红泥坡铜矿缓倾斜薄矿体采矿方法的选择.pdf

I SSN 1 67 1 2 9 00 CN 4 3 1 3 4 7 ／ TD 采矿技术 第 1 3卷 第 1期 M i n i n g Te c h n o l o g y，Vo 1 ． 1 3 ， No ． 1 2 O 1 3年 1月 J a n ．2 o 1 3 红 泥 坡 铜 矿 缓 倾 斜 薄 矿 体 采 矿 方 法 的 选 择 赵永峰 兰 州有 色冶 金设 计研 究 院有 限公 司 ， 甘肃 兰 州 7 3 0 0 0 0 摘 要 缓倾斜 薄矿体的开采在 国内外一直是一个难题。针对红泥坡铜矿开采技术条件 ， 选择 适合 红 泥坡铜 矿 不 同厚度 矿 体 的预 切 顶 房 柱 采矿 法和 长 壁崩 落采 矿 法 ， 研 究得 出 2 种采矿法具有安全 系数高、 采场生产能力大、 回采工效高、 损失贫化率等优点， 证明该 2种 采矿 方 法 的选择 在红 泥坡 铜矿 是 经济合 理 的 。 关键 词 缓倾 斜 ； 薄矿 体 ； 房柱 采矿 法 ； 长壁 崩 落法 ； 采矿 工 艺 1 矿 山概 况 2 采矿 方法的选 择 凉山矿业股份有限公司红泥坡铜矿隶属 四川省 凉山彝族 自治州会理县绿水乡管辖 ， 矿 区面积 5 ． 2 8 k m。 ， 位于会理县城 2 2 0 。 方 向， 直线距离 6 4 k m， 交 通方 便 。 红泥坡金矿设计开采对象包括 C u 一1、 C u 一2 、 C u 一3 、 C u 一 4号 矿 体 ， 总 矿 石 量 3 3 2 3 3 3 共 1 3 2 9 ． 0 1 0 t ， 矿床 C u平均品位 0 ． 6 1 ， C u金属 量 为 8 0 9 1 9 t ， 设 计 矿 山生 产 能 力 为 1 0 0 1 0 t ／ a 3 0 3 0 t ／ d 。矿体产状 与地层基本一致 ， 总体产状 平缓 ， 矿体倾 向南西 ， 倾角 1 0 。 ～2 0 。 。其中 C u 一2号 矿体局部倾角偏陡 。主要矿体赋存标高 1 1 8 0 I n以 上 。矿体 总 体走 向为 南 北 向， 倾 向西 或 东 ， 倾 角 1 0 。 ～2 0 。 ， 个 别段 大 于 4 5 。 。 矿 床 主 要充 水 、 含水 层 的容 水 空 间特 征 为 裂 隙 含 水层 带 ， 其 勘 探 类 型 属 第 二 类 ； 充 水 、 含 水 层 带 与矿层基本为同一体 ， 属直接接触 ， 充水方式为 直接充水矿床。矿区主要充水含水层和构造破碎带 含 水性 为微 弱 一弱 ， 局部 为 中等 ， 水 文 地质 条件 中等 复 杂 ， 其复 杂程 度 属 于 第 二 型 。故 红 泥 坡 铜 矿 床水 文地质勘探类型属第二类第二型。 矿床成因属火山～沉积变质型铜矿床 。矿体总 体 上相 对较 连续 。矿石 的 体 重 为 3 ． 1 t ／ m。 ， 硬 度 系 数 厂 一6 ～8 ； 石英钠长片岩体重平均为 2 ． 7 8 t ／ m。 ， ．厂 一5 ～ 6 ； 石 榴 角 闪黑 云母 片 岩 的 体 重 为 2 ． 8 8 t ／ m 厂 一4 ～6 ； 黑云石英钠长片岩 等的体重为 2 ． 8 t ／ m。．厂 一3 ． 5 ～5 ． 5 。经 比照 ， 矿 岩 石 的松 散 系 数 为 1 ． 5 ， 自然 安 息 角 为 3 9 。 。矿 岩 不 是 特 别 稳 固 ， 有 时 需进行支护。 根据该矿矿体较缓 、 厚度较薄 、 矿岩由不穗至中 等稳固、 地表允许崩落等开采技术条件 ， 可供选择的 采矿方法主要是空场法 、 崩落法、 充填法 3大类 。该 矿区矿石品位总体上不高， 矿体总体呈缓倾斜产出， 埋藏又深 ， 矿山不设选矿厂 ， 矿石专供该公司已建的 选厂 处理 。如 采用 充 填 采 矿 法 ， 则 充 填料 来 源 及 输 送比较困难 ， 增加投资和充填成本 ； 而对于缓倾斜矿 体 ， 比较合适的方法有空场 型的房柱采矿法或壁式 采矿法 ， 其采矿效率较高 ， 工艺较为简单 ， 但如果顶 板围岩不太稳 固时其安全性就受到影 响， 合理地确 定采场和矿柱的尺寸就 显得尤为重要 。就全矿而 言 ， 全矿矿体的综 合平均厚度为 4 ． 3 2 m， 经筛选和 比较 后 ， 确定 采用 的采 矿方 法有 2种 切顶 中深 孔房 柱采矿法、 长壁式崩落采矿法。 3 采 矿 方 法 工 艺 3 ． 1 预 切顶 房柱 采矿 法 3 ． 1 ． 1 矿块 结构 与参 数 当矿体倾角 1 O 。 ～2 O 。 、 厚度大于 3 I n尤其是大 于 6 I n时 ， 可采用 预 切顶 房柱 采矿法 3 r r l 左 右无需 采 用预 切顶 。沿 矿体 走 向 布 置盘 区 ， 盘 区 长度 为 1 2 0 m， 每个盘区由 2个矿块组成； 盘区按矿体倾角 斜长为 5 8 ～1 1 5 m， 阶段高度为 4 0 m， 分段高 2 0 m； 盘区矿块内预留 4 m 间柱， 顶底柱各 3 m， 矿房 内留 3 m3 m或 3 m 间隔点柱 ， 点柱 间隔 8 ～9 I 1“1 ； 盘 区 内布 置 矿 石 溜 井 ， 溜 井 间距 1 2 0 1 T I 5 8 ～ l 1 5 1 T I ， 如 图 1所示 。 3 ． 1 ． 2 采准切割工作 2 采矿技术 采准 工 作包 括 开 掘沿 脉 分 段 巷道 、 铲 运 机装 矿 横 巷 、 通 风 井 、 溜 矿井 、 无 轨 斜 坡道 联 络 巷 。切 割工 作 包括 开掘 切 割拉 底 巷 和 切 割槽 。采 准 、 切 割平 巷 采用 L C I 2 2 B型全 液压 凿岩 台车凿 岩 ， 通 风井 、 溜 井采 用 Y S P ～4 5型上 向式 凿 岩 机 凿 岩 或专 用 天 井 钻 机 。 Ⅲ一Ⅲ I v一 Ⅳ l 一 沿脉运输巷 2 一 穿脉运输巷 3 一 采准斜坡道 4 一 矿石溜井 5 一 分段运输巷 6 一 分段联络道 7 一 切割平巷 8 一 切割上山 9 一 切割短穿 l 0 一 底柱 l l 一 点柱 1 2 一 闻柱 l 3 一 锚杆 图 I 预切顶房柱采矿法 3 ． 1 ． 3 回采工作 在 矿体厚 度 大于 6 m 情 况 下 ， 矿 房 回采 分 为 2 个分层进行。首先 ， 回采紧靠顶板的上分层 ， 上分层 采高 2 ． 8 ～3 m， 采用 L C I 2 2 B型全液压凿岩台车 钻凿 炮 眼 ， 人 工 装 炸 药 、 导 爆 管 起 爆 ， 至 少 进 行 3 O mi n通风 后先 行 严格 检 查 顶 板 和 处 理 浮 石 ， 必 要 时 向顶 板 打上 1 ． 8 ～ 2 ． 2 m 深 的锚 杆 进 行 支 护 ， 然 后 可用 AC Y一2型铲运 机 出矿 ， 回采 时 在 矿 房 内 留出 间 隔矿柱 ， 间隔 矿 柱 的尺 寸 为 3 m X 3 m 或 3 m， 循环 作业 直 至上分 层全 部采 完 。此后再 利用 上分 层 作 为空 间 ， 仍 采用 原设 备 回采 下分 层 ， 同样应 按原 位 留出 间隔矿柱 。出矿块 度≤4 5 0 mm。 采场 通 风 选用 J K5 8 2 №4 ． 5型局 部 扇 风 机 。 新鲜 风流 从一 侧通 风天 井进 入下部 回采 分段 巷道 后 再进入回采工作面， 污风从另一侧通到上分段巷道 后经 主风 井通 往地 表 。 3 ． I ． 4 矿柱 回采及 空 区处理 视矿 体 与 围 岩 的稳 固 程度 ， 对 于 间 隔矿 柱 尽 量 回收一部分或再尽量缩小其规格 ， 间柱一般情况下 不予 回收 。底柱系在 回采下 中段矿 柱时再一并 回收 。 盘 区 回采 后 形 成 的空 区一 般 采 取 多种 方 法 处 理， 可以将开拓 、 采准 的废石通 过铲动机 回填 于空 4 o ． 0 o 0 0 0 0 O 0 o 区 ， 再经 自然 塌落 或封 闭 的办 法 处理 ， 或 者 直接强 制 崩落顶板围岩充填于空区。 3 ． 2长壁式 崩落 采矿 法 3 ． 2 ． 1 矿块 结构 与参数 当矿体倾角在 1 0 。 ～2 0 。 、 厚度在 3 r n左右时 ， 可 采用长壁式崩落采矿法。沿矿体走 向布置盘区， 盘 区长度 为 1 2 0 m， 每个 盘 区由 2个 矿块 组 成 ， 盘 区按 矿 体倾 角 斜 长 为 5 8 ～ i 1 5 m， 阶 段 高度 为 4 0 m， 分 段高 2 0 m； 盘区矿块 内不 留间柱及顶底柱 ， 矿房 内 作 业面 安置 3 ～5 个 钢 点柱支 架 ； 盘 区内布 置矿石 溜 井 ， 溜井 间距 1 2 0 mX 5 8 ～1 I 5 m， 如 图 2 所 示 。 3 ． 2 ． 2 采准切割工作 采准工作包括开掘沿脉分段巷道、 铲运机装矿 巷 、 通 风井 、 溜 矿 井 、 无 轨 斜坡 道 联络 巷 。切 割 工 作 包括开掘切割拉底巷。 采准 、 切 割平 巷 同 样 采 用 L C I 2 2 B型 全 液 压 凿 岩 台车凿岩 ， 通 风 井 、 溜 井 采 用 YS P一4 5型 上 向 式凿 岩机 凿岩 或专用 天井 钻机 。在 采 区的一侧 自分 段 巷道处 向上 掘进 通 往 上 分 段 的上 山作 为 切 割 巷 ， 作 为起始 回采 的 自由面 。 3 ． 2 ． 3 回采 工作 回采 工 作 是 在 上 山切 割 巷 开 始 ， 采 用 I C1 2 赵 永峰 红泥坡铜 矿缓倾斜薄矿体采矿 方法．的选择 3 2 B型全 液压 凿 岩 台 车 钻 凿 炮 眼 ， 人 工 装 炸 药 、 导 爆 管 起爆 ， 至 少进 行 3 0 mi n通风 后 先行严 格 检查 顶 板 和 处理 浮 石 ， 必 要 时 向顶 板 打 上 1 ． 8 ～ 2 ． 2 IT I 深 的 锚 杆 进 行 支 护 ， 然 后 可用 AC Y一 2型铲 运 机 出矿 ， 距 矿 区边 界 隔 1 ． 5 IT I 架 设 一 排 钢 支 架 ， 支 架 间 距 r Ⅲ 1 ． 5 ～2 1T I 。每采 一 个 分 条 后 按 1 ． 5 m 的排 距 架 设 钢 支 架 。达至 5排 后可 以将前 两 排 的钢支 架绑 上钢 绳后利用铲运机拖拉 回收钢支架， 撤柱后可以致顶 板 围岩崩落 。边采边架支架边撤支架边崩落顶板， 循 环作 业 。落 矿块 度≤ 4 5 0 mm。 Ⅲ 一 Ⅲ 1 一 沿脉运输巷 2 一 穿脉运输巷 3 一 采准斜坡道 4 一 矿石溜井 6 一 分段运输巷 6 一 分段联络道 7 一 切割平巷 8 一 切割上山 9 一 钢支架 图 2长壁崩落采矿 法 采场 通 风 采 用 J K5 8 2 N o 4 ． 5型 局 部 扇 风 机 ， 新 鲜 风流 由穿脉运 输 巷道 经人 行通 风天 井进 入下 部 分段巷道 ， 再 经过采场上 山进入采 场， 清洗 工作面 后 ， 污风 经 由采场 上 部 分 段 回风 巷 道 回到上 中段 穿脉 运输 巷 道 。 2种采 矿方 法 的主要 技 术经 济指 标见 表 1 。 表 1主要技术经济指标 指标名称矿块 J ／ 生产 t ／ d 能 ／ 凿岩 m／ 4 结 论 对倾角为 1 0 。 ～2 0 。 、 厚度小于 5 r n的缓倾斜薄 矿体 的开采 ， 在 国内外一直是一个难题。红泥坡铜 矿矿体倾角缓、 厚度薄 ， 矿石无法 自溜 ， 人工扒运劳 动强度大， 生产效率低 ， 通过对红泥坡缓倾斜薄矿体 采矿 方法 的研究 ， 得 出 以下结论 1 采 用 预切 顶 的 方 法 和 长 壁 崩 落 采 矿 法 ， 工 作面沿伪倾斜方 向布置工作面， 采用中深孑 L 凿 岩爆 破铲运机 出矿， 采场生产 能力大 ， 采矿工效高 ， 使矿 山能完 成 1 0 0 1 0 t ／ a的生产 要求 ； 2 采用 预先 锚 固顶板 或 人 工 钢支 柱 ，减少 了 在工 人 暴 露 空 区作 业 的 时 间 ， 减 少 了 安 全 事 故 的 发生 ； 3 有 效 降低矿 山损 失贫 化指 标 。 因此 ， 对于红泥坡铜矿缓倾斜薄矿体 ， 采用适合 不同厚度矿体 的预切顶 中深孔房柱采矿法、 长壁式 崩落采矿法是经济合理的。 参考文献 [ 1 ] 范赞军 ， 张果， 肖木 恩． 倾 斜极薄软 破矿体壁 式削壁崩 落采 矿法研究E J ] ． 矿业研究与开发 ， 2 0 1 1 ， 1 1 3 4 - 6 ， 1 0 ． [ 2 3 王来军 ， 薛 田喜 ， 陈 涛， 等． 缓倾 斜薄 矿体采 矿方 法的研 究 [ J ] ． 黄金科学技术 ， 2 0 0 3 ， 1 1 3 4 4 4 7 ． [ 3 ] 黄胜生． 国内外缓倾 斜中厚矿体采 矿方法现 状[ J ] ． 矿业 研究 与开发 ， 2 0 0 1 ， 2 1 4 2 l _ 2 4 ． [ 4 ] 张伶年． 某矿倾斜薄矿床开采技术研究 与应用 [ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 1 0， 1 0 5 4 - 6． [ 5 ] 张伶 年 ， 尹彦波． 急倾斜极 薄矿 脉采矿 方法优选研究[ 刀． 采矿 技术 ， 2 0 1 0 ， 1 0 3 2 9 3 0 ， 5 8 ． E 6 ] 采矿设计手册 编委会． 采矿设 计手册 [ M] ． 北京 中国建筑 工程出版社 ， 1 9 8 6 ． [ 7 ] 解世俊． 金 属 矿 床地 下 开 采 [ M] ． 北 京 冶 金 工 业 出版 社 ， l 9 9 2 ． 收 稿 日期 2 0 1 2 1 O 一 1 8 作 者简介 赵永峰 1 9 7 7 一 ， 男， 甘肃 临洮人 ， 工程师 ， 硕士研 究生， 现 从事 矿 山与 井巷 设计 工作 ， E ma i l z h a o w i n d 1 2 6 ． com