北干沟金矿急倾斜薄矿脉采矿方法优化选择.pdf

l 2 黄金 第 l 6卷1 9 9 5年第 5期 北干沟金矿急倾斜薄矿脉采矿 方法优化选择 兰查墨 冶金 工业 部邯邢 冶金 矿山局设 计 研究 院 1 岛 力【 摘 要 】 本 文 以 怀 柔 县 北 干 掏 盒 矿 为 倒 ， 论 述 了 开 采 急 颐 斜 薄 矿 脉 采 矿 方 法 呈 ⋯ 锣 ， 秒7-d 山 关 键 词 急 倾 斜 簿 矿 脉 }采 矿 方 法 选 择 压 、 7 J 呻 r 一 、矿脉开采技术条件 二 、 采矿方法选择 北京市怀柔 县北千沟 金矿属于以石英脉 为主的薄金矿脉 ， 由含金黄铁矿石英脉、 黄铁 绢英岩等组成。 脉石矿物主要为石英， 少量矿 物有绢云母、 绿泥石、 方解石、 白云石、 重晶石 及碳质物等。 矿石矿物种类简单， 主要金属矿 物有 黄铁矿、 黄铜矿、 褐铁矿、 自然金及铜兰 等 。 该矿床包括 3个工业矿体， 其 中 1号矿 体为主要开采对象 。其走 向长度 4 2 5 m， 矿体 倾 角一般 为 6 0 ～7 5 。 ， 矿体最大建深 2 3 0 m， 厚 度一般在 0 ． 7 l ～1 ． 1 4 m之 间， 矿脉 平均 厚 度 为 1 ． t m． 矿体 矿化连 续 、 稳定 ． 矿体以扁豆 状 、 脉状和透镜状产出， 稳定性较好。设计围 定的可采地质矿量 X XX Xt ， 含金量为 X Xk 8 ． 矿体 品位分布很不均匀 ， 其分布规 律上高下低 ， 西高东低 ， 矿段地质品位一般为 3 ． 7 3 ～l 3 ． 3 4 g ／ t ， 矿床 平均 地质 品位 7 ． 7 4 g ／ t 。 ． 矿脉的顶板围岩完整 ， 主要为变质闪长 玢岩 ， 黑云母闪斜长片麻岩， 其直接顶底板为 绿泥片岩和石英脉 ， 一般为坚硬至半坚硬岩 石 ， f 6 ～l 0 ， 较为 稳固 。但个别地段 由于剪 切作用， 其片理构造和裂 隙发育， 蚀变较强 ． 矿 体与 围岩界线 较清楚 ， 矿体 限于上下 盘断 裂之间 ， 上下盘脉壁一般光滑平直 。 矿石松散 系 数 为 1 ． 6 ， 矿 石 密 度 2 ． 9 5 t ／ ma ， 岩 石 密 度 2 ． 7 t ／ 。井下涌水量不大 ， 对 开采无影 响。 根 据上述 矿岩特 征 ， 该 矿为急 烦斜 薄 金 矿 脉 ， 矿 石和 围岩 稳 固 ， 矿 体与 围岩 界线 明 显 ， 上下盘脉壁光滑平直 ， 含金品位较高且分 布不均 在矿体上部 5 1 O m阶段， 平均地质品 位高达 1 0 ． 4 g l t 。 故应力求减少矿石损失率 ， 最好控制在 l O 以 内。 根据我国实际情况， 对开采这样急饿斜 薄金 矿脉 ， 可采用分 段空场法 、 留矿法 以及千 式充填采矿 法 。 1 ． 分段空场法 的结构是在矿 房内的分 段 巷道中 以浅孔 落矿 ， 崩落 下的 矿石 借 自重 由 矿块底部放出。采空区主要靠围岩的稳露性 及所目的房间矿柱、 顶底柱来维护． 2 ． 留矿法的结构是在矿房 中 自下而上 逐 屡进行 回采 ， 每层 采下 的 矿石 只放 出约 1 ／ 3 的矿量 ， 其余的矿石暂时留在矿房中， 作为工 作台及支撑两帮围岩， 持矿房全部采完后， 再 将存留在矿房中的矿石放出． 3 ． 千式 充填采矿法的结构是在矿房 中随 蕊圊采工作面的推进， 分层放出采下的矿石， 随 后用充 填料充 填采 空 区， 以控制 矿 山地 压 和形成 回采 工作 场地。 由于北千淘金矿的矿体及围岩稳固性因 采场面不同 中等稳固至稳固 ， 矿体厚度不 同 0 ． 7 ～ 1 ． 2 m ， 品位不 同 4 ～ 1 3 g ／ t ， 故可 以根据不 同条件选 用上述 三种采矿方法 中的 一 种．三种采矿方法的适应条件及优缺点见 维普资讯 第 1 6 卷1 9 9 5年第 5 期 表 l 。 1 3 更为经济合理， 可通过对三种采矿方法的技 就 北干 沟金矿 而盲 ， 采 用何 种采矿 方法 术经济指标 比较来 确定。 三种采矿方法适应条件 表 1 主 要适应 条件 采矿 方 法 矿石 围岩 稳 同性 优缺 点 矿 体 矿体 穗目性 厚 度 馕角 上 盘 下盘 倔 点 ， 1 ． 工人 在小 斯面巷 道 中作业 - 安 全条 件较好 2 ． 圊采工 艺 简单 ， 劳动生 产事高 分 段 中等稳 毽目 穗嗣 敏 薄 俩 辩 至 3 ． 材料 摘耗 多 ， 采 矿成 本较低 空墙{ 盏 固至穗 嚣 至厚 急 愤辩 缺 点 1 - 田每分屡都要摘凿岩巷道， 采准工程量大 2 ． 在 日 岩 够稳 固 的地 方 ， 易造 成大 块 片 帮 ， 损 失 和 贫 化大 优点 t 1 ． 回来工艺 简单 ． 采准切害 j 工程量小 2 ． 回采强度 大 ． 劳动生 产事高 ， 采矿 成奉 低 中等 稳固 中等稳 固 俩辩 至 缺直 t 留矿法 稳 固 薄至厚 至蠹目 至稳固 童愤辩 1 ． 矿虏中存 留大量矿石． 髟响赍盘周转 2 ． 平 墙 、 撬 顶工 作繁 3 ． 在■岩 稳固的地方 - 最终放矿时易造 成大块片 帮 ， 董 失贫 化大 优点 t 1 ． 可l l 在工作面进行进捌 ． 并将矿石及时从来墙放出 2 ． 充奠料充填采塑区． 健有赦地维护暖告及控埘矿山 干式 中等稳固 不稳固至 不蠹目至 薄至厚 啊辫至 地压 充填法 至稳固 中等穗目 中等毫目 童愤辩 扭失、 贫化最小 缺 点 - 1 ． 回来与充填工艺较复杂 开 采成本 高 三 、 采矿方法方案比较 1 ． 分段空场采矿法 方案 I 此方案以伪倾斜天井为先行天井， 每陌 5 m开 凿一 条水 平分 段 凿岩巷 道 ． 用 Y S P - 4 5 型凿岩机打上向眼， 分两次落矿。 第一次先落 l m高 的矿 ， 然后站 在留矿堆 上再 落 2 m高 的 矿 ， 每个分 段 只落 3 m高 的矿 ， 不崩 围岩 。矿 房由一侧 向另一侧 回采 ， 井形成空场 ， 遇 品位 很 低或 无矿 部分 ， 则 留下 房 间矿柱 或岩柱 以支撑顶 板 ， 见 图 1 。 2 ． 留矿采矿法 方案 I 此方 案 先掘 先行天 井 ， 在其 另一 侧 3 0 m 处 ， 随 回采 工作面 架设顺 路天 井 打 横撑 ， 钉 木援 ， 用 一般 留矿法上采 ， 见圈 2 。 该 方法 适 合开采 厚度 在 0 ． 8 m 以上 的矿 脉 ， 采 幅控 制 维普资讯 黄金 在 1 m 以 上 。 囝 1 分 段空场 采矿法 l 一运 输平巷 2 一棍凝土底挂 a 一伪俩斜天井I 一{ 昆 凝土顶桂 5 一分段凿岩平巷 a 厂 j J 0 一 l j 。 ⋯． ． ． ’ 1 ＼ m ． 。 i， ， ＼ 囝 2 留矿 采 矿法 l 一运 平巷2 一棍蕞土底柱3 一天井联络善4 一腼路行井5 一先行天井 3 ． 干式充填采矿法 方案 I 对 品位较 高的矿 段 ， 为 降低 矿石 的损失 率及 贫化 率 ． 可选 用 干式 充 填 采矿 法 见 图 3 。 维普资讯 第 l 6 卷1 9 9 5 年第 5 期 l 5 圉 3 干式 充填 采矿 法 卜一 运输早巷2 一{ 思 耀士底柱3 一先行天井4 一胍踌行天井 5 -- 废 石充 填井8 -- 矿石 溜井7 一天 井联 巷 三种采矿方案经济比较 蓑 2 ＼方幕 方 案， 方 案I 方 集I 备 注 硬 目 内 喜、 ＼ 分段空场j 去 留矿击 千式充填穗 脉厚以 1 ． 1 m计算 1 ． 可采地质矿量 1 l l S l 4 8 儿S l 4 8 l l S 1 4 8 2 ． 堆质品位 g ／ O 7 ． 7 4 7 ． 1 4 7 ． 7 4 3 ． 矿石回收辛 8 5 8 3 9 8 4 ． 矿石贫化率 l 5 1 2 l 0 6 ． 千 吨采雍 比 m， l 1 1 7 0 ／ 4 ． 1 “ 4 1 7 t ／ 3 9 0 9 t 8 ． z 1 { 8 ／ 4 ． 2 8 2 3 ● ． 6 6 ． 采矿戚奉 元／ I 6 7 ． 1 I 9 0 ． 7 8 按理行价计算 7 ． 选冶戚奉 元／ t 4 8 4 8 ● 8 8 ． 来出矿石t I 1 1 6 l 4 8 1 0 8 0 l J 8 0 8 6 9 ． 来出品位 g 6 ． 5 8 6 ． 8 l 6 ． g 7 l 0 ． 进冶回收辛 8 9 ． 2 8 9 2 8 9 ． 2 l 1 ． 黄盎回收t 7 l 8 ． 9 8 7 0 1 ． 8 4 7 8 6 ． 9 8 盘成色按 9 - 计算 l 2 ． 冀盘忻格 元， 童 9 5 9 B 9 6 国素收购折 l 3 ． 矿席 开 采总产 值 万元 6 9 0 2 ． 2 ‘ 6 7 3 7 ． 7 7 5 S 5 “ 采盎冶咸车 万元 ． 1 4 S5 1 2 5 0 ．5 l 6 S1 ．3 l 5 ． 矿 床开 采总利 润 万元 5 4 6 7 ． 2 S 4 8 7 ． 2 5 9 0 3 ． 7 维普资讯 l 6 黄金 此方 案先掘 先行天 井及废 石充填 井 ， 在 矿 房另一 侧 3 0 m处 ， 架设 人行顺 路 天井 打 横撵 ， 钉木板 。同时 ， 在采 场内， 每间隔 l 0 m 架设顺路放矿溜井 放矿溜井采用 3 ra m厚的 钢 板 国成 直径为 I m 的金属 筒 ， 每节 高度 为 0 ． 5 m 。人行顺路 天井与矿石溜 井要随分 屡 的向上推进而不断 加高 。顶 柱最后 回收。三 种采矿方案经济 比较见表 2 通过 以上三 个方 案的经 济 比较 ， 可以看 出对 品位 7 S ／ t ， 厚度 I m 左右的矿体 ， 采用千 式充填采矿法开采效 益最好 就北干 沟金矿 整 个矿 床而言 ， 采 用干 式充填 采矿 法要 比 留 矿 法多 回收金 8 5 ．1 4 k g ， 利 润多得 4 l 6 ． 5万 元 。 所 以 ， 选 择干式 充填采 矿法作为北干沟金 矿主要采矿方法是经济合理的。但干式充填 法也有其不足的一面， 即采准工程量大 ， 采矿 成本 高 ． 回采工艺较复杂 。因此 ， 用该 采矿方 法开 采低品位矿体 5 g ／ t 以下 就不 一定经济 合理 。为此， 对不同品位矿段 ， 究竟采用分层 干式 充填 法还 是 留矿法开 采 ， 其 经 济效果 计 算 见表 3 。 ． 地 赢晶位 一捌 掏寰 衰 3 、＼采矿方盛 者考＼ 茸 矿 击 干 式 充 填 采 矿 法 埴质矿量 t l o 0 0 o J 0 o 0 o r石 目收奉 ‘ 8 3 9 3 r石黄他率 J 2 l o 连槽 圊收奉 8 9 ． 2 8 9 ． 2 地 曩 矗 位 ‘ l I 2 3 5 6 l 2 l a l 5 6 l 7 采 出 矗 位 g ／ 1 o ． 8 g 1 ． 7 6 2 ． 6 l 3 ． 5 2 1 ． 1 5 ． 2 8 6 ． 1 6 7 ． o l o - 9 f 1 ． 8 I 2 ． 7 { 3 ． 6 4 ． 5 5 ． 1 f 6 - 3 7 ． 2 圈 畦 ■ 生 量 ‘ 1 ． l 5 ． 8 2 3 ． 6 3 1 ． 5 3 0 ． 4 l 1 ． 3 5 6 ． 1 B 3 8 ． 8 1 I 7 _ 7 1 2 6 ． 5 f 3 4 ． 1 5 3 I 6 1 ． 8 7 O ． 6 稠 ■ 万 元 一 3 3 l 3 ． 1 l 1 8 J 9 4 2 7 O 3 { 5 4 2 0 4 9 8 5 9 J 2 6 ． 5 l 1 l 1 l I 9 5 2 8 0 a 6 5 l 4 5 0 5 3 l 从 表 3看 出 ， 对 于矿岩 中等 稳 固以上的 急倾斜薄金矿脉， 地质品位 4 g ／ t 时采甩留矿 法与千 式 充填法开 采所 获得 的利 润相等 } 品 位太子 4 s ／ t 时 ， 用千式 充填法开采获 得的利 润较 大 } 在 品位低 于 4 g ／ t 时 ， 甩 留 矿法开 采 获利较大。 但是 ， 从回采工艺和采矿成本的角 度看 ， 留矿法要 优千千式 充填法 ．因此 ， 建议 在实际生 产中 ， 以地 质 品位 5 g ／ t 作 为两种采 矿方法的分界点 ， 较为合理 。 即矿段品位大于 5 g ／ t 时， 采用千式充填采矿法 } 矿段品位小于 5 g ／ t 时， 采用 留矿采矿法 。 四、 结语 北干沟金矿有 3 条急峨斜薄矿脉 ， 矿石、 匿岩都 比较稳 固 ， 只是不 同的矿 咏以及 同一 矿脉不同区段 ， 矿体的品位及厚度有所变化。 根据 以上 采 矿方 案 的技 术经 济 分 析 比较 结 果 ， 该矿 选用 干式 充填法为主体 采矿方法 ， 开 采 品位 5 g ／ t 以上 ， 厚度大 于 0 ． 8 m 的矿 段 } 留 矿法作 为辅 助采矿方 法 ， 开采 5 g ／ t 以下较低 品位的矿段。对于厚度小于 0 ． 8 m的撅薄矿 段 ， 可考虑 选 用分段 单采 空 场法或 削壁 充填 法开采。考虑到北千沟金矿平均厚度 为l _ l m， 0 ． 8 m以下的极薄 矿 段所 占 比例 很小 。所 以， 分段单采空场法与削壁充填法可作为参 考方案 ， 不再怍详细比较。 本文所述的急倾斜 薄金矿脉采矿方法的优化选择， 对其它类似 条件的矿山 包括开采价值较高的有色矿和 非金属矿 也无疑将具有 一定 的参 考意义 。 编辑 崔岱 维普资讯 『7 2 ，1 愈 穸， 蹿 秒 辱 第 1 6 卷1 9 9 5 年第 5 期 黄金 浮步 咩， 幂 l 7 我 国黄金矿山倾斜与缓倾斜 薄 泐法 蔫 展 ’1- 堡 堑 主 ．缝 l 西安建筑科技大学 陕西遗关金矿 倾斜与缓倾斜薄矿体 ， 在我国黄金地下 开采中占有较大比重。 多年来， 这类矿体的采 矿方法困扰着很多矿山， 问题在于解决此类 矿体 的采矿方法难度较大 。 近几年来 ， 黄金 战 线的广大科技人员为此进行了大量的、 行之 有效 的工作 ， 终 于使得此 类矿体 的采矿 方法 有 了新的 突破和进 展。 一 、存在 的问题 从我国 2 4 7个地下开采的黄金矿 山的统 计 资料 看 ， 倾斜 薄矿 体大 多采用留矿全 面法 、 分采充填法l 缓倾斜薄矿体大多采用全面法、 房桂法、 分采充填法。 从所使用的采矿方法情 况 看 ， 主要存在 以下问题 。 1 ． 从全面采矿法和留矿全面法的使用情 况表明， 其主要问题是当矿体厚度较薄需要 扩大采幅时， 矿岩混采， 结果造成很大贫化与 损 失 ， 有 的矿 山贫化率 高 达 6 0 ， 损 失率 高 达 3 O ～5 O 。 2 ． 采用分 采充填 法的 矿 山， 其 主要 问题 是采场 的矿石运搬与充填作业 ， 基本上靠手 工劳动 ， 致使工人劳动强度很大， 生产效率很 低 ． 矿块 生产 能力低 下， 有的甚至不足 1 0 t ／ d 。 3 ． 从全 国范 围看 ， 此类矿休 的采场 ， 大多 使用的设备还是气腿子凿岩机与电耙， 有些 小 型矿 山还处 于扒子 、 簸箕 、 人力 车阶段 ， 繁 重的体力劳动没有被先进的机械取代。 4 ． 由于 采矿效 率低 ， 开采强度 不高 ， 致使 单 十矿块 回采 时间很长 ， 并且 为 完成产量 不 得不布置大 量矿块 同时 回采 ， 造成地压增大 ， 生产管理不便 ， 事故增加 。 特别是 一些 地方 小 矿 山， 基本 无技 术人员 ， 更不 重视 安全 生产 ， 问题更为严重 。 、 采矿方法进展 从上可知， 改进我国黄金矿山倾斜与缓 倾斜薄矿体采矿方法 的主要途径是 1 ． 寻求新的采矿方法， 降低采矿贫化率 与损失率。 2 ． 改进回采工艺， 提高采扬的机械化水 平， 降低工人的劳动强度， 从而提高矿块生产 能力。 近年来 ， 黄金战线上的广大科技人员为 此进行了大量的研究工作 ， 创造了一些新的 采矿方法方案， 改革了传统的回采工艺， 采用 了一些新的工艺与技术， 使得此类矿体的采 Op t i mi z a t i o n o f mi ni n g me t ho d f o r s t e e p d i p a n d na r r o w v e i n I n Be i ． ． Ga n． ． Go u Go l d M i n e W a ng Xi b i ng 脚 e -s e a r e kl n s t ／ a te町 l f a l - X i a g脚 ∞ m e t a E u r g y a n dMi n e ， ． M． ， ． Ab s t r a c t T a k i n g B e i Ga n - Go u Go l d Mi n e o f Hu a i r o u C o u n t y a ．q e x a mp l e ， t h i s p a p e r d e s c r i b e s t h e o p t i mi z a t i o n o f mi n i n g me t h o d f o r s t e e p d i p a n d n l T o w v e i n． Mak i n g c o mp a r i s o n a mo n g th e t e c h n o - e c on o mi c i n d e x e s o f 3 mi n i n g me t ho d s ， t he , p r o p e r e c on o m i c a l c u t - o f f g r a de s a r e d e t e r mi ne d， us i ng du e mi ni n g me thod t o mi n e pa r t i c ul a r o r e b l o c k o f d i f f e r e n t g r ad e- Ke ywo r d s s t e e p d i p i l a r r o w ve i ni s e l e c t i on o f mi n i n g me t ho d． 维普资讯