薄矿脉爆力抛掷运搬采矿方法的试验研究.pdf

i 7 7 ／ ， 中 南 I业大学余健 一 擒要对 海丰锡矿长埔矿 区的倾斜 薄矿脉运用中耀孔崩矿爆力抛掷运 搬矿 石的采矿方 法试验 ． 较 成功地 解决了倾斜 薄矿脉 开采的矿 石运 搬问题 ． 提 高了矿块 生产能力 取得 了较好 的技术经济指标． 关键词 Te s t a nd r e s e a r c h o n b l a s t i ng t h r o wi n g ha u l a g e m i ni n g me t h o d i n t hi n v e i ns Yu J i a n AB S TRACT M e d i u m a n d d e e p h o l e c a v i n g a n d b l a s t i n g t h r o wi n g h a u l a g e me t h o d wa s u s e d t o h a u 1 t h e o r e s i n t h e t e s t f o r i n c l i n e d t h i n v e i n s i n Ch a n g p u mi n i n g a r e a o f Ha l f e n g t i n mi n e，t h e me t h o d s u c c e s s f u l l y s o l v e d t h e o r e h a u l a g e p r o b l e m f o r i n c l i n e d t h i n v e i n mi n i n g．t h e p r o d u c t i o n c a p a c i t y o f l u mp o r e wa s i mp r o v e d a n d g o o d e c o n o mi c a n d t e c h n i c i n d e x e s we r e o b t a i n e d ． KEYW ORDS Th i n v e i n mi n i n g Me d i u m a n d d e e p h o l e c a v i n g B l a s t i n g t h r o wi n g h a u l a g e 长期以来， 薄矿脉或极薄矿脉开采， 一般都 使用浅孔崩矿 ， 凿岩效率低、劳动强度大， 是造 成此类矿脉开采生产能力和劳动生产率低下的 主要原因。为此． 笔者曾在海丰锡矿长埔矿区的 倾斜薄矿脉的采矿方法试验中．采用 中深孔崩 矿爆力抛掷运搬矿石， 较成功地解决了该矿倾斜 矿脉的矿石运搬问题 ， 特别是将中深孔崩矿与矿 石运搬相结合． 提高 了凿岩爆破的出矿效率。为 今后在薄矿脉开采中， 更有效地使用中深孔崩矿 来提高劳动生产率及矿块生产能力， 提供了一些 有益的经验。 1 矿 区地 质概况 海丰锡矿长埔矿 区为中高温热液裂隙充填 交代的石英硫化物矿床。矿体呈脉状产出， 矿化 带长 4 6 8 0 m， 宽 1 。 0 ～2 5 0 m， 最大延 伸 6 0 0多 m。矿区内有平行的大小矿脉 l o余条， 脉厚 1 ． 3 ～ 3 ． 6 m， 平均倾角 4 8 5 4 。 ， 矿体间的水平间距 5 ～2 O m。上下盘 围岩主要为下侏罗纪酸性 火山 岩， 凝灰质砂岩及干枚页岩等 ， 围岩受构造破坏 少， 顶板围岩稳定性好． 普 氏系数 f 6 ～1 0 。矿 区内主要有用矿物有锡石、 方铅矿和闪锌矿等， 平 均 地 质 品 位 锡 0 ． 5 2 ， 铅 0． 1 2 ， 锌 0 ．1 7 。 试验矿块位于矿区一1 3 m中段的 V 矿体 ， 1 勘探线附近的矿段。 矿块内矿脉平均厚度 1 ． 5 m． 总的变化趋势是上薄下厚， 下部矿脉厚3 ～ 3 ． 5 m， 中上部矿脉厚度逐渐减薄至 1 ． 8 ～O ． 8 m， 矿脉倾角上缓下陡． 矿块下部惯角 7 O 。 左右。 中上部变缓至 5 o 左右 ． 矿块走向长 4 5 m， 阶段 高 4 3m． 试验矿块地质储量 0 ． 6 8 万 t 。 2 采矿方法选择 试验矿块的采矿方法谜择 j ， 、 试验能否 ≥ 维普资讯 4 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 第3 1 卷第2 期 成功的关键 ，根据试验矿块的地质条件及矿床 开采的技术经济条件 ， 该矿块 的采矿方法选择考 虑的主要因素有 1 矿岩受地质构造破坏少 ， 顶底板岩石稳 固， 为矿块采用空场法开采创造了有利条件。若 上盘 围岩稳固性较差 ，也可在预留矿柱或人工 预先加固顶板后使用空场法开采 。 2 由于所试验的矿块下跬上缓 ， 不能采用 相同的矿石搬运方式， 应根据不同倾角分 别对 待。 下部矿段倾角陡， 能较好地实现重力放矿， 矿 石运搬 容易}上部矿段倾角较缓 ， 重 力放矿困 难． 矿石运搬需借助机械或爆力运搬 。 3 由于占矿块主体部分的上部矿段矿脉 较薄 1 ． 0 m ， 开采过程应尽可能地使采幅和脉 幅相等 以降低贫化损失指标 。 4 尽可能提高试验矿块的回采强度和劳 动生产率 ，以便在满足生产要求的前提下 ， 减少 矿区同时生产的阶段数和矿块数， 简化生产管理 程序， 降低生产成本 。 综合考虑上述因索后， 确定按矿块内两种不 同的倾角分别采取不同的回采方案 ， 矿块下部颇 角 7 0 。 ， 仍采用传统的浅孔 留矿法 回采 ． 上部矿 段较缓采用水平 中探 L 崩矿爆力触掷运搬 的回 采方案 。 3 回采工艺 3 ． 1 采准切割工程 根据试验矿块选定的回采方案 ， 其采准切割 工程布置较简单。矿块下部矿段的底部结构及 切割方式与普通浅 L 留矿法相同； 运输平巷位于 矿脉下盘边界， 从巷道一侧向矿脉 内掘进放矿漏 斗 ， 按浅孔 留矿法 的采准切割工序 ， 拉底和辟漏 一 次性完成 ． 底柱高 3 ． 5m． 漏斗间距为 4 ． 0m。 此外， 在矿块 内部等距离布置 3条凿岩天井， 规 格为 2 ． 5m2 ． 0m． 如图 l 所示。 3 ． 2 回采工艺 矿块下部矿段倾角较陡， 按设计采用浅 L 留 矿法回采． 上采两分层 分层高度 为 2 m 达到 设计 回采高度后， 将采下的矿石放 出， 当矿石面 下降至平漏-q 口面时，即停止放矿。 I _I 图 1 采矿方法示意图 1 ．下中段运输平巷} 2 ． 上中段运输平巷I 3 ． 漏 4 - 两； 4 ．桃形矿柱} 5 ． 凿岩天井} 6 ．中释炮孔 矿块上部矿段烦角较缓， 采用水平 中深孔抛 掷爆破回采方案 。 凿岩工作在天井 内进行。凿岩 前 ． 先按 1 ． 8 m的分层高度搭设多级工作 台， 凿 岩工作在台面上进行 。 将所有的炮 L 一次打好， 每次爆破两排炮孔。 三个天井的炮 L 分排 同段起 爆 ， 始终保持 回采工作面呈水平状态如图 1所 示。 虽然矿块上部矿段烦角较缓． 重力放矿 困难 ， 但采用触掷爆破后， 强大的爆破冲击波， 将崩落 的矿石顺颇斜触向矿块底部的受矿漏S t 。 特别是 能将留于矿脉底板上 的粉矿 ， 干净地清扫到下部 放矿漏斗上。 据测定粉矿清除率达 9 5 以上。 很 好地解决了倾斜薄矿脉 的矿石运搬问题 。 每次崩 矿后． 立即将 漏斗 口以上的矿石放出， 放至矿 石 面与漏斗 口平齐为止。然后可进行下一次崩矿。 如此循环直到整个矿块回采完毕。 随回采工作面 的上推， 顶板暴露面积逐渐增大 ， 视顶板的稳定 性 ． 可根据情况适当留一些矿柱或在回采前预先 采取一些加固措施。 如矿脉顶板围岩的稳 固性很 好， 则采取全空场形式。 3 ． 3 凿岩爆破参数选择 选择合理的凿岩爆破参数 ． 是 中探孔崩矿成 功与否的关键。本试验采用的中深孔崩矿与普 通 中厚矿体崩矿所采用的中深孔崩矿的主要 区 别有如下几点 1 凿岩精度要求高 ， 为保证顶板 围岩的稳 定 ， 炮孔应禁止打入顶板围岩 。 2 采用水平 凿岩， 凿岩 设备 垂直移动频 繁 ． 劳动强度大。 3 爆破 自由面狭窄， 崩矿夹制性大。由于 维普资讯 南垃 簿矿驿爆 力枷鸨运 攮 t 采 亏法 曲 转研 一 次崩矿量 小． 每米炮孔崩矿量少 ，炸药单耗 高 。 4 炮 L 的布置形式及装药量除满足破碎 矿石外 ， 还 必须有足够的剩余爆破能 甩干抛掷 运搬矿石。 中探 L 崩矿的凿岩爆 破参数 包括 炮 孔直 径、 孔 间距、最小抵抗线及单位炸药消耗量等。 本试验 采用水平 凿岩方式 ． 炮孔直径 6 5 mm， 采 用 YG--8 0型导轨式凿岩机 ， 接杆凿岩 。 为排粉 通畅炮孔 仰角一般 为 3 ～5 。 ， 孔间距为 0 ． 5 ～。 - 7 m， 最小抵抗线若按破碎岩矿计算应 为 1 ． 5 m， 但考虑到爆破夹制作用及抛掷爆力运搬矿石的 需要，将最小抵抗线缩小到 0 ． 8 m， 炸药采用矿 属小型炸药厂自制的硝铵炸药， 其性能与 2号 岩石炸药相 同， 单耗量为 1 ． 8 k g ／ t 。 3 ． 4 中深孔崩矿施工 搭设工作台是凿岩工作的第一步 ， 为保证凿 岩工作安全， 最下面一级工作 台应有两层 ， 相距 0 ． 5 m。每次崩矿开始前． 在下次崩矿最后一级 工 作 台下面 补设一个 安全平 台。炮眼排 列成 “ 菱” 形 ， 布置如图 2所示．按设计要求， 炮孔平 均深度为 8 ． 0 m， 天井两侧炮孔在高程上交错布 置。 靠近上下盘的炮孔， 在同一水平面向上下盘 围岩方向偏斜 3 ～5 如图 3所示。为避免爆破 后留下炮根， 两条天井相对 的炮孔交错 0 ． 5 m。 若矿 脉顶板 围岩稳 固性不好， 可留一条连续矿 柱 ， 将两天井相对的炮孔各缩短 1 ． 0 m，崩矿后 留下一条 1 ． 0 m宽 的连续矿柱维护采空区顶板 如图 4所示。 这佯即将矿房跨度由 4 5 m缩小到 1 5 n 1 ． 维护了顶板围岩的安全。每打好一排炮孔 都 由地测部门检泐 』 ， 废除不合格饱孔并及时补上 圉 2 炮眼排列示意囝 l -炮眼；2 ．矿脉 l 3 ．空 区 二 一 一 ～ ．J 一 一 专 ＼ t一 ～ ．』 、 一 L 芷 一 ] L 卜 】 圉 3 炮眼排列示意图 1 ．天井 l 2 炮孔 -3 ．矿脉 一 阻 m一 圉 4 孔底布置示意圉 布留阉拄的布量， h 留间柱的布量 1 ．炮孔 F 2 ．空 区}3 ． 连续矿柱 新孔， 然后用高压气体将炮孔内的残渣消除后备 用 。 装药系数为 7 5 ．由于每次爆破的炮孔数 少， 可采用人工装药。药卷直径为 6 0 m m， 长 2 5 0 m m， 重约 5 0 0 g 。为避免爆破过程中的管道 效应， 造成拒爆 ，每个药卷装入孔前 ， 用小刀沿 纵 向划一条小 口。每个炮孔内设置两个起爆药 包， 分别处于由孔底向孔口的第三个药卷及孔口 向孔底的第三个药卷。 为确保孔内两起爆药包能 同时起爆 ， 孔内铺设有导爆索 。 堵塞材料为黄泥， 堵塞深度为 0 ． 8 m， 装药结构如图 5所示 。非电 导爆管起爆， 联接方式如图 6所示。各天井的起 爆 网路联接好后 ， 最后 由长导爆管或 串联导爆 管将 3个天井 内的起爆 线路连接起 来， 一次点 火起爆。 圉 5 中深孔崩矿装药结构示意图 1 ．药卷| 2 ． 起雷管F 3 ．导爆昔l 4 ．导爆索- 5 ． 堵塞泥 维普资讯 6 冶 全 矿 山 诅 计 与 建 设 第 3 1 卷第2 期 固 6 炮孔起爆联线示意固 1 ． 炮 孔 I 导 爆 臂I 3 ． - 臂 I 4 ． 导 曩 蕾 5 ．矿脉{ 天井底板I l 、 I ． 起爆■序 4 技术经济评价 实践证明， 海丰锡矿长埔矿区的倾斜薄矿 脉使用中探孔崩矿爆力抛掷运搬的回采工艺是 可行的。 经现场观察 ， 崩矿后留下的采空区整齐。 顶底板围岩保存完好 ． 崩矿块度均匀 ， 大块率低， 特别是抛掷运搬矿石效果 良好，崩落的矿 石均 能顺利到达 出矿漏斗 ． 且粉矿在底板存留量很 少。每次崩落两排炮孔时，矿块生产能力达 2 5 0 t ／ d ， 是一般薄矿脉采用浅孔崩矿开采生产能 力的 3 ～5倍 ， 其技术经济指标如表 l所示。 因此 ， 这种采矿方法的主要缺点是要求矿脉 及顶底 板围岩 的稳 固性好 ， 否则，如回采过 程 中， 顶板出现较大的 冒落 将严重堵塞运矿通道 ， 使整个采场不能正常生产。 实际应用中应根据矿 脉顶板围岩的稳定性确定矿层跨度。 此外， 试验 矿块所采用的中深孔 崩矿还有炸药单耗高 ， 每米 炮孔崩矿量少， 凿岩爆破成本高等缺点。对此， 在今后的试验工作中还应进一步努力 ， 以求得最 衰 1 采矿方法试驻 技术经济指标 名弗 指 标 备 佳 矿疑地质矿 量， t 地质品位 ， 采准切翻比， m／ k t 回采总报失率， 出矿暂化率， 矿块生产瞳力， t ／ d 出矿品位， 出r量， t 采矿直接成幸， 元， t 其中漕岩， 元 炸药， 元 6 8 0 0 包括底桂矿 量 S Z 5 P 啪． 1 2 Z ． 1 7 3 0 8 未计算底部结构 1 2 2 5 0 从崩矿开始计算 S 2 2 ． 1 D枷 ． I 5 6 0 6 0 束考虑J 燕柱回采 1 7 3 ． 5 z ． 7 佳的炮孔直径， 装药系数 ，最小抵抗线及炸药单 耗 ， 以降低回采成本。 5 结论 1 试验矿块所采用的中深孔崩矿， 大大地 提高了薄矿脉开采的矿块生产能力， 其生产能力 为浅孔崩矿回采时的 3 ～5倍。采用中深孔崩矿 是提高薄矿脉开采生产能力的有力措施。 2 由于采用了抛 掷爆破工 艺， 较好 地解 决了长埔矿区倾斜薄矿脉开采中的矿石运搬问 题， 特别是崩矿和矿石运搬一次性完成， 提高了 出矿效率。 3 建议在今后的试验研究 中，进 一步研 制适合薄矿脉开采的中深孔崩矿的凿岩机具， 爆 破器材及爆破方法， 以及降低薄矿脉开采中中深 孔崩矿的成本 ， 扩大其应用范围。 收稿 日期1 9 9 8l 。2 7 、 作 者亲健， 中南工业大学副教授；4 1 0 0 8 3 { 胡 南省长抄市 。 湖南规定 1 0 类矿山不换发许可证 湖南省从今 年起将对 l O类矿 山企业不予 换发‘ 栗 矿许可证 。这 1 o类矿山企业为 1 国务院和省政府确 定 为取缔和关 闭的煤矿 ； 2 长 期进入他 人矿区越界 开 采拒不改正的； 3 严重破坏浪费资源构成犯罪的{ 4 严重污染环境构成犯罪的； 5 明显布局不台理 指布点 过密或严重 影响 其他矿 山生产 的} 6 属于 越权 或违反 规 窆 证的 { 7 提交 的按证资辩不齐 全及不合要求 的 8 不具备基本办矿条件的 资金、 技术、 设备 、 人才 } 9 已闭坑或经 法院裁 定破 产倒闭的 I 1 0 经 确认 已无 资源可采的 。 据升绍， 胡南省今后时新办一般性小矿山将从严控 制t 对资源储量不准， 进行低水平开发的， 不予审批发 证 ； 对市场不好的 ， 污染严重的矿山企业 ， 也不准发证 ． 本刊通讯员 维普资讯