冬瓜山厚大矿体开采方案研究.pdf

S e r i a l NO． 4 2 6 De c e m b e r ． 2 0 0 4 矿 业 快报 EXPRES S I NF0RM ATI ON 0F M I NI NG I NDUS TRY 总 第 4 2 6 期 2 0 0 4 年 1 2月 第 1 2期 技术交流 冬瓜山厚大矿体开采方案研究 郭兆雷 冬 瓜 山 铜 矿 摘 要 冬瓜 山铜 矿床赋存 于冬瓜 山铜矿 区的深部 ， 属 于 高温、 高硫 、 高压矿床 ， 开采 难度 大 文 中对 冬瓜 山深部矿体 的采矿方法 ， 采 准工程部署 以及 回采 时的崩矿方案进行 了叙述 。 关键词 冬瓜 山矿床 ； 采 矿方法 ； 采 准 ； 回采 中图分类 号 TD8 5 3 ． 2 5 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 5 6 8 3 2 0 0 4 1 2 0 0 2 8 0 2 1 开采技 术条件 冬瓜 山铜矿是铜 陵有色金属公 司狮子山铜矿 区的深部矿体 矿床分布面积约4 ． 5 k m ， 深度约 1 0 0 0 m。 I 矿体为主矿体 ， 铜储量 占该矿床铜总 储量的 9 9 左右。I 矿体赋存于石炭系黄龙一 船 山组地层 中， 矿体受层位控制 ， 两翼分别向北西及 南东倾斜 ， 倾角一般约 1 0 ～2 0 。 ， 最大达 3 0 ～3 5 。 。 矿体沿走向向北东倾伏 ， 倾伏角约1 0 。 ， 矿体赋存 于一6 8 0 ～1 0 0 0 m标高， 矿体走 向长1 8 1 0 m， 水平 投影宽 2 0 4 8 8 2 m， 矿体平均厚度 3 2 m， 最大厚度 1 0 6 ． 7 m， 最小厚度 1 ． 1 3 m。 矿体直接顶板为大理 岩， 厂 一5 ～8 ， 矿岩 厂 一1 2 ～1 5 ， 矿体底板为粉砂岩 和石英岩， 厂 一1 3 ～1 5 。矿体分难选矿石和易选矿 石 ， 两者叠加呈层状产出， 难选矿石赋存在易选矿 石的下面， 占总储量 2 8 ％。 矿区原岩应力在方向和量级上主要受构造控 制， 最大主应力与矿体走 向大体一致， 且近似水 平， 其量值在 3 0 ～3 5 MP a ， 属高应力区。 冬瓜山矿 体所处层位的原岩温度为 3 0 ～3 9 ． 8 C， 属于高温 区。 矿石平均含硫 1 7 ％， 最大 1 9 ％， 而且矿体中有 部分胶状黄铁矿， 开采过程 中矿石有氧化结块和 自燃的可能 。 2 采矿方案选择原则 1 采矿方法安全高效低成本。采用大直径 深孔两步回采， 一次充填采矿法。第一步回采矿 房， 空场使用胶结充填以保证为第二步骤回采间 柱创造条件； 第二步骤回采矿柱， 空场采用非胶结 充填以降低采矿成本。 郭兆雷 1 9 7 0 一 ． 男， 采矿工程 师． 2 4 4 0 3 1 安徽省铜陵市冬 瓜 山铜矿技 术计划 部 。 28 2 首采试验采场位置选择。首采试验采场 位置选择在 5 2 线附近 ， 试验采场矿块与矿床整体 开采 规 划 盘 区划 分 相 吻合 ， 即按 目前 盘 区 为 1 5 0 m1 5 0 m 尺寸划分采场， 在高度方 向不划分 阶段， 采场高度为矿体厚度， 但在 目前条件下要先 采上部 易选矿 层 ， 因而要对 下部 难选矿层 采取保 护措施 3 回采设备高效高能。回采选用大直径深 孔凿 岩 台车钻凿 下 向深孔 ， 6 m。 铲运机 出矿 。 3 采场构成 3 ． 1 采场尺寸 根据冬瓜山矿体的埋藏特点及存在较高的原 岩应力， 矿体划分盘 区， 盘 区平面尺寸为1 5 0 m 1 5 0 m， 采场沿走 向布置 ， 使采场长轴方向大致与 最大主应力方向平行 。根据开采原则及厚大矿体 赋存条件， 最终确定两种开采方案。 1 方案一。 依据上述盘区划分情况， 采场按 暂定标准尺寸划分 ， 采场长 7 5 m， 宽 1 5 m， 采场高 度为矿体厚度， 矿房矿柱采用相同的尺寸。 此方案 的采场结构简单， 管理方便。 2 方案二。 为降低成本 ， 采取减少胶结充填 量。 具体措施为缩小第一步骤回采宽度 矿房 ， 扩 大第二步骤 矿柱 回采宽度， 即宽、 窄采场束状孔 布置方案 ， 矿房宽 1 2 m， 矿柱宽 1 8 m。实际应用中 可根据生产实践作适当调整。 3 ． 2 凿 岩硐室 凿岩硐室布置在采场的顶部， 尽量采用矿体 内布置凿岩硐室的方案 ， 矿体内采准副产矿石早 见 效益 。 凿岩硐室一般不全面拉开 ， 硐室内适当布置 点柱， 以保证硐室的稳定。 凿岩硐室的高度以凿岩 维普资讯 郭 兆雷 冬瓜 山厚 大矿体 开采 方案研 究 2 0 0 4年 1 2月第 1 2期 机作业要求空间为准 ， 平面布置形式要与拉槽及 崩矿布孔 方案统一考虑 。 3 ． 3 底部结构 采场出矿使用铲运机。 在矿房 回采时， 在矿房 下部 回采水平 的矿 体 内开 挖平 底或 堑沟结构 ， 同 一 水平 布置铲 运 机联 络及 铲装 进路 ， 铲装 进路 双 侧布置 。 在间柱 回采 时 ， 铲运 机联络道及铲装进路 位于胶结充填体 内， 这就要求充填体的质量要好。 这样做的结果是采准工程量小， 并且不破坏下部 难选矿体 的完整性 ， 有 利于 以后难选矿 石的 回收 。 4 崩 矿方案 总体崩矿方案为大直径下向深孔柱状装药， VC R法小断面天井拉槽结合阶段侧崩的联合崩 矿方案 。该爆破方 案崩矿强度 高 ， 爆破 次数少 ， 装 药施工简单方便， 安全可靠 ， 爆破效果较好， 适合 于冬 瓜山厚大矿体 的开采 。 4 ． 1 天井拉槽 为了与高效率 的大直径深孔崩矿工艺相匹 配 ， 确定采用 V C R法进行天井拉槽 。 该法施工天 井对钻孔要求较高 ， 钻孔偏斜率低， 同时要有较高 的爆破 技术 ， 爆后 的新切 面要 平整 。 天井拉槽 位置 选在采场的中央 ， 天井断面为3 m3 m， 总孔数为 8个 ， 掏槽 孔 采用 菱形 布 置 ， 掏槽 孔 4个 ， 平 均爆 高2 ． 5 m。 在天井爆破施工中， 按如下要求操作 ①炸药 采用三高炸药 ， 起爆顺序是先掏槽孔， 后周边孔； ②严格控制每层的爆高 ， 按2 ． 5 m左右的爆高来设 计 与装药 ； ③ 天井炮 孔特 别是 中心掏槽孔 爆后 易 出现 喇叭 口， 每次爆 后仔细测孔 ， 对 出现 的问题要 及时采取相应 的措施进行处理 ； ④天井炮孔填塞 采用少量的河沙加水袋， 这种水封爆破可防止炮 孔易堵而不好处理 的弊端 ， 而且可以减少爆破烟 尘， 为天井的快速爆破循环次数创造 良好的作业 环境 。 4 ． 2 侧 向崩矿 侧崩爆破区域的炮孔布置， 参照已有的大直 径深孔爆破技术应用成果 ， 结合冬瓜山矿体的赋 存条件， 在采场长度方 向上采用2 ． 8 m排距， 宽度 方 向上采用 3 ． 0 m的平 均孔 间距 ， 限于凿岩硐 室 内 用于支撑硐室顶板而预留点柱及凿岩机定位的制 约， 并为了保护矿房两侧矿柱的稳定而使用缓冲 爆 破 技 术 ， 对 中 间 孔 及 边 孔 分 别 采 用 3 ． 4 m和 2 ． 8 m的孔间距 ， 其余的孔 间距为3 ． 0 m。 对于不等 孔距可 能带来 的爆 破块 度不 均匀 ， 拟通 过调 整不 同部位装药结构来消除。 炮孔排线垂直采场走向， 采场 内除个别 边孔 外 ， 主要 为垂 直下 向的平 行深 孔 。平面布置采取均匀布置、 双密集布置、 束状布 置等多种 形式 相结 合 的方式 ， 根 据实际情 况可灵 活采用 。 根据选定的爆破方案， 一旦天井拉槽结束， 具 备上下贯 通 的爆 破 自由面和一 定 的空间后 ， 即可 实施 分次的大规模 阶段侧 向爆破落矿 。 针对冬瓜山矿体的赋存条件及存在高应力等 特点 ， 根据已有的成功经验及研究成果， 对冬瓜山 厚大矿体开采采取如下的爆破技术措施。 1 炸药选择。冬瓜 山厚大矿体矿石容重达 3 ． 9 7 t ／ m。 ， 矿岩坚硬、 脆性大、 强度高、 声波速度较 高 ， 波阻抗很高 ， 属难爆矿体。对波阻抗大且为脆 性整体均质岩石 ， 其破碎机理主要是冲击波和应 力波的作用为主， 选择高爆速炸药 比较合适 ， 但要 尽量减少或避免爆源附近的压缩区。若采用爆速 低但爆轰气体相对较多的低密度炸药 ， 则因较小 爆压对矿岩的加载速度降低时 ， 也减少了近炸药 区内的应力波能量损失， 使更多的能量用于裂隙 的扩展和矿岩的破碎 ， 可取得 良好的爆破效果。 此 外 ， VC R 法基 于球 形 药包 ， 须 采用较 高密 度高 爆 速的炸药 ， 而侧 向崩矿时， 采用柱状药包 ， 又因孔 径大 ， 全孔装药太多 ， 故采用空气间隔装药 ， 其破 碎更大程度上是靠爆轰气体的作用。 综上所述， 侧 向崩矿采用爆轰气体储量高的低密度乳化油炸 药 ； VCR法采用三 高炸 药 。 2 炸药单耗及药量分配。炸药单耗及药量 分配是影响爆破效果最直接和最重要的因素之 一 。单耗 过低 ， 可能会 出现 较多 的大块或 爆不 下 来 ， 增加二次破碎工作量和二次炸药单耗； 单耗过 高 ， 又可能导致粉矿过多和边帮垮落， 并增加爆破 成本。根据冬瓜山矿体工程地质特点、 力学特性 、 采场不同部位的工程地质条件和钻孔偏斜情况调 整各孔的装药量 ， 为了保护侧帮和矿柱， 要适当减 少边孔装药量。 3 起爆顺序和起爆方式。合理的起爆顺序 可使前排炮孔为后排炮孔提供 良好的 自由面条 件。 采用环形和倒梯形两种起爆方式 ， 前者适用采 场未破顶之前的起爆 ； 后者则适用于破顶之后的 阶段侧崩矿。 由于这 两种方 式具 有 中间炮孔 爆破阻 力大 ， 边孔爆破阻力小的特点， 有效地起到了保护采场 两侧矿柱的作用 ， 其次这两种起爆 下转第 5 0页 29 维普资讯 总第 4 2 6期 矿业快报 2 0 0 4年 1 2月第 1 2期 ．W e i g h t x l Th i n ．Co l o r I n d e x x l Au t o ma t i c En d W i t h W i t h S e l e c t i o n ． Bo r d e r s x l Ed g e Ri g h t ．Li n e St y l e x l Co n t i nu o u s ．W e i g h t x l Th i n ．Co l o r l n d e x x l Au t o ma t i c En d W i t h ’ 输入公式 ‘ 判断上一行的指定位置是否有合并单元格 mg c e l l S e l e c t i o n．Of f s e t一 1， 一 7 ． M e r g e Ce l l s ‘ 判断是否为最后一行 ， 如果是则不合并下一 行的各单元 格 I f hu a nc e n g Ne xt Te x t 一 ” Th e n Ac t i v e C e l 1 ． F o r mu l a RI C1 一” 一R[ O ] C[ 一 6 ] El s e I f mg c e l l Tr u e Th e n ‘ 当上一行指定位置有合并的单元格时 执行 以下公式 I f i r o ws 2 Th e n Ac t i v e Ce l 1 ． Fo r mu l a R1 C1 一 ，， 一R[ 0 ] C[ 一5 ] ／ R[ 0 ] C[ 一4 ] R[ 1 ] C[ --4 ] * R[ 0 ] C [ 一4 ] R[ 一2 ] C[ 一6 ] El s e Ac t i v e Ce l 1 ． Fo r mu l a R1 C1 一 ，， 一R[ O ] C[ 一s ] ／ R[ O ] C[ 一4 ] R[ 1 ] C[ 一4 ] * R[ 0 ] C[ 一4 ] R[ 一1 ] C[ 一6 ] ，， En d I f 上接第 2 9 页 方式还有降低实际爆破抵抗线、 增 大孔距的效果 ， 可间接实现宽孔距小抵抗线的爆 破。 再次 ， 这些起爆方式有利于创造爆下矿石的相 互对撞条件 ， 充分利用其动能改善爆破效果。 起爆系统为主导爆索一 低密度乳化油炸药。 通 过孔 口与孔内导爆索和主导爆索相联接的导爆管 雷管实现孔问微差。 4 采用“ 充填药包” 技术控制硐室底板的后 冲效应。 所谓“ 充填药包” ， 即为在后排或可能导致 硐室底板爆后堆积， 在产生后冲的炮孔中， 适当调 低最上层大药包的位置， 并在原孔充填段 中合适 位置 离孔 口1 ． 2 m左 右处 再设置一个5 k g 小药 包。 该小药包的作用主要是 对主装药爆轰气体外 5 0 El s e ‘ 当上一 行指 定位 置没有 合并 的单元 格 时执行此公 式 Ac t i v e Ce l 1 ． Fo r mu l a R1 C1 一 ，， 一R[ 0 ] C[ 一5 ] ／ R[ 0 ] C[ 一 4 ] R [ 1 ] C [ 一4 ] * R[ 0 ] C [ --4 ] 十一6 ] En d I f En d I f 以上介绍 的是 Ex c e l 在钻 探地质编 录中的一 点开发和应用 ， 供大家参考 。 通 过 Ex c e l的 二次 开 发 ， 在 VB A 编 程 环 境 下 ， 可以很方便地进行钻探地质编录的内业整理 工作 ， 使复杂的编录整理工作数字化、 规范化。 4 总结 1 利用 E x c e l 的强大图表功能编制钻探地 质编录表， 使钻探地质编录向数字化迈进了一步。 2 钻 探 工程无 论 是在 地 表还是 井下 ， 钻探 地质编录工作 内容基本相同， 在 E x c e l 格式中修 改简单、 快捷 。 3 钻探地质编录是找矿勘探工程的一项重 要工作 ， 应用 E x c e l 进行数据处理 ， 为下一步绘制 工程剖面图， 打下了很好的基础， 与 Au t o C AD的 配合使用 ， 能够瞬间从 E x c e l 中导入编录数据并 绘出钻孔， 从而使工程剖面图的绘制实现数字化。 参考 文 献 [ 1 ] 渠晓娟． V B A 专业项 目实例开发[ M] ． 北京 中国水利水电 出 版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 王成春． 实战 E x c e l 2 0 0 2 V B A程序设计实务[ M] ． 北京 中 国 铁 道 出版 社 ． 2 0 0 3 ． 1 ～ 8 6 ． 收稿 日期 2 0 0 4 0 8 1 3 泄起阻滞作用， 增强主装药对孔口部分矿体的破 碎效果 ； 率先起爆的“ 充填药包” 所产生的短裂隙 ， 阻止主装药的长裂隙向孔口自由面充分扩展而导 致孔 口后冲及带孔现象； 有效抑制主装药对孔 口 矿体部分后冲 ， 并借助“ 充填药包” 的爆能使孔 口 部分得到充分破碎， 消除了孔 口部位易产生大块 的隐患 。 5 孔内装药结构 。大直径下向深孔侧向爆 破时 ， 普遍采用孔内不偶合 空气间隔 装药结构 ， 此结构能使孔壁压力峰值降低 ， 正压作用时间延 长， 增加爆破作用冲量， 从而有利于爆破作用控 制 ， 改善边孔爆破效果。 收稿 日期 2 0 0 4 1 0 2 0 维普资讯