甘肃加鑫矿业以地工区矿体开采.pdf

S e r i a l No ． 5 55 J u l y ． 2 0 1 5 现代矿业 M0DERN MI NI NG 总 第5 5 5 期 2 0 1 5 年 7月第 7期 甘肃加鑫矿业以地工区矿体开采 术 易洋来 薛小蒙 黄土龙 1 ． 湖南辰州矿业股份有限责任公司； 2 ． 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司； 3 ． 金属矿 山安全与健康国家重点实验 室； 4 ． 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司 摘要 对甘肃加鑫矿业有限公司的开采现状、 存在的问题进行了分析， 结合公司扩大生产规 模 ， 提 出将现有的浅孔留矿 法改为上向倾斜分层废石充填采矿法， 并对改进的采矿方法、 回采顺序、 结构参数、 回采及充填工艺等进行了叙述。以期在确保回采安全的前提下， 提高矿石的回收率， 延 长矿 山的服务年限。 关键词 采矿方法采空区处理上向倾斜分层充填法 合理地选择采矿方法是确保矿山正常生产的关 键⋯ ， 为避免地表塌陷 ， 保证 回采作业的安全性 ， 充 填采矿法得到广泛 的应用。 甘肃加鑫矿业有限公司地处甘肃省甘南州合作 市 ， 原是一个开采多年的私营矿山， 矿山的生产能力 为 2 5 0 t ／ a ， 2 0 0 9年被湖南辰州矿业股份有限公司收 购后 ， 扩产为年采矿石量 1 5万 t 的中型矿山。矿山 分成两个工区 以地工区以采矿为主 ， 中段 4个 ， 分 别为 3 1 9 0 ， 3 1 6 0 ， 3 1 3 0 ， 3 1 0 0 m中段 ； 拉布寨卡工 区以开拓探矿为主， 现有 3 0 5 0 ， 3 0 0 0 m两个中段。 以地工区以浅孔留矿法和上向水平分层废石充 填采矿法为主， 采场出矿采用重力放矿和人工运搬 ， 中段运输为 1 ． 5 t 机车牵引翻转式矿车。由于矿脉及 围岩不稳固， 空场法回采的矿块 出现了垮通地表的情 况， 导致大量废石流入采场 ， 增大了矿石贫化率大 ， 另 外顶 、 底 、 间柱的留设 ， 造成了大量的矿石损失。 以地工区矿脉厚4 IT I ， 倾角 7 5 。 ， 走向长2 k m， 矿 石不稳 固， 但 围岩 的稳 固性 比矿脉好 。矿 区海拔 3 0 0 0 m以上， 降雨量小， 植被生长困难， 不允许地 表塌 陷。通过 分析论 证 ， 认为 只能选 择充 填采矿 法 j 。充填采矿法有上 向分层充填采矿法 ， 下 向分 层充填采矿法， 由于下向分层采矿方法成本较高 ， 且 井下温度过低 ， 混凝土凝 固时间长 ， 出矿能力受到限 制 ， 所以选择上向分层充填采矿方法为宜 ， 并将分层 调整为倾斜分层。 1 上向倾斜分层充填采矿法 上向分层充填采矿法适用于价值较高、 矿石上 “ 十二五” 国家科技支撑计划项 目 编号 2 0 1 1 B A B 0 7 B 0 1 。 易洋来 1 9 8 2 一 ， 男 ， 副总 经理 ， 工程 师， 4 1 9 6 0 7湖南 省怀化市 沅 陵县官庄镇 。 2 8 下盘岩石中等稳固或稳定性较差 ， 矿石较稳固的急 倾斜矿体 ， 是提高矿石 回收率 ， 降低矿石贫化率 的有效途径 。 1 ． 1 回 采顺 序 由于开拓工程 尚未完成 ， 因此各 中段 回采只能 采用从上往下的方式 ， 即从 3 1 9 0 3 1 0 0 m中段 ， 同 一 中段采用从两端向中部竖井后退式 回采。 1 ． 2采矿方案 1 矿块结构参数。矿块沿矿脉走向布置， 矿块 长 4 5 m， 宽度为矿体水平厚度 ， 高度为中段高度 ， 即 3 0 1 1 3 ， 不留顶、 底柱， 采用钢筋混凝土替换顶底柱。 2 采切工程。在矿块下盘距矿体下边界 6 1T I 处掘进脉外运输平巷 ， 在 中段脉外运输平巷每间隔 1 5 m垂直矿块掘进 3条本 中段 出矿和下 中段充填 穿脉平巷 ， 在每条穿脉上距矿体上盘 3 1T I 处掘进充 填天井 ， 贯通上中段穿脉， 兼 顾充填与通风 ， 在穿脉 内矿体上盘掘进沿脉平巷 ， 作 为回采 自由面。采切 工程量见表 1 。 表 1 采切工程 m 3 凿 岩爆破。以沿脉平巷为 自由面进行 回 采 ， 右侧扩刷 1 i n ， 作为下部中段钢筋混凝土板假顶 的托台。采用 Y T 2 8钻机凿岩 ， 孑 L 径 3 6 mm， 2 岩石 硝铵炸药 ， 导爆管雷管起爆。单次回采高度 1 i n ， 出 矿后立即充填， 并进行下一次回采 。 4 出矿 。主要采用人工 出矿， 由于 回采作业 易洋来薛小蒙等 甘肃加鑫矿业以地工区矿体开采 2 0 1 5年 7月第7期 面倾角约 4 5 。 ， 故 回采矿石会 自动滚落到顺路 天井 一 侧 ， 人工将矿石耙进顺路溜井装入矿车 ， 经出矿穿 脉和脉外运输道运 至竖井 ， 提升人选厂原矿仓 。也 可采用 2 J P B - 7 ． 5小型电耙耙矿。 5 充填。分为钢筋混凝土假底浇筑和采场 内 废石非胶结充填 ， 在有钢筋混凝土假底浇筑段 ， 必须 先下放混凝土进行胶结 ， 然后再充填废石。充填料 从上中段运入 ， 通过充填天井进入采场 。 6 回采。从沿脉平巷开始逐步形成倾斜 回采 面 ， 为降低矿石贫化损失 ， 采用竹胶板预制成两侧及 下部均为挂接的单个部件 ， 回采爆破前 ， 将竹胶板铺 设于斜面上 ， 将爆破矿石与充填废石隔离开来 ， 也使 矿石 自动滑向顺路天井 。 7 地压管理。回采过程 中的顶板安全通过临 时木支柱或煤矿用 的液压支柱进行维护， 实际操作 中可进行试验确定 ， 两帮则视情况进行锚杆和钢筋 网加 固， 8 技术经济指标 。见表 2 。 表 2 技术经济指标 上向倾斜分层充填采矿法示意见 图 1 。 2充填 系统 建设 拟从井下掘进一套废石溜井通地表原堆浸渣边 缘 ， 溜井在各个中段设置放矿闸门两个 ， 一个可 向该 中段矿车放堆浸渣 ， 另一个 向下一个 中段溜井放堆 浸渣 ， 向下部 中段的放矿闸门采用电动液压闸阀 ， 集 中控制 ， 通过 电话系统进行调度 。 图 1上向倾斜分层充填采矿法 1 一 阶段脉外运输平巷 ； 2 一矿块出矿及充填穿脉平巷 ； 3 一充填天井 ； 4 一顺路架设 出矿及人行天井 ； 5 一 矿脉 ； 6 一 充填体 ； 7 一沿脉平巷 作 回采 自由面 ； 8 一 钢筋混 泥土板 3 结论 1 本采矿方法可以解决空场采矿法矿石贫化 率高 、 回收率低 ， 克服了上向水平分层充填采矿法工 人劳动强度大 ， 出矿能力小的问题 。利用堆渣充填 ， 解决了地表环境的污染 。 2 用钢筋混凝土板替代原生矿柱， 大大提高矿 石回收率， 获得利润为 5 3 ． 5 6 8 0万元， 经济收益可观， 同时也减少了资源浪费， 延长了矿山的服务年限。 参考文献 [ 1 ] 朱 大鹏． 分 层 充填采矿 法 的应 用及优 化 [ J ] ． 现 代矿 业， 2 0 1 2 8 8 - 1 3 ． [ 2 ] 张亚东， 蔡嗣经 ， 徐泰松 ， 等． 罗河铁矿 开采 由崩落法 改为充填 法的效益分析 [ J ] ． 金 属矿山 ， 2 0 1 3 1 1 1 1 4 ． [ 3 ] 周 旭 ， 阳雨平 ， 王赔 明， 等． 上向水平 分层 充填法的优化研 究 [ J ] ． 矿业快报 ， 2 0 0 8 8 6 3 -6 6 ． [ 4 ] 杨庆雨 ， 梅 日新 ， 郭树林 ， 等． 铲运机脉 内转层 出矿工 艺在 上向 水平分层 充填采矿 中的应用 [ J ] ． 现代矿 业， 2 0 1 1 1 1 6 5 - 6 7 ． [ 5 ] 胡树 军， 蔡建华 ， 黄 寿元． 上 向水平分层 充填 采矿 法在龙 王江 金矿的应 用[ J ] ． 现代 矿业 ， 2 0 1 3 9 7 0 - 7 1 ． 收稿 日期 2 0 1 5 一 D 4 ． 1 6 上接第 1 9页 参考文献 [ 1 ] M u n e o h o r i ， J u n o e h i r o K u b o ．A n a l y s i s o f p r o b a b i l i t y a n d r a n g e o f a v e r a g e s t r e s s i n e a c h p h a s e o f h e t e r o g e n e i t y ma t e r i a l s [ J ] ． J o u rna l o f t h e Me c h a n i c s a n d P h y s i c s o f S o l i d s ， 1 9 9 8， 4 6 3 5 3 7 - 5 5 6 ． [ 2 ] T a n g C A ． N u me ri c a l s m u l a t i o n o f p r o g r e s s i v e r o c k f a i l u r e a n d a s s o c i a t e d s e i s m i c i t y[ J ] ． I n t e rna t i o n a l J o u rna l o f R o c k Me c h a n i c s a n d Mi n i n g S c i e n c e s ， 1 9 9 7， 3 4 2 2 4 9 - 2 6 1 ． [ 3 ] 唐春安． 岩石破裂过程 中的 灾变 [ M] ． 北京 煤炭 工业 出版社 ， l 9 9 3． [ 4 ] 陈永强． 非均 匀材 料有 效 力 学性 能和破 坏 过 程的 数值 模 拟 [ D] ． 北京 清华大 学， 2 0 0 1 ． [ 5 ] 梁正 召． 三维条件 下的岩石破 裂过程 分析及 其数值 试验 方法 研 究[ D] ． 沈 阳 东北大学 ． 2 0 0 5 ． [ 6 ] 曹文责 ， 赵 明华 ， 刘成学． 基于 We i b u l 1 分布 的岩石损伤软 化模 型及其修 正方 法研 究 [ J ] ． 岩 石 力 学 与 工程 学报 ， 2 0 0 4， 2 3 1 9 3 2 2 3 - 3 2 3 1 ． [ 7 ] 唐春安 ， 刘红元 ， 秦四清 ， 等． 非均 匀性 对岩 石介质 中裂纹扩展 模 式的影响 [ J ] ． 地球 物理学报 ， 2 0 0 0， 4 3 1 1 1 6 ． 1 2 1 ． [ 8 ] 王学滨． 材料缺 陷对岩样 变形局部化 影响 的数 值模拟 [ J ] ． 岩 土力学， 2 0 0 6， 2 7 8 1 2 4 1 1 2 4 7 ． [ 9 ] 王 学滨 ， 潘一 山． 加 载速度 对 随机缺 陷岩样 破 坏过程 的影 响 [ J ] ． 岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 7 z 1 3 4 9 3 ． 3 4 9 7 ． [ 1 0 ] 王来责 ， 赵娜 ， 初影 ， 等．不 同面积 载荷作 用下的岩石 试 件破裂数值模 拟 [ J ] ． 沈 阳建 筑大 学 学报 自然科 学版 ， 2 0 0 7 6 4 4 47 ． [ 1 1 ] 李宏艳．煤 岩物理力 学性质与 冲击倾 向性 关 系[ J ] ． 煤矿 开 采 ， 2 0 1 1 3 4 3 - 4 6 ． [ 1 2 ] 谢和平 ， 彭瑞 东， 周宏伟 ， 等． 基 于断 裂力 学与损伤 力学 的岩 石强度理论研 究进展 [ J ] ． 地 下 空间 与工 程 学报 ， 2 0 0 4 6 1 0 7 6． 1 0 81 ． 收稿 日期 2 0 1 5 - 2 4 29