， 平均 7 l 。 。 厚度 水平 1 ． 3 0 ～ 2 8 ． 7 6 m ， 平均 l O ． 8 1 m 。 3 ． 3矿石性质 矿体平均品位 V 0 1 ． 0 9 ％。炭硅质岩型、 炭硅 质岩夹互泥岩型钒矿石平均体重为2 ． 4 1 ， 炭 泥岩 型钒矿石平均体重 2 ． 1 3 。因两类矿石类型相间构 成同一矿体， 所以用二者平均值 2 ． 2 7作为整个矿体 矿石体重参与资源量计。矿石抗 压强度 2 4～ 4 7 MP a 就是在矿块内沿倾向划成分段， 并沿走向划成 矿房和矿柱， 然后各分段沿走向同时平行全面回采， 崩落矿石进行局部出矿。矿房回采结束后， 再在空 场下进行最后全部出矿。 4 ． 1 ． 2 构成要素 段高 6 08 0 m。在 阶段 内沿走 向划成 区段 或 矿块。区段走向长度为2 0 0 ～ 3 0 0 1T I ， 矿块长为6 0 ～ 8 0 mo 在区段或矿块内， 再沿走向划成矿房和矿柱。 矿房宽 1 O一 3 0 m， 矿柱宽 2～ 3 m； 并沿倾向划成分 段， 分段高度 1 4～ 1 6 m 垂高 ， 采场顶柱高度4 6 m， 采场底柱改为斜底 或称三角底柱 。采准工程 布置如图1 所示。 1 一脉外阶段运输平巷； 2 一装矿横巷； 3 ～切底平巷； 4 一分段 平巷； 5 一三角底柱； 6 一矿柱； 7 一向上炮孔 ； 8 一矿石。 图 1 分段全面留矿房柱空场法采准工程布置图 维普资讯 5 2 矿产保护与利用 2 0 0 6芷 采准工程完成后， 在矿块一侧的矿房内开掘切 割槽， 并由此在矿房内沿走向进行各分段同时平行 回采。待矿房回采结束或采至矿柱后， 又隔以矿柱 重新在相邻矿房内开掘新的切割槽， 并由此在矿房 内继续沿走向进行各分段同时平行回采。如此反复 进行， 直至全矿块全部回采结束。 在矿房回采中， 从各分段凿岩平巷向上钻凿放 射形炮孔， 并同时进行分层或分段崩矿。每次崩矿 一 般为 2 4排炮孔。炮孔深度一般为 l 2～ 1 4 m， 炮孔间距取 0 ． 8 1 ． 2 m。 每次分层 或分段 崩矿之后， 应在相应的分段 凿岩平巷或采场下部出矿横巷中进行局部出矿或放 矿。待矿房回采结束后 ， 再进行矿房内的最后出矿 或放矿 。 4 ． 1 ． 3 分段全面留矿房柱空场法的优点 与一般采矿法相比， 该方法的优点为 1 回采 工序简单， 可采取平行作业和多分段集中强采， 从而 进一步提高采场生产能力和矿山生产能力； 2 回 采工序较少， 工效较高， 材料消耗较小， 可降低采矿 成本； 3 可充分利用岩矿稳固性， 提供空场下出矿 条件， 从而获得较小的矿损贫化； 4 在小断面巷道 进行一切回采作业， 具有较好的生产安全性。 4 ． 1 ． 4适 用范围 此方法宜用在该矿床矿体厚度在5 1 2 m的矿 段 该厚度占矿床的大部 。 4 ． 2 分段留矿底盘漏斗崩落法 4 ． 2 ． 1 方法特点 在矿块内沿倾向划成分段， 并垂直走向同时平 行回采。崩落矿石一般在各倾向分段凿岩平巷进行 局部出矿， 随后从底盘漏斗进行最后出矿或放矿， 其 上覆岩层或者废石也随着自 行冒落。采准工程布置 如图 2所示 。 阶段高4 0 5 0 m， 沿走向划成区段或矿块， 区 段走向长2 0 0 3 0 0 m， 矿块为4 8 ～ 6 0 m； 在矿块内， 沿倾向划成分段， 分段高 1 2 1 5 m 垂直高度 。 采准工程完成后， 在矿块的上盘开掘切割槽， 并 由此从上盘至下盘进行各倾向分段同时平行回采。 在回采中， 从各倾向分段凿岩横巷分别钻凿放射形 炮孔， 并垂直走向同时平行进行分层或分段挤压崩 矿。每次崩矿 2～ 6排炮孔； 炮孔深度 5～1 2 m， 间 距 0 ． 81 ． 2 m。 I I I f I 1 一电耙巷道 ； 2 一分段巷道 ； 3 一放射形炮孔； 4 一矿石； 5 一崩 落废石。 图2 分段留矿底盘漏斗崩落法采准工程布置图 待各倾向分段回采到下盘后， 开始从各底盘漏 斗进行均匀出矿 或放矿 。为使矿石与废石接触 面始终保持水平面， 各漏斗要有计划地均匀出矿。 为此， 建议矿山生产时， 尽量预先制订放矿图表。 4 ． 2 ． 2 适 用 范围 宜用在该矿矿体厚度 1 5 m以上的矿段； 对于厚 度小于 5 m的矿段 ， 则采用常规的浅孔留矿法。 5 结束语 在松软、 厚矿体的回采中， 务必采取集中强采， 不应采取多阶段、 多区段和多矿块同时分散慢采； 即 在生产过程中， 应采取“ 强掘” 、 “ 强采” 和“ 强 出” 的必要措施 ， 以有效控制岩矿地压。 各相邻矿块一般沿走向依次回采， 在矿块内的 各相邻倾向分段一般由上盘向下盘回采； 同时， 为确 保安全生产， 降低损失、 贫化， 应注意合理确定段高、 矿块走向长度和分段高度及其宽度， 合理选取底盘 漏斗结构及断面形式； 合理选定各倾向分段凿岩平 巷的断面和支护形式， 加强采场地压的监控。这些 因素的控制， 要在矿山正式开采前的采矿方法试验 中反复调整， 予以完善。 参考文献 [ 1 ] 解世俊 ， 等． 金属矿床地下开采编[ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 采矿设计手册编委会． 采矿设计手册[ M ] ． 北京 中国建 筑工业出版社 ， 1 9 8 7 ． 维普资讯