凡口铅锌矿采矿工艺现状与浅析.pdf

第1 0 卷 第4 期 矿 冶 至 旦 墅 ． 星 皇 昌 摹 ； 一 文章 编 号 1 0 0 57 8 5 4 2 0 0 1 1 0 40 0 0 1 0 5 凡 口铅锌 矿 采矿 工 艺 现状 与浅析 黄 沛 生 中南大 学，长 沙 4 1 0 0 8 3 摘要 舟绍凡 廿铅锌矿采矿工艺的应用情况． 并对几种采矿工艺进行分析和评价。针 对 凡 廿铅锌 矿 的开采 技术 条 件 ． 指 出多种 采矿 工艺 并存 、 合 理 安 排其 比倒， 能 有 效地 回收 矿产资源． 提高采场生产能力， 创造显著的经济效益。 关 甓词 采矿方法；充填工艺 ； 技术经济分析 中图 分类 号 T D 5 7 文献 标识 码 A ANALYS I S 0N PRESENT SI TUAT1 0N 0F M I NI NG TECHNOLOGI ES USED AT FANKOU LEAD ZI NC M I NE HUANG Pe i s h e n g Ce n t r a l S o u t h Un i v e r s i t y，C h a n gs h a 41 0 0 8 3，Ch i n a AB S TRACTI n t h i s p a p e r ，t h e p r e s e n t s i t u a t i o n o f mi n i n g t e c h n o l o g i e s u s e d a t Fa n k o u M i n e i s d e s c r l b e d且 n d s e v e r a I mi n i n g me t h o d s a r e e v a l u a t e d I t i s p o i nt e d O u t t h a t t h e mi n e r a I r e s o u r c e s c a n b e e f f e c t i v e l y r e c o v e r e d a n d t h e m i n i n g c a p a c i t y i n c r e a s e d b y s i mu l t an e o u s u s e o f d i ffe r e n t m i n i n g me t h o d s a n d e a t a b l i s hme n t o f a p r o p e r r a t i o be t we e n t h e m f o r t h e e x i s t i n g m i n i ng co r l d i fi o r ．thu 5 ma k i n g r e r n a r k小 l e e c o n o mi c b e n e f i t ． KEY W ORDSM i n i n g me t h od ；Cu t - a n d f i l l t e c h n o l o g y；Te c hn i c a l a n d e con o mi c a l a n a l y s i s 凡 I S I 铅锌矿 是我 国 目前大型 的铅锌矿 山之 一． 自 l 5万 t 技 术改 遣 完成后 ． 已具有 日产矿 量 4 5 0 0 t 、 年产 l 5万 t 铅锌 金属量 的生产能 力， 投产 3 O多 年来 ， 依靠 科技 进步 ． 采矿 工艺 得 到 不断的 完善 和发展 。特 剐是从 2 O世纪 7 0年代 开始 ． 该 矿从 国外 引 进如 铲运 机 、 潜孔 钻机 、 装 药 车及 服务 台车等大批 自行无 轨设备 ， 促进 了井下采矿工 艺的发 展， 提 高 了生产效率 。投产初 期， 采用浅孔 留矿法和普通 充填法 ． 采 场生 产能力低 ， 只有 5 0 --6 0 t ／ d 。7 0年代 末开 始 。 该 矿 与 长沙矿 山研 究院 、 北京矿 冶研 究 总院等科研 单位 和高等院 校台作 ， 先 后试 验成功 了盘 区机械 化 上向分层充填采矿法 简称盘区开采法 、 大直径深孔采矿法 简称 F D Q法 、 盘区机械化上向 中耀 孔 充填采 矿法 、 盘 区机械化 上 向进路 分层 充填 采矿 法等 工艺 ． 各种采 矿工艺在 不同的开采 条 件下发挥 了重要的作用 。 收稿 日 期 2 0 0 1 0 6 2 ． 8 作 者 俺竹 黄 沛 生 ． 资 源环 境 与建 设工程 学院 高 级工 程师 ． 研 究生 。 维普资讯 矿 1开 采 技 术 条 件 凡 [ l 铅 锌矿属产 于碳酸盐类 岩石 中的沉积一热 液改造 型层控铅锌矿 床 。矿俸赋存 于泥盆 系中统 、 上统和石灰 系下 统石 灰岩 系中， 呈 似 层状 、 透 镜 状 、 楔状 、 帚 状 产 出。 自北 至南划 分为 金 星岭 东 区 、 狮岭 西 区 和狮岭 南三 个 矿 段。矿 体形 状复 杂， 走 向长 2 0 0 ～5 0 0 m， 倾斜 延 深 1 0 0～4 0 0 m 平均 厚度 2 0～5 0 m， 最厚达 l O O m， 倾 角一般 为 6 0 。 ～7 0 ， 局部 为 2 0 。 ～4 0 。 。矿石主 要有 用矿 物 为方铅 矿 、 闪锌 矿和 黄铁矿 ， 上部铅 锌 品位较 高 ， 向下硫 增加 ， 并 出现单 一黄 铁 矿 石 。矿石稳 固性好 。f 8 ～1 3 ， 矿 体上下盘 为灰 岩， 属 中等稳 固 ， f 8 ～1 3 ； 小部分 为灰 岩和 砂质 岩 ， 属 不 稳固．f4 ～6 极 易 冒落和 遇 水泥化 。矿石含硫较 高 ． 易结块发 热。 矿床水文地 质条件复 杂 ， 卡斯特溶 洞发育 ， 含矿 层顶部被 含水的壶 天灰岩所 覆盖 。 2采 矿 工 艺 的 现 状 从矿床 的赋存条件 来看 ， 凡 口矿 的地 质条 件复 杂， 建 矿初期 曾使用浅 孔 留矿 法 ， 因为矿 石 含硫 高且发 热 、 结 块， 放 矿较难 ， 产生 的残矿处 理相 当田难 ， 致使 大 量矿 石 无法按 时开 采 ， 采 空 区得不到 及时 充填 。 浅 孔留矿法 很早 被淘 汰。 目前， 凡 口矿 主 要是采 用普通 充填法 、 盘 区开 采 法 、 F DQ 法 。 2 ． 1 普通充 填法 主要 用于 开采不宜 采用斜坡 道相通的产 状复 杂 、 厚度 小的 孤立小矿体 ． 见 图 1 此 工艺 的 采 场结构 参 数 中段高 4 0 m， 采 场长 度一般为 矿体厚 度 ， 采 场宽度 6 ～1 0 m， 底 柱高 6 ～7 m， 拉底 巷 2 m2 m 视 采掘设备 而定 。 每分 层 回采高度 3 ～4 m， 采用 气腿 式风钻 凿岩 ， 排 距 、 孔 距均 为 0 ． 7 ～1 ． 0 m， 采用 T2 G或 小铲运机 出矿。待 出矿清 场 结束 ， 把 采 装设备 吊高 ， 然后 进 行分 层 充 填 ， 充填高 度 3 ～4 m． 充 填完成后就 可以进行 下一个循 环工作 。 2 ． 2 盘 区 开 采 法 主要 用于开采 矿量集 中、 厚 度大 、 顶 底盘形 态复 杂 的矿 体 ， 采场 垂 直 走 向布 置 ， 分矿 房 和 矿 柱 两 步 骤 回采 ． 见 图 2 。 该 工艺可 实现 无轨 回采 ， 采场 的凿岩 、 爆 破 、 出矿等 都可 实现机械化作 业 ， 现 已形 成盘 区机械化 生产作业 线 。盘 区开采法 按凿 岩 方 式 和 采场 布 置 方 式 不 同 可 分 为 盘 区水平浅孔 分层 充填 采矿法 、 盘 区 机械化上 向 中深孔 分 层 充 填采 矿 法 、 盘 区机械化 上向进路分 层充填采 矿法 。 2． 2 ． 1 盘 区水 平浅孔分 层充填 采矿法 该 工艺 采场结构 参数 中段高 4 0 m。 图 1 普通充填法采场结构 F i g 】S c h e ma t i c d i a g r a m o ／c u a n d - f i l l me t h o d 采 场长一般 为矿体厚 度， 采 场宽 8 ～1 0 m， 底 柱高 8 m， 拉底 巷 3． 4 m3 m 根据 采掘 设 备而 定 ， 分层高度 3 --4 m， 采 场凿岩采 用手持气腿 式 风钻 ， 排距 与孔距 均 为 0 ． 8 ～ 1 ． 0 m， 出矿采 用 2 m3 或 3 进 口铲 运机 ． 出矿清场 后就进 行分屠 胶结 充填 ， 胶面 强 度要 求 3～4 MP a 、 厚度 O． 5 T n以 上 ， 以便铲运机 行走 。 2． 2 ． 2盘 区机 械化 上向进路 分层 充填 采矿法 维普资讯 生 凡E l 铅锌矿采 工艺煎‘状 I L 单 位 ； I I 3 图 2盘 区开 采洁 采 场 结构 示意 图 Fi g 2 S c h e ma t i c d i a g r a m o f p a ne l m i f fi n g me t h o d 1 ～5 为矿 房编 号 该工艺 分段平巷 垂直矿体 走 向， 各 回采进路 沿矿体走 向布置 即垂 直分段平巷 ， 分矿 房和 间柱二步 回采， 从 一分段 拉底上采 ． 分段平巷 布置两个 天井 。 用于通 风 、 充填及 出矿。采 场结构 参数 采 场长度一 般为 2 5 ～4 0 m、 宽 度 4 ～6 m， 底 柱 高 8 m． 拉 底 巷 3 ． 4 m 3 m， 分层 回采 高 度 2 ． 0 ～3 ． 5 m， 采场凿岩 采用 气腿式 风钻 ， 排 距 、 孔 距均为 0 ． 8 ～1． 0 m． 出矿 和充 填的要 求 和 上述 水平浅 孔 充填法 一样。 2 ． 2． 3 盘 区机械 化上 向中深孔分层 充填采矿 法 该 工艺 的采场结构 参数与 水平浅孔分 层 充填采矿法 一样 ， 只是 采用 的 回采设备不 同 采场 的凿岩 、 爆 破 、 出矿 等都 可 实现 机 械化 作业 。凿 岩采用 HS 1 0 5型 上 向 自动 接 杆 台 车钻 凿 仰 角 8 5 。 ～8 8 。 的上 向炮 孔， 孔 深 4 ～6 m， 炮 孔 按梅 花 状排 列 ． 孔 距 1 ， 2 ～1 ． 3 m、 排 距 1 ． 3 1． 4 m， 掏 槽 区孔网一般为 1 ． 0 m1 ． 0 m， 采场边 孔距 0． 4 ～0． 5 m。为确保 边 帮平整 ， 每隔 3 ～5 m 用水 平 台车打 一个倾 角 4 5 、 孔深 3 ． 5 4 ． 0 m 的边 帮控 制 孔， 采用 N1 3 0 ／ N船 1 5 0型装 药车装 药 。利 用风压 把散装粒 状铵油炸 药压入 孔内， 采用 导爆索与毫 秒雷管 非 电复式 起爆 网络爆破 。 出矿 用 3 m] 铲 运机 ， 出矿清 场后 就进 行分层胶结 充填 ， 以此类推 ， 采 、 出、 充交 替循环作 业， 直到 采 场 回 采结 束。 2 ． 3大直 径深孔 采矿法 F D Q法 主要 用于开采 产状规整 的厚矿体 中， 采场垂 直走 向布置 ， 采 场构 成要素为 中段高 4 0 m， 采 场 长度一般为 矿体厚 度 ． 采场宽 为 8 1 0 m， 底 柱高 8 m． 拉 底层高 3 m， 出矿 进路断 面为 3 ． 4 m x 3 m． 上部凿岩 硐室高 4 m 按凿 岩设备 而定 。凿岩 采用潜 孔钻机打 1 6 5 ram炮 孔 ， 孔距 2． 6 ～ 2 ． 8 m， 排距 2． 8 ～3 ． 0 m， 拉 槽 区孔 距 、 排 距均 为 2． 0 m， 采 用乳 化 油炸 药 ． 人 工 吊装 。爆 破方 式 从原来 的单一分层爆 破发 展成为多 种联合 ① 单层 球状 药包 爆 破， 这是 典 型的 VC R法 爆 破 方 式 ， 每次爆破 一分 层， 由下 往上崩 矿 ； ②球 柱状药包 联 合爆 破 ． 在同一 次爆 破 中， 利用球 状 药包 维普资讯 矿 切 槽 。 其 余进行柱状 药包侧 向崩矿 ； ③柱 状多层 装药侧 向崩 矿 ． 在采 场 的一 头预先 拉 好切 割 槽 作 为 自由面 ． 然后 进行 多层 侧 向崩 矿， 采 用 2 n l 3 或 3 m] 铲 运机 出矿， 嗣后一 次充填 见 图 3 。 lI I I 崩 矿 柱边 蓑矿 3应 用 与评 价 图 3 VC R法 采场 结构 示 意 图 Fi g 3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f VCR m i n i n g me t h o d 各 种采矿工 艺技术经 济指标见 表 1 ． 各种采 矿方法产 量对 比见表 2 。 1 普 通法采 场布置灵 活， 作 业成本 低， 能有效 地 回收小矿 体和 边 角矿及 顶底柱残 矿 ， 约 占 近几 年来的 矿 山总采矿量 的 9％ 见表 2 ； 但是 该工 艺也存 在严 重 的缺点 ， 采 场是独立 的 ， 只有 天 井作 出 口． 人 员 、 材料 、 设 备 进 出 困难 ， 作 业条件 差 ， 除出矿 采 用铲 运机 外 ， 其余都 靠 人工 操 作， 劳动强 度大 、 设备故 障高 、 维修 困难 ． 采 场生产 能力一直 徘徊在 5 O ～6 0 t ／ d左右 。为加 快 回 收 上部 中段 历史遗 留的残矿 ． 结 束上 部 中段 的 回采 ． 今后在 回采小 矿体 和边 角矿及顶 底柱残矿 中还继续使 用普通 充填采矿 法 ， 其采 矿 比例应适 当加大 。 衰 1 采 矿 工 艺 主要技 术 指 标 Ta b l e 1 M a j o r t e c h n i c a l i l l d i e , f o r mi ,g 2 盘 区开采法 可实现无 轨作业 ， 机械 化程 度高 ． 采 矿生 产能 力 比普通 充填 法 高 1 --2倍 。 近几年来． 凡 口矿井下大部分采场都采用该法， 其采矿比例占矿 山总采矿量的 8 8 ％以上 见表 2 ， 成为 该矿最 主要的采 矿方 法 。但是 由于 受设 备 和分 层循 环时间等 因素的影响 ， 生 产能力不 可能有较大的提高， 同时也暴露了一些问豚 ①采场作业个数多， 包括采准工作面， 麓工点就上 维普资讯 黄沛 生 凡 口铅 锌矿 采矿 工 艺 现 状与 浅 析 5 百个 ， 安全 管理工 作复杂 ； ②采矿分 层数量大 ， 每年 采矿 达 2 0 0多个分 层 ， 每分 层要 层 层胶 面， 致使 水泥单耗 居高不 下， 甚 至逐 年增大 ； ③协 调 采 、 出 、 充平 衡难 度大 ， 盘 区开 采要 求分 层循 环 较 为紧凑 ， 受众 多因素的影 响， 某一 环节 出现脱节 ， 就会 影响下一 步的生 产 ； ④ 该矿经过 前几年 的开采 ． 现 基本 上都 转入 回采 间柱采场 ． 如 一3 2 0 m 南 盘和 一2 4 0 m 以 上 中段 现大 部 分都 只留 有间柱采 场， 间柱经矿房 回采震动后 ， 矿岩 结构 已受破坏 ， 加 上本 身地 质条 件复杂 ， 继 续采用盘 区分层 回采难 度就更大 ， 安全 处理 时 间长 ， 分 层周转变慢 ． 从 而影响 了采场生 产效率 。 3 F DQ法具有 作业安全条 件好 、 管 理 集 中、 劳动 强度 低 、 生 产效 率 高 、 成 本 低等 特 点。 特 别是 回采 出矿后 ， 嗣后一次充 填 ， 间柱采 场可 充尾 砂或 回填 废 石 ， 大 大 地 降 低了 充填 成本 。该 工 艺前 几年 占采矿 比例 一直保持在 2 0 ％左右 ， 但近 几年来很 少考 虑 布置 F DQ法 ， 采 矿 比例 只 有 2 ％左 右。主要是前 期采用高 阶段 崩矿 带 来 的后 遗 症， 空场 暴 露 时 间长 ， 两 帮发 生垮 落 。 影 响相邻采 场下一步 的 回采 ． 加上设备 以及 工 人操作水 平等 因素 的影 响 ， 制约 着 F DQ法 的使用 。 但 这 不是工 艺本 身 的 问题 ， 今后 只要 从凿 岩 、 炮孔 布置 、 施 工操 作 加 以改 进 ． 就 能 更好 地 发挥 F DQ 的特 点 。 表 2各采 矿方 法产 量 对 比 Ta b l e 2 C o mp a r i s o n b e t we e n t h e o u t p u t s o f d i f f e r e n t mi n i n g me t h o d * 采矿量包括回采废石量部分 4结语 凡 口铅锌矿采用 的普通 充填法 、 盘 区 开采法 、 F DQ法三 种采矿 工 艺 已经得 到不 断 的完 善 和发展 ， 工 艺技 术较 为成熟 。实践表 明， 单 一的采 矿工 艺 已经 无 法满 足 现场 的需 要 ，只有 多 种 采 矿工 艺并 存 ， 并 合理安排其 比倒 ， 才能有 效地 回收矿 产资源 ， 提高采 场生 产能力 ，节约采矿 成 本， 创造显 著的经济效益 。 参 考文献 [ 1 ] 采矿 手册 编委 会 ．采矿 手册 第 三卷 [ M] ．北 京 冶金工 业 出版社 。1 9 9 2． [ 2 ] 许毓 海 ， 等 ．凡 口铅锌 矿盘 区 机械 化 非胶 结 充填 采矿 试验 研 究 [ J 】 ．矿 冶，2 0 0 0 ， 9 1 l 一4 [ 3 ] 凡 口铅锌 矿 - 北 京 矿 冶研 究总 院 ． 盘 区机 械 化 细 砂水 砂 充填 采矿 试验 研 究 [ R] ．1 9 9 9． 维普资讯