复杂赋存条件矿体采矿方法的选择及应用.pdf

1 2 有 色矿冶 1 9 9 4年笫 5期 复杂赋存条件矿体采矿方法 的选择及应用 ， ＼ Tq - 铅锌矿 王 平 蝴 B‘ 5 摘 要 文站台矿山多年丌最宴再，列本矿狂矿体厚囊 颊如、矿岩艴定性变f 范翻均较一 祭l， 牛 下 选 择 秉 l方 均 竖岭 敦 训 ； ’ 结 ．并 提 r 神新 采 矿力 霉 关 键 词 堡 堡 堡 堡 塾 塑 望 曼 兰 雠 彳 1 矿 山开 采 简况 。 八家子 铅锌 矿1 9 7 0 年 建成投产，矿区 东西宽 3 ． 8 k in，南 北长9 ． 7 k in，其中 包 括 大小八个 矿段 ，现 已开采 的 有 红 旗 、芦 淘 北 山、东 风四个矿段 ，分 为 三 个 井 田，红 旗北 山划规 一个 井 田。 1 ． 1 红旗 北 山 ． 井田 ，位 于 矿 区 中部 ，平窿竖井 开拓 ，井 潭 3 1 5 m．井 底 标高 一1 3 5 m， 开拓 了十个 中段 ， 段高 3 0 m。 韧期 主要 开采铅锌矿体 ， 生 产能 力5 0 O t ／ d， 1 9 7 5年 始开 采硫铁矿体 ，生 产 能 力1 0 0 t ／ d 。 目前 已开 采至最深部 的 一1 2 O re 中段 生产能力 已大大 降低 。 1 ． 2东风井田，位于 矿、 区北 部 距 红 鼹竖井约 1 k m。平硐 主付井加深 部 盲 竖 井联台开拓 ，主井 提矿 ，付 井提废石，盲 井为 综合井。 主付 井均 开 拓 到 一1 7 5 m 中 段 ，盲井 由 一1 7 5 m至 一2 6 5 m。共开 拓 十 五个 中段 。主要开采 铅锌矿体 ，生产 能力 4 0 o t ／ d ， 目前 已开采 至 一1 4 5 m 中 段 ．亦 是垒矿的主要 生产 区。 I ． 3 卢 沟井 田 ，位 于矿 区 东 部，采 用平硐 盲竖井开拓，井深2 8 5 m，开 拓 九 个中段 ，该井 1 9 7 7 年投产 ，主要开采硫铁 矿体 ，生产 能力 l O O t ／ d，目前 开采 已到尾 2矿 床赋 存 条件 八 家子 多金属矿床 ，为 同生沉 积 岩浆 迭加 改造型的层控矿床 ，成矿 主 要 与 地 层、岩浆岩和怕造三 者有 关 矿 区中有北 两 、北北东和 东西组 三条主要 含 矿 断 裂 带；矿体 沿断裂 发育 富集基本 以等间距群 体 出现 ，在与断裂复合部位 又往往 出现单 独的矿体 ，在断裂走 向、倾 向的转弯部位 易发育 成较大矿 体 ，在 成矿 过程 中，含矿 流体沿 断裂 流动、随温度 逐渐 降低 ，不 同 金属矿物 分别结 晶析 出构 成不 同地段不 同 金属的 自然组 台。形 成了八家子 多金属矿 床 ，矿 体种类有 含铜铝磁铁矿 、硫 铁矿 、 硫铁 铅锌 银矿和铅锌银矿 。 该矿 区矿体 多赋存在斯裂 分支复 合部 位 ，厚 宠变化与 断裂的扩 张闭合有关 ，有 尖 灭 再 现 现 象 ， 形 态 呈 透 镜 状 ，似 层状 或 囊状。厚 爱变化范 围 22 1 m不等 ，倾 角 2 0 度--7 0 度 。铅锌矿体上盘有 明 显的燧石 白云石破碎角 砾带 ，一般 宽 0 ． j ～ 2 m， 个别地 段可达l o re，矿体 下盘 为 质瞻松散 的 白云质灰岩 。硫铁矿体顶 底橱闺岩均为 薄至 中厚 层状的遥闪石化 ，蛇 纹石化 白云 质大理石 ，都 为坚硬致 密块 状稳固性好 的 维普资讯 1 9 9 4年第 5期 有色矿冶 1 3 ‘ 岩石 ，但矿 体与围岩接 触处断续 出 现 O ． 1 一 1 ． O m 厚 压 碎 片 理 化 暗 绿 色透 闪 石 蛇 纹 石 时，稳固性差 ，开采 时易脱落 。且硫矿 石本身具有粘结 性和氧化性 ，采下矿石易 重新结块，给 回采增加很多 困难 。 由于矿 区矿体赋存 条件极为 复杂 ，采 矿方法槛 本不可 能按照 已选定的某 个标 准 型设 计，必须根据提 出的各独立矿 体的地 质 资料 选择不 同的采矿 方法。矿 山生产多 年来使 用的采矿 方法 达十几 种，有 成 功 的，也有 失败的 。下面就 把不 同赋 存条件 下较为可 行的采矿 方案 以及矿山的经验 教 训 傲 一 介 绍 。 况 3 几种 典 型 方案 及使 用情 3 ． 1 浅孔 留矿 法 此 法主要特 点是生产 工艺简单 ，工 人 易 掌握 ，生 产效率 较高 ，通风条 件 良好 。 对 一般 中小 型矿山来说 是一种经 济有 效 的 采矿 方法 ，在我矿多年的 实际开采 中，这 种方 法也 是最优先考虑 的采矿 方法之 一。 采场 构成要 素。高3 0 m，长 4 一 5 0 m 一般 矿体走 向长 ，超 fl o ra才 设问拄划 分为 两个矿 块问 柱宽 6 8m，顶柱厚 3 5m，底 柱高 普通斗 4 ． 5 一s ． O m，电 耙 结构 8--l O re。这 种方 法用于开采倾 角 5 5 度 以上 ，厚度 1 5 m以下 ，顶 底板围岩较 稳固的 铅锌矿体 效果比较好 经济 技术指标，采场生 产 能 力 5 0 7 0 t ／ d 掌子面工效 2 4 ． 9 t ／ 工 班 ，损失率 3 ． 5 ， 贫化率1 8 ． 7 ，主要使用设备Y S P 一 4 5 型7 6 5 5 型 凿岩机 j 3 0 k W 电耙。 3 ． 2全 面 法 、房 柱 法 这 两种 方法 电耙直 接进入采 场耙矿 ． 克 服倾 角缓矿石 不能靠 自重 流到底部 出矿 结 掏的弊病 。我矿一般用全面法 和房 柱法 开采 围岩较稳固 ，倾角小 于4 0 度 ，厚度 8 m以下的矿体 。 矿厚 5m以下适台用 全面法开 采 ，阶 段高3 0 m，长4 0 m，宽为矿 厚、间 柱 宽 8 m，顶 柱 3m，电耙间距 l O m。 电耙 同 室 一 般设 在 中段巷 道顶板高 度，用耙台结构 直接装 车。采准 工作 较简单 ，采场两铡设 人行通风 上山 ，有 联络 道与采场联通 I采 场 中间设切割上 山， 回采 沿切割上 山两 铡 全面或阶梯推进 ，据顶板岩石稳 固情 况 留 不规则纳 矿柱，采下矿石用 电耙耙 入漏斗 或 溜 井 。 矿厚 5～ 8m适台用房柱法开 采 。阶 段高3 O m，采场长度为矿体走 向长 、采 场 高为矿厚 ，矿房宽 1 O 一 1 5 m，跨 度 8 1 2 m，矿房 与矿房 间根据顶 板岩石和矿石 的 稳固程度 留 44m、 33 m 或带状 矿 柱。采准工作与 全面法相 比只 是多 几条 矿 房横向巷道。 回采工作亦从切 割 上 山 开 始 ，相邻矿房可 同时进 行 回采 ，分两层进 行 ，先采下 层 ，采上层 时在留 矿 堆 上 凿 岩 髓 回采 工作面推进 ，在矿房 两侧留规 则的不连续矿柱 ，矿柱间距 81 5 m。 经济技术指标 ，生产能 力5 0 7 O c 1 ， d ， 掌子面工效 1 2 t ,／ ／ 班 ， 损失率 5％，贫 化 率 1 3． 8 。 3 ． 3分段 采矿法 分段 采矿 法也是一种较为有效 的采矿 方法 。适 用于开采倾角5 5 度 以上 ，项底板 围岩 较稳固的 中厚 以上矿体 。主要 特 点是 回采工作在分段凿岩巷 内，作业 较安全 I 中深孔落矿 ，采矿强 度大I采矿 工艺较 简 单 ，管理方便 采 场l构成要素 ，采场 沿走 向布置 长3 0 一‘ 4 0 m，阶段高3 0 m，分段 高 9 r fl ，问 柱 宽 8-- l O m，底 柱高 l Z m，一 般 不 留 顶 柱 。 采切回采工作 ，在矿 体走 向两端设人 维普资讯 1 4 有 色矿冶 1 9 9 4年笫 5期 行通风 天井 ，每两 9 m垂高沿矿体 底板 开 掘分段凿 岩巷 ，底层凿岩巷 兼 做 切 铷 平 巷 、切 割天井布置 在矿房 ～ 侧。 底部 结构 如矿厚 需双 排斗则布置 在脉 内、如 其能布 单排斗 则将耙道布置在 残盘 昧外 ，诵 斗间 距 6 m。在开凿切割 天井 的同时形 廓其 下 部漏斗 ，其他漏斗超 前 回采工作 线 I一 2 个漏斗 的距离 ，用 中深孔 扩漏拉切割层 。 切 害 l 槽形成 后 ，利用Y z 一9 O 型凿 岩 机 在 分段凿 岩巷 中打上 向扇形 中掇孔 ，以切割 槽为 自由面 分次侧向挤压爆破 ，每次 爆破 4一 G排 。根错 情况也 可整个矿 房一次爆 破 。如邋矿 石稳同性较差 ．渭绩锚支护加 固凿 岩巷道 ，以保 证凿岩爆破 工 作 的 安 全。上 部采场 的} 1司柱和底柱 ，一般 随下部 采场 的 脚采 同时 回收。 3 ． 4 缫 力 运 搬 采 矿 法 本 法的特点是凭借炸 药爆 破能量 把矿 石抛离矿体一段距离，并带动能位能使崩 落矿石 在采场底扳上滑行 、滚 动 一 段 距 离，解 矿 体倾角缓 ，矿 石 自流 困难底板 托矿 问题 ，适 用于开采倾角3 0 嚏一5 5 度 围 岩 较稳 固的中厚 以上矿体 。 采 场结构 与分段 采矿 法基本相 同、底 部结构亦 用 电杷漏斗结构 ，只 是凿 岩巷 道 由水平巷 改为 滑矿体 底板的斜上 山，落矿 孔 为垂直斜上 山的上 向扇形 中漾孔 ，在施 工中深孔时注意底盘孔的布置，要使爆破 后的底板尽 量平 整 ，回采 结束时用水冲驯 底板 ，基 本 司 ’ 阻出净采 场 中的残矿 。 4 几种 变形 方案 ‘ ． 1 沿倾斜底盘 漏斗 采矿法 此 法适 用于矿岩不 稳 ，倾 角5 0 度以 下的缓倾斜 中厚 以上矿体 的开采。 采场 结构 比较 简 ，采场 长为矿体 两 中段} 斜长 ，宽 睫为 矿体走 向方 向 ，可 连 续 回采 ．上 下 段留 柱 一 5 r 1 3 ，底部 出矿为 电耙道 结构 ，电耙道 辩矿 体 颅斜布 置在底盘艨 外 ，采场高为 厚 。 采切 回采工 作。为适应矿 体底板起伏 不平 ，先沿矿体底板拉切割凿 岩中坑， 然 后依抛矿体倾 角布嚣底盘倾鹅耙道 ，倾 角 不宜超过3 5 度 ，用斗井高度调 整 耙 道 倾 角。耙道 两侧一般 布置交错 漏斗 。每 个矿 体依据走 向长平行 布置 两条或多 条倾 斜把 遭 。回采 时在切割 中坑凿扇形 中深孔 ，在 底部开一个切割天井 ， 自下而上落矿 。分 次落矿一般每次崩落 一个漏斗 的 爱- 矿 范 围，崩 落矿石 由漏斗放 出一部分 ，留一 部 分在采场 ，为下 次爆 破形成 挤 压 爆 破 条 件 ，也 可 暂时支撑疆板 岩石 不她入采场。 扩漏 和底板切胡层超前蛹落 线 l一 2个斗 距完成 ，避 免矿 体底板暴露 积 过大 而 l 起 冒落 。采场全部崩落后开始 大量 出矿 ． 放矿 时应先 从最上 部的斗开始 ，约 放出该 斗应 放矿量曲 一半 时，开始放第二斗j第 二斗 放一半时 ，开 始放第 三斗 ，逐斗进行 下去。 以此法达 到均 匀放矿 ，可 以使顶板 塌 落的 围岩 与崩落的矿 石的交界线随放矿 的进行呈较 均匀的直线平行 下降，减少放 出矿石中的废 石混入。另外也可 以采取 大 爆 破将采场全 部炮孔一次起爆 ，但爆 破前 补偿空间要开够。 此 法的特点1采矿 工 岂与分段法 相似 ，工人易掌握 ； 2工人在凿岩巷 内作业 ，安叠性好 3 中澡孔一次落 矿，顶板岩石稳固与否均可。岩石好可空 顶 ，岩石不稳 固随崩矿 塌落亦只能覆盖在 矿层上 ，只要掌握好 各斗均 匀放矿 ，可 以 控 制废石 混入 4 电耙道倾 角可不 与 矿体倾 角相同，用漏斗 高度调整 ．布置 采 准 工 程 较 灵活 见 图 1 。 4 ． 2电耙端部 出矿崩落法 此法适用于嗣岩不稳固中厚以上矿体 的开采 ，矿体倾 角不 ，适用性较强 。 维普资讯 1 9 9 4年第 5期 有色矿冶 1 5 圈 1 1一『 l J 段巷 遭 2一 馏矿井 3一斜 道 4～- 盘鲷 _ } 5一 中沆 篙 岩巷 8一 中深 孔 非 i 0 一 卫 q 2 2～ 、 ， r。j 3 段 曲 巷 j一 ． “ 6一 { 【 j 一 采场 卅走 向布览 ，长度 3 0 4 O m，阶 段 高 0一l 0 m，分 段高 81 2 m， 见 2 采准 回采 ．每 个采场一端设 一条行 人 通风 井， 间隔 8一 l m垂高掘 一条 分段 黼 岩 出 旷巷 道 ，各分段巷 道在人井一例有 分 支溜井与主溜井 相接 ．或直接通 到 F部中 段巷道 ，如 器是缓倾 斜矿 体 可以将主溜井 改为 电耙道 回采时在凿岩 内 i 置垂直上 向扇形 中潍孔 ，向一侧挤压 鬃破 ，每次爆 破 2一 _{ 排。出矿在凿岩巷另一 删用撮斗 式 乜把 将 矿 入 溜 井 ．岩 石 应 能 自然 冒 落覆 盖在崩落矿石 } 部 ，否刚要强 制崩 落 ⋯ 。 L豁 ， ’ 段 采完所转 入下 一 分段继续 叫采 。 回采 连续进 行不 留问柱和顶 底柱 该方案的特点i出矿进 路中用撮 斗式电耙代替无轨 自行设备来实现端部工 作 I h J 出妒 ，采用覆盖岩 _ F 放矿理 论控制 出 矿 f 2黼岩巷即 是 矿 巷，采准工作量 少 ；在巾小型矿 山中应 用此法开采 围岩不 稳固矿体 是值 得推 广的。 4 ． 3留矿垒 面法 采 场构成 与留矿 法基 本相 同，只 是在 回采 时采场 中多设一个辅助 电耙 ，本矿主 要 用此 法开采 硫铁矿体 ，以解决 硫矿石结 块 问题 。 底 部 电耙道内只设 一个斗 与切割层相 通 ，采准结束后 ，掘进 割 巷拉 切割层 ， 此 时辅助 电耙在切割水平 把采下矿石耙入 漏斗井 放入耙道 ，再 由耙道 中的主电耙耙 入溜井装 车，遇有大块在 耙道 破碎 。随回 采高 度上 升 ，把辅助 电耙 移到上层联络道 - 1 1 ．辅助 电耙l豫向漏斗集 中矿石外 ，还 可 超到平场 的作用 ，减轻采场准 备工人的劳 动强 鏖。大量放矿 时辅助 电耙再随放矿 F移 ，此时 由于 空顶 高度越来越高 ，工 人 不 】 j 进 入采场作业 ，女 删 线断绳 ，可用 抛 射器抛绳牵 G l 祀 线 至 端 部 接 绳 见 图 8 0． 井 L J ● 图 ， 邀 讲 孽崩 一 ． ， 一 ～ ～ ● 1， 维普资讯 1 6 有色矿冶 l 9 9 4年第 5期 此法特点 1采准 工程 少 ，采准 时 间短 I 2采场矿石 用 电耙 运搬 ，克服 了硫矿石在 采场结块放不 出来的弊病 ，减 小采 下矿石 量损失， 3上 下 移 动 电 耙 ，准 备工作 量大。 5 经 验 与教 训 5 ． 1采矿方 法的选 择是 一项 很 复 杂 的设计 工作 ，涉及 的因素 很多 。除坚持 安 全、高 效 、经济 的原则外 ，结合本矿 山实 际也是 很主要 的条件。对于大 多数中小型 有 色矿 山来说 ，由于矿体赋存条件复 杂 ， 客观上存 在着不利于 实现大规模机械 化连 续开采 作业的弊病。 我们的做法是从适 合 中小型 矿山矿床开采 的留矿法 、全面法 、 分段法 等采矿方案 的技 术更新改造手 ， 融 和先进 设备 ，改进结构 ，研究制定适合 不 同赋存 条件 矿体开采 的采矿 方法 5 ． 2 在作采矿 设计前 ，设计 人 员 对 提交的地 质资料要 了解掌握 ，然后根据顶 上 接 7页 参考 文献 [ 1] 国外金属矿 山 * P24 ～ 3 4 1 9 90． 5 P 2 9 P31 ～ 36 1 9 g0． 11 P3 7～ 4 0 P28～ 3 7 19 91． 1 2 P37 ～ 41 P3 4～ 42 1 9 92． 9 P3 7～ 40 P24～ 29 1 99 3． 3 P20 2 4 P 2～ 10 1 9 93． 1 0 P5 3 58 底盘 围岩 的稳定性 和矿 石的物理 特性确 定 采矿方案 ，避免 因采矿 方法 选择不 当，造 成损 失。该矿在 开采 硫铁 矿初期对硫矿石 结块性认识不 足 ，仍 以矿 山传 统的留矿法 开采 ，结果 采场 留矿 重新 结块 或压 实在底 板 ，难 以放 出，损失 率高达5 O 以上 。后 期改用限 制矿石在 采场存 留时间或电耙直 接 在采场耙矿 的采矿 法 ，效 果就 比较好。 5 ． 3 工 人的技术素质是 设计的 采 矿 方案能 否实现的关键 因崇 。对工人 的岗位 技术培 训非常重要 ，使 之对采矿工艺 的垒 过程有 一定 的了解掌 握。这样工人 在生 产 当中不仅能按工艺要求准 确操 作 ，而且 可 以在 实践 中对采矿方案 中的不 足之处提 出 意见 ，使 采矿 方案更合理有效 。 5 ． 4从该矿 目前 的采矿 水 平 看 ，振 动 出矿 技术 应该是本矿和类 似矿 山今后工 作 中努力推 广的先进 技术 ，不仅 可提 高采 场 出矿 能力 。而 且在硫铁矿矿体 的开 采中 对于克服矿石结块不 宜流动的弊病大有宜 娃。 P3 9 46 19 94． 4 P24 28 [2] 解世俊主编矿 床地 下开 采理 论 与实践冶金工业 出版社1 9 9 0 ． ] 2 [ 3][ 美 国] P ． G张伯伦等2 1 世 纪的采矿技 术 第 十五届世界采矿大会 论 文选 集 冶金部矿 山司 1 9 9 2 [ 4][ 法 国]J ． P． 勒诺勃 尔深海 海底多金 属结核矿床开采远景 “同上 } 1 1 7 0 1 l 1 1． i．．4 O g 9 3 3 9 9 9 9 g 9 9 ．．9 l 1 9 g 1 1 1 I 维普资讯