东坪金矿分段矿房分段崩落组合采矿方法研究.pdf

第5 8 卷 第4 期 有 色 金属 矿山 部分 2 0 0 6 年7 月 东坪金矿分段矿房分段崩落组合采矿方法研究 焦建明 紫金矿业集团股份有限公司 摘要 对品位相对较低， 采用充填法成本太高的厚大矿体， 采用分段空场、 嗣后放顶、 无底柱分段崩落组合 采矿方法， 按照“隔一采一、 隔一放一” 的回采顺序， 利用无轨运输设备， 大幅提高采场生产能力， 为低效益矿山 寻找出路。 关键词 地下开采 分段矿房法 组合采矿方法 嗣后放顶 1 引 言 河北东坪金矿在 回采 7 O 厚大矿体 时， 采用长 沙矿山研究院推荐 的“ 窄分条两步骤空场 回采嗣后 充填采矿法” 开采。实践证明由于矿体平均品位较 低， 充填成本高， 矿山一直沿用该法只能做到一步骤 分段空场法 回采矿柱矿房 ， 大量矿柱矿房采空后没 有及时充填。若不充填将无法回采留下的包含矿房 在 内的约 7 0 ％矿石 ， 而充填 的成本 企业无 法接受。 为解决采矿成本太高的问题 ， 拟应用分段空场、 嗣后 放顶、 无底柱分段崩落组合采矿方法， 以提高企业经 济效益。 2 地质概 况 东坪金矿位于华北地台北缘， 燕辽沉降带与内 蒙地轴邻接部位， 矿区位于水泉沟碱性杂岩体南侧 内外接触带 ， 面积 4 0 k m 。分布有 8 O余条含金石英 脉群 ， 6个矿带。其 中 17 O号脉群 占全区总储量 的 9 0 ％以上。该脉群单层矿体呈脉状 、 扁豆状 ， 由 浅至深矿脉数量逐渐增 多， 并雁列平行成群 产出。 主要矿化集中富集在标高 1 2 5 0 9 0 0 m区间。7 O 矿 体与顶底板为碱性杂岩 ， 硬度大、 稳 固性很好。矿体 主要赋 存 于 73 1线 之 间 ， 走 向 N 4 0 。 E， 走 向 长 6 0 0 m， 倾 向 N W， 倾 角 2 O一4 2 。 ， 控 制 的倾 向斜深 8 2 0 m 。矿体连续性好， 端部存在分支复合现象。矿 体厚度最大 7 8 m， 平均 3 5 m。矿体与 围岩界线不甚 清晰 ， 需由化验圈定。 3 现有采矿方法简述 东坪金矿现有采选综合生产能力 8 5 0 t ／ d ， 主副 焦建明工程师福建上杭3 6 4 2 0 0 竖井开拓 ， 双层单罐笼提升， 中段 高度 4 0 m。7 0 矿 体开拓 中段 1 3 4 4 、 1 3 0 4 、 1 2 6 4、 1 2 2 4、 1 1 8 4 。 目前 采 用的采矿方法主要为分段矿房一窄分条两步骤回采 嗣后充填采矿法 。矿块垂直矿体走向布置 ， 长度为 矿体水平厚度 ， 矿块宽 3 0 m。矿块沿走向划分 为矿 房和矿柱 ， 矿房 宽 2 0 m， 矿柱宽 1 0 m。矿房 、 矿柱 内 沿矿体厚度方向划分多个分段， 分段高度 1 5 m， 顶柱 厚 6 m。其 中 1 2 2 4中段 以上厚大矿体 已经按照窄分 条两步骤 回采嗣后 充填采矿法完成 8 0 ％ 采准切 割 工程量 ， 1 2 64 中段 以上矿体 内布置的矿柱采场已有 3 0 ％采空。一步骤分段空场法 回采矿柱 ， 采空 区设 计采用混凝土胶结充填 ； 二步骤用分段空场法 回采 矿房 ， 采空区设计用废石干式充填。由于充填成本 太高 ， 一步骤采完后遗 留的矿柱采场采空区全部没 有充填。 4组合采矿方法 采矿方法的选择 ， 决定 因素很多。东坪金矿位 于官厅水库上游， 为确保地下水体不受污染， 不允许 用含氰根的尾砂充填采空区。因此 ， 充填只能人工 采石、 破碎， 充填成本很高。经计算， 胶结充填矿柱 总成本约 1 0 0 m ， 每吨矿石分摊 3 7元 ； 碎石和沙 干式充填矿房 ， 总成本 6 0 m ， 吨矿分摊 2 2元。 结合矿山实际， 为降低成本 ， 因地制宜提出在地表允 许陷落 的 7 O 矿体南部， 采用分段空场、 嗣后放顶 、 无底柱分段崩落的组合采矿方法。已经按照原窄分 条两步骤分段空场法完成采切的矿块， 继续用分段 空场回采矿柱采场 ， 不充填。原采场三角形底部结 构改为无轨平底结构。矿房 采场采用“ 隔一 采一 、 隔一放一” 的办法 图 1 ， 即先用分段矿房空场法间 隔回采 ， 随后用硐室药包放顶 ， 崩落 围岩充填采空 区 ， 释放应力 ， 待围岩稳定后再用无底柱分段崩落法 维普资讯 第 4 期 焦建明 东坪金矿分段矿房分段崩落组合采矿方法研究 7 回采剩下的矿房 图 2 。南部薄至中厚分支矿体 ， 必须在放顶前采完。该方法充分利用一步骤采空的 矿柱采空 区， 对矿房采 场按 照 “ 隔一 采一 、 隔一放 一 ” 的回采顺序 ， 利用无轨运输设备， 大幅提高采场 生产能力。 4 ． 1 采场结构参数 分段矿房法矿块布置及结构参数继续沿用矿山 目前使用的 ， 即矿块垂直矿体走 向布置 ， 长为矿体水 平厚 度 ， 宽 3 0 m， 矿 柱 宽 l O m， 矿房 宽 2 0 m。底 柱 l O m 含巷道 ， 分段高 1 5 m， 中段高 4 0 m。底部结构 全部按无轨运输要求 ， 采用堑沟集矿 ， 装载机进路出 矿的平底结构。出矿进路采用双侧交错布置 ， 进路 I 卜 I I 剖面 圈 间距 l O m。矿房出矿巷道在相邻的矿房沿中心线布 置。矿房回采时， 崩落矿石 由两侧矿柱采场底部集 矿堑沟中出矿 ， 底柱及三角带存 留的残矿待下中段 回采时回收。 二步骤用 无底柱分段 崩落法 回采剩余一 半矿 房 。分段高度与空场法相同。分段凿岩装矿平巷中 心距 l O m。分段崩落法矿房采场的采切工程大部分 与空场法共用， 由于无底柱崩落法采场要使用铲运 机出矿 ， 必须在下盘施工一条斜坡联络道 ， 与各分段 凿岩平巷连通 。从中段运输平巷上掘矿石溜井至各 分段平巷。每分段布置两条凿岩装矿进路。 4 ． 2采切工 程 二 型 亘里 A 向 A 向 图 1 分段矿房一嗣后放顶采矿法布置图 1一矿柱采场 分段空场法 ； 2一矿 房采场 分段空场嗣后放顶 ； 3一矿柱采场采空区 ； 4一矿房采场 分段崩落法 ； 5一放顶围岩 ； 6一底柱 ； 7一一 分段凿岩平巷 ； 8一放矿堑沟及崩落的矿石 ； 9一矿柱采场堑沟凿 岩平 巷； 1 0一穿脉出矿巷道 ； l 1 一二分段凿岩平巷 ； l 2一扇形炮孔 ； 1 3一装矿进路 ； 1 4一切割天井； 1 5一下盘运输平巷 ； 1 6一漏斗 ； l 7一电耙道 ； 1 8一电耙硐室 ； 1 9一采准上山 ； 2 0一药室 2 l 一药室联络道 ； 2 2一放顶上 山； 2 3一分段药室平巷； 2 4一中段放顶平巷 ； 2 5一上盘运输平巷 ； 2 6一矿柱采场分段凿岩平 巷。 Ⅱ 一 Ⅱ 剖面图 I I 剖面圈 U ．] _ I U H j I I I 图 2 分段崩落采矿法布置图 1 一 待采矿房； 2一 崩落围岩； 3 一回采矿房； 4一 下盘运输巷道； 5 一 残留矿石； 6一 底柱 ； 7 一 装矿进路； 8 一 穿脉出矿巷道； 9一扇形崩矿炮孑 L ； 1 0一分段凿 岩平 巷； 1 1一分段平巷 ； 1 2一溜矿井 ； 1 3一装矿进路 ； 1 4一崩落矿石 ； l 5一上盘 运输平 巷。 分段矿房一嗣后放顶采矿需要按照平底铲运机 出矿布置采矿工程 ， 在较缓 的矿体下盘增布电耙漏 斗底部结构。主要采切工程有 上盘脉外运输平巷 、 下盘脉外运输平巷 、 穿脉 出矿巷道、 装矿进路 、 堑沟 凿岩平巷 、 放矿堑沟、 采准上山、 分段凿岩平巷、 放矿 堑沟 、 切割天井、 电耙 道、 电耙硐 室 、 下盘装 矿漏 斗 等。首先在穿脉运输平巷中上掘下盘切割上山 ， 在 上山内各分段水平掘分段凿岩平巷 、 切割天井 ， 在矿 柱采场下方掘采场堑沟凿岩平巷 ， 上挑形成放矿堑 沟。从下盘运输平巷 中掘小井至电耙水平 ， 然后掘 进 电耙硐室并按照矿体倾角在围岩中上掘 电耙道至 上 中段沿脉运输巷。在电耙道下端先掘一组斗穿斗 颈 ， 待分段崩落 回采后退至接近下盘时 ， 再扩漏并向 上掘完所有斗颈斗穿。从上盘运输平巷 中掘放顶平 巷 ， 从放顶平巷中掘放顶上山， 在放顶分段水平掘分 下转第 3 5页 { 』 ． 1 { 一 1 1 一 维普资讯 第 4期 张方成 多绳摩擦提升机圆尾绳悬挂装置的改造 3 5 孔中心对齐， 绳卡共 7只， 每只间距 3 0 0 m m， 最后一只 留安全弯， 绳卡要卡紧， 用力要均匀， 卡绳卡一段钢丝 绳要清洗 ， 防止绳卡卡不紧， 卡座朝向主绳， 卡环朝副 头， 卡紧后再涂抹润滑油， 使用后要安排复紧， 使用过 程中加强检查， 保证旋转器旋转自如， 为防止卸矿时井 筒中掉矸石直接砸到桃形环上部， 造成尾绳损伤， 可将 合适尺寸的皮管剖开包在桃形环上部。 5 改造效果 安庆铜矿主井圆尾绳悬挂装置改造后实际使用 一 年多来情况表明桃形环连接结构简单， 窜绳方便， 杜绝了断绳事故发生的隐患， 保证了矿山的安全生 产 ， 简化 了检修工艺 ， 减轻维修人员的工作强度 ， 每 次检修换绳可节约工时 1 6 h ， 减少了停产检修时间。 注 文 中 的 k g f应 换 算 成 1 k g f9 ．8 N， k g f／ c m 应 换 算 成 1 k g f／ c m 9 ． 81 0 P a 参 考 文 献 1 成大先． 机械设计图册 第 6卷 ． 北京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 0 2 王志勇 ， 夏琴芬． 煤矿专用设备设计计算． 北京 煤炭工业出版社 ， 1 9 8 4 3 金 属非金 属 地下 矿 山安全 规 程．国家技 术 监督 局． G B 1 6 4 2 4 1 9 9 6 ． 1 9 9 7 口 上接第 7页 段药室平巷与上部上盘运输平巷贯通 ， 从分段 药室 平巷中掘药室联络道。放顶分段段高 1 5 m， 药室布 置 1 5 m x 2 0 m 。待一步骤矿房采完后， 一次放顶， 放 顶宽 4 0 m， 约 1 4万 m ， 一次总装药量 9 0 t ， 采用毫秒 微差起爆 ， 严格控制最大段药量 ， 降低震害。 分段崩落法矿房采场是在崩落围岩稳定 3～ 6 个月后 ， 才开始进行采切 工作 。从中段运输平 巷上 掘矿石溜井至各分段平巷。每分段布置两条凿岩装 矿进路 。主要采准工程有 矿石溜井 、 分段斜坡道联 络道 、 分段平巷 、 凿岩装矿进路 、 切割天井 。先从 中 段运输巷 内上掘分段斜坡 道联络道至各分段水平 ， 在斜坡道最上部分段水平 处掘一 回风天井， 与上中 段 回风平巷贯通。然后掘各分段平巷、 凿岩装矿进 路、 切割天井 ， 从中段运输平巷上掘矿石溜井至各分 段水平 。 4 ． 3 回采顺序、 回采工艺 中段 回采顺序 由南 向北 后退式 回采， 垂直方 向 从上到下。先按分段空场法 回采矿柱采场 大部分 已经完成 ， 再按照 “ 隔一采一” 用分段空场法 回采 矿房 ， 放顶后再用分段崩落法回采剩余矿房。 应用分段矿房 回采时， 先从切割横巷中向上凿 中深孔 ， 以切割天井为 自由面拉切割槽 ， 之后在分段 凿岩平巷 中凿上向扇形 中深孔崩矿 ， 沿矿房从上盘 向下盘后退式 回采 。采用 Y G Z一 9 0型钻机 ， 炮孔直 径 5～6 0 mm， 最小抵 抗线 1 ． 5 m， 孔 底距 1 ． 5～ 1 ． 8 m， 每次爆破 3～ 5排炮孔 ， 采用 2 。 岩石炸药非 电 导爆管孔底起爆弹系统起爆。崩落矿石经放矿堑沟 一 装矿进路用铲运机出矿至采 区溜井 。应用分段崩 落法回采时 ， 凿岩爆破工艺基本不变， 每次爆破 2～ 3 排炮孔， 崩落矿石在覆盖围岩下用铲运机出矿至 分段溜矿井 。矿块采空后顶板由人工放顶充填。 4 ． 4采场通 风 分段矿房法采 场用风点有 装矿进路 、 电耙硐 室、 凿岩平巷等。新鲜风流从中段运输平巷经穿脉 运输平巷一下盘切割上 山一分段凿岩平巷一上部回 风平巷。分段凿岩平巷 内用局扇辅助通风 。分段崩 落法采场通风相对简单， 新鲜风流经下盘运输平 巷一底部结构一斜坡道一分段平巷一 回风天井。分 段凿岩装矿进路用辅扇通风。 5 主要技术经济指标 表 1 表 1 采矿主要技术经济指标表 分 段 矿 房 分段矿 房 一 分 段 崩 落 项 目 法 矿柱采 嗣后放 顶法 法 矿 房采 场 矿房采场 场 矿块矿量 万 t l 0 ． 5 2 l 2 l 采 出矿量 万 t l l 2 1 ． 4 l 9 ． 5 采 矿回采率 ％ 9 2 9 2 8 0 采矿贫化率 ％ 8 8 2 0 采切 比 标 千 t 4 6 ． 4 4 6 ． 4 4 4 采场生产能力 t ／ d 3 o o 6 o o 5 o o 中枥吼 落矿 t ／ 台班 2 o o 2 o o 2 o o 6 结 语 1 采用原窄分条两步骤空场法 回采 ， 嗣后胶 结充填矿柱干式充填矿房采矿法 ， 每两个矿块需要 胶结充填和干式充填费用 1 7 6 0万元 ， 折合采矿成本 3 3 ． 9 t ； 采用组合采矿嗣后放顶采矿法 ， 每两个矿 块仅需要放顶费用 6 4万元 ， 折合采矿成本 1 ． 2 3 元／ t ， 两种方式相比每吨可节约采矿成本 3 2 ． 6 8元／ t ， 效益 明显。 2 采用无轨运输设备， 采场生产能力由原来的 3 0 0 t ／ d 提高到 6 O D d ， 为企业增产增效创造条件。 3 该方案仍需要在实际生产 中进一步总结完 善 ， 可为同类型矿山提供借鉴 。 口 维普资讯