凡口铅锌矿深部矿床开采方法的探讨.pdf

第 2 2卷 2 002生 第 5期 l O 月 矿 业 研 究 与 开 发 MI NI NG R D Vo l _ 2 2 No ． 5 Oct ． 2 0 o2 文章编 号 1 0 0 5 2 7 6 3 2 0 0 2 0 5 0 0 1 5 0 3 凡 口铅锌矿深部矿床开采方法 的探讨 黄沛生， 罗周全 中南大学 ， 湖 南 长沙4 1 0 0 8 3 摘 要 根据凡 口矿深部矿体的开采技 术条件 ， 提 出了5种 采矿方案。经过技 术经济指标比较和分 析 ， 并考虑凡 口矿 的现有采掘设备及采矿 工艺技 术， 参考国内外同类矿山的开采经验 ， 为实现高效 、 低耗 和安全开采的 目标 ， 推荐凡 口矿深部 开采可试验应用盘区机械化 高分层充填采矿法。 关键 词 凡 口矿 ； 深 部 开 采 ； 采矿 方 法 ； 探 讨 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 文献标识码 B A Di s c u s s i o n on t he M i n i n g M e th od f or De e p Or e De p os i t i n Fa nk ou Le ad Zi n c M i ne HUANG Pe i s he n g，L UO Zho u q u an C e n t r a l S o u t h U n i v m ’ s i t y ，C h a n g s h a ， Hu n a n 4 1 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Fi v e mi ni n g s c h e l n e s a r e p r o po s e d b a s e d o n t h e mi n i n g t e c hn o l o g i c a l c o n di t i o ns o f t h e d e e p o r e b o dy i n Fa nk o u L e a d Zi nc “Mi n e ．Af t e l ’ a c o lnp a r i s o n o f t e c h ni c a l a nd e c o n o mi c a l i nd i c e s a n d c o n s i d e r ． i n g t h e c u r r e nt l ni n i n g e q u i p me n t a n d mi n i n g t e c hn ol o i n t h e mi n e，t h e p a n e l me c h a n i z e d h i g h s l i c e c u t a n d一 l l mi n i n g me t h o d i s r e e o l n l n e n d e d t o b e t e s t e d a n d a d o p t e d f o l ’ mi n i n g t h e d e e p o r e b o d y ．w i t h a r e f ro’o n c e t o e x p e r i e n c e s o f s i mi l a r f o r e i g n mi n e s，i n o r d e l ’t o a c hi e v e t h e t a r g e t s o f hi g h e ffic i e n c y，l o w c o s t a n d s a f e t y ． Ke y W o r d s F a n k o u Mi ne， De e p mi n i n g， M i ni n g n l e t h o d， Di s c u s s i o n 凡 口铅锌矿深部矿 体和上部矿体 的形态 、 产状 都存在较大的差异， 上部主矿体为急倾斜厚大矿体， 而深部主矿 体厚度 变薄 ， 倾 角 变缓 ， 尤 其是 s h 2 0 9、 s h 2 1 4矿体 ， 大部 分为缓倾 斜倾 斜 中厚矿 体。这 类矿体如利用上部矿体开采所采用的采矿 1 艺进行 回采 ， 则 有效率低 、 成本 高的问题 。因此 ， 必须寻求 新的采矿方法 回采该类矿 体， 以达到 高效 、 低耗 、 安 全的 目标。 l 深部地质与开采技术条件 1 ． 1 深部地质概 况 深部揭露地层共 5层 ， 自新 至老 为泥盆系上统 天子岭上亚组 、 中亚组和下亚组 、 泥盆系中统东岗阶 和下阶 ， 岩相属浅海相和滨海相 ， 岩性为厌岩央白云 岩 、 砂 岩、 页岩 ， 具体有条带瘤状灰岩 、 白 云质 灰岩 、 鲕球 粒灰岩 、 白云岩 、 石 英粉砂岩 、 钙质 页岩等 王 要含矿层位 为天 子岭 中业组 D t “ 、 F亚组 D t 和东岗岭阶上亚阶 D t ， 矿石类型 为黄铁铅锌矿 和黄铁矿。 矿区褶皱构造 较复杂 ， 以北西向凡 口复式倾伏 阳斜为主体 ， 横跨 其上的次级褶皱有安岗背斜 、 田庄 向斜、 狮岭背斜、 曲塘背斜、 金星岭背斜、 铁石岭背斜 等。 矿区断裂构造极 为发育 ， 按走 向方位可分 为北 北东 向 、 北 东向 、 北北 西 向 、 北 向东 向 主要发 育于 金星岭 等 4组 ， 其中北北东 、 北东向断裂联合控制 金星岭一狮岭一狮岭南主矿带 ， 而北北 西向 、 北北东 向断裂控制了西矿带。 深部水文地质条件较 上部生产地段简单 ， 属以 裂隙允水为主 、 含水层 直接进水的中等类型。由于 深层 含水层水压较大 ， 岩石软弱破碎部位 在井 巷工 程揭露初期 ， 可能出现一定规模的涌水 ， 并可能对工 程的稳定性造成一定 的影响。 1 ． 2 深部开采技术条件 收稿 日期 2 0 0 2一O 5一l 8 作者简介 美沛 ， } | 1 9 6 4一 ． ， J 、 I 如海 I } 人， 。 级 I ． 帅 ． 泼坝 主 要从 J } 采矿技 术研究 维普资讯 1 6 矿 业 研 究 与 开 发 第 2 2卷 狮岭深部矿体主要赋存在 F ， 断裂下盘， 深部主 矿体为 s h 2 0 9 a 、 s h 2 1 4 a 、 s h 3 2 a 、 s h 2 1 0 a 、 s h 2 1 7 a ， 其 中 以s h 2 0 9 a 和 s h 2 1 4矿体规模最大。s h 2 0 9 a 矿体赋 存在 F ， 一F 1 o 2 断裂 下盘 ， 东 岗岭 阶上亚 阶层状 白云 质灰岩夹生物碎屑瘤状灰岩中， 呈缓至中等倾斜似 层状产出。矿体走向长 1 3 5 0 m， 走向为北东或北西 1 O 。 左右， 倾向东， 倾角为 2 5 。 一 5 3 。 ， 一般 4 5 。 ， 厚度 4 3 8 m， 最大4 6 m， 平均 1 3 ． 7 4 m 。赋存最低标高北 为 一 6 5 2 m， 南为 一1 5 4 m， 向北侧状 。在 2 0 3线以北 出现稳定的单一黄铁矿带。整个矿体平均品位为 P b 5 ． 2 9 ％ ， Z n 8 ． 8 5 ％ ， S 9 2 ． 0 8 ％ 。 s h 2 1 4 a 矿体位于 s h 2 0 9 a 矿体之上， 赋存于 F 断裂下盘 ， 天子岭组 下亚 组鲡状及 核形 石灰岩 中。 该矿体规模和形态变化较大 ， 依附断层处矿体厚度 膨大 ， 远离断层急剧变薄 ， 以至分枝尖灭。走向为北 东 1 0 。 4 0 。 ， 倾向东， 倾角 2 5 。 一 5 9 。 ， 一般4 4 。 左右。 控制走 向长度为 1 0 0 0 m， 厚 6 8 6 m， 最厚 9 8 m， 平 均厚 2 3 ． 2 8 m。赋存标高 ⋯ 3 5 6 5 9 9 m。该矿体 中穿插的单一黄铁矿厚度不等， 呈多条存在于黄铁 铅锌矿中， 黄铁铅锌矿与单一黄铁矿的矿石量比为 4 ． 7 21 。矿石平均品位为 P b 4 ． 7 4 ％， Z n 7 ． 9 9 ％， S 3 0． 3 0％ 。 深部近矿围岩为较完整的岩体 8 1 O ， 但在 西部 一 5 0 0 m标高以下出露砂页岩， 部分围岩稳固 性极差。s h 2 1 4 a 矿体顶板为 F 断层控制 ， 断层下盘 1 O一 2 5 m， 矿石呈松散 、 碎 裂状 ， 稳 固性差 ， 易 冒顶 、 跨塌。 2 国内外倾斜 中厚矿体开采方法概述 倾斜中厚矿体的开采一直是矿山开采中的一大 难题， 国内外开采的此类矿体多为矿岩稳固和中等 稳固， 且无 自 然性。目前我国浅部倾斜中厚矿体一 般采用房柱法 、 底盘漏斗分段空场法 ， 其次为充填法 和崩落法。我国刘冲磷矿采用平底结构分段空场 法 、 银洞子 多金属矿采用底盘漏斗分段空场法 、 铜 山 铜矿采用爆力运矿分段空场嗣后充填法 、 陕西银矿 采用预切顶爆力运搬分段采矿法 、 黄砂 坪铅 锌矿采 用水平干式充填法 、 三 山岛金矿 采用 点柱上 向分层 充填法等 ， 一般采用中深孔落矿 、 电耙或装运机及铲 运机出矿。生产能力 1 2 02 0 0 t ／ d ， 损失 率 1 0 ％ 一 2 O ％ ， 贫化率 8 ％ 一1 5 ％。 国外缓倾斜倾斜中厚矿体的开采， 主要采用 房柱法 、 分段空场法 、 分段充填法和崩落法。但由于 全面实现机械化和无轨化开采， 技术装备先进； 同时 在地压管理和采场顶板维护等方面也采用了先进技 术和设备， 使劳动生产率大大提高， 平均达到 2 O一 5 O t ／， 工班， 盘区生产能力高达 8 0 0 1 0 0 0 t／ d 。如赞 比亚巴路巴铜矿采用底盘漏斗分段空场法， 瑞典马 尔姆贝格特铁矿采用天井深孔爆力运矿空场法 ， 德 国德累斯勒重晶石矿 、 爱尔兰塔拉铅锌矿 、 加拿大洛 克邦镍矿等采用分段充填法， 印度英萨博尔铜矿采 用房柱充填法以及芬兰科塔蒂镍矿采用分段崩落法 等。 3 采矿方法选择 凡 口铅锌矿上部矿段 一3 6 0 m中段 以上 ， 主 要是使用普通分层充填 法 、 盘 区机械化上 向分层充 填采矿法和大直径深孔采矿法。 根据深部矿床的贮存条件 ， 参考国内外矿山的 开采经验， 结合凡口铅锌矿深部已形成的斜坡道开 拓系统 ， 提出如下几种采矿方法 方法 I普通分层充填采矿法； 方法 Ⅱ盘区机械化上向中深孔 或浅孔 水平 分层充填采矿法 ； 方法Ⅲ 盘区机械化无底柱分段充填采矿法 ； 方法 Ⅳ 盘区机械化上 向深孔水平分层充填 与 分段充填采矿法 ； 方法 V 盘 区机械化爆力运矿分段空场 嗣后充 填采矿法。 采矿方法的选择是矿山一项复杂的系统工作， 对于上述提出的5种采矿方案， 其中普通分层充填 采矿法只适宜于开采深部零星小矿体或小分枝， 而 对于缓倾斜倾斜中厚矿体的开采， 后 4种采矿方 法均可采用， 但各有优缺点。如生产能力大、 成本低 的方法， 其贫化损失往往偏高， 而贫化损失少的方 法， 其生产效率低、 成本较高、 安全性较差。选择哪 一 种采矿方法， 除了要考虑矿体的开采技术条件外， 还取决于矿山的装备和工艺条件 。 从凡口矿深部矿体的开采技术条件来看， 其深 部缓倾斜一中厚矿体形态复杂， 分枝复合现象普遍， 赋存于断层附近的矿岩破碎、 松散、 稳固性差， 矿体 顶底板不平整， 矿石品位高， 含硫量大， 有 自然发火 的可能， 矿体中夹有经济价值不高的单一黄铁矿石， 下转第 4 4页 维普资讯 矿 业 研 究 与 开 发 第 2 2卷 统”、 “ 货物资料管理子系统” 和“ 配载专家子系统” 。 “ 船舶资料管理 子系统 ” 、 “ 货物 资料管理子 系 统” 主要是完成船舶及 其货 物资料 的录人 、 查 询 以 及为配载专家子系统提供基本信息。 “ 配载专家子 系统” 包括专 家 系统 、 图表输 出、 报表查询及系统维护等模块 。其系统框图如附图所 示 人 机 接 口 数 据 廛 理I 甩 话 i 虿 司 I l 知识 库管 理 数据库 l 船型档案库 2货物库 3批 量编成 表 图形输 出 附 图系统框 图 其功能是充分利用已有的船期、 船型信息 、 货物 运输信息， 通过人机交互， 快速制定出货船的配载方 案， 为工班作业计划的制定和装船作业提供依据。 同时， 系统将最终由计算机生成的配载方案以配载 m ● _ 卜 - _ 卜 。 ◆● _ 卜 。 ◆-“ 4 - -- _ 卜 。 ◆-◆。 ◆- ◆。。 ◆。 ◆-- ◆。 ◆-◆。◆。 ◆- ●_ 上接第 1 6页 地下水丰富， 有岩溶裂隙存在。如采用盘区机械化 爆力运矿分段 空场嗣后 充填 采矿法 开采 ， 由于深部 矿石的安息角为 4 5 。 ， 而且含硫量高达 3 0 ％ ， 将 会造 成很大的贫化损失 ， 矿石会 出现溜不下来 的现象 ， 因 此该方案不宜采用。盘区机械化无底柱分段充填采 矿法可实现分段回采， 甚至2 3 个分段同时回采， 生产能力大， 工人在凿岩巷道中凿岩， 使用遥控铲运 机出矿 ， 安全可靠， 且能适应矿体形态的变化， 中段 生产年限将缩短， 经济效益显著。但是该方案采准 工程量过大， 而且贫损指标较高， 这对于矿石品位高 的凡 口矿来说 ， 资源损失严重 ， 而且需要配备遥控铲 运机， 因此该方案不宜采用。盘区机械化上向水平 分层充填采矿法在凡 口矿上部开采的生产实践 中得 到了不断提高， 工艺较为成熟， 生产能力大， 贫损指 图和配载方案表的形式输 出， 可 以极 为直观的表现 出货物在船舱 的摆放情况。具体内容如下 1 标题栏 船名 ， 目的港 按顺序列 出 ， 计划 装载量 ； 2 正视 图 画出各舱 的示 意图 ， 标 明各舱 标 号， 票号 ， 目的港 ， 所放货物 的名称 ， 重量 ， 数量 ； 3 俯视 图 画出各舱的示 意图 ， 标明各舱舱 口 的长 宽 高 ， 以及整船长 ， 各舱的长 宽 高 ； 4 货物剖面图 各船舱堆放货物的剖面图， 标 出货物间隙， 堆放层高， 标明垫料、 加固方法； 5 注意事项。 5 结 语 系统投运后 ， 物流速度与质量 ， 装船效率和船舶 装载量得到了有效提高， 船舶在港 口停留时间和操 作人员完成配载方案的时间也有了缩短； 并加强了 码头与出厂中心的数据共享。因此系统设计达到了 预期效果 ， 并具有一定 的推广价值。 参考文献 [ 1 ] 符曦． 系统最优化及控制[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 5． [ 2 ] 陈桂卿． 船舶货运 [ M] ． 大连 大连海运学 院出版社 ． 1 9 9 1 ． 标低 ， 对矿体形态变化适应性强 ， 用于深部缓倾斜一 倾斜中厚矿体的开采 ， 预计能取得良好的经济效益。 因此， 该法仍可作为深部矿体开采的主要采矿方法。 4 结 论 根据凡 口矿床的开采技术条件， 单一的采矿工 艺已不能满足现实的需要 ， 只有多种采矿工艺并存 ， 才能提高矿山效率。为满足深部开采生产能力的需 要， 实现高效、 低耗安全的目标， 从国内外类似矿山 的开采经验来看， 只有采用机械化程度高的采矿方 法。根据凡 口矿现有 的采掘设 备 ， 综合盘 区机械化 上向分层充填与分段充填采矿法的特点， 对于深部 缓倾斜中厚矿体 的开采 ， 推荐采用盘 区机械化上 向 中深孔高分层充填采矿法进行试验。 维普资讯