湖南黄金地下矿山采矿方法刍谈.pdf

1 9 8 9 年 5． I {第 3期 潮南冶金 3 丁 湖南黄金地下矿 山采 矿方法刍谈 张 凤波 湖 南省 黄金 管理 局 J 合理 的采矿方 法是 衡 量矿 山技术 水平 优 劣 最 关键 的一环 ，而 采矿 场 又是组 织 矿 山生 产的最小单元。最优采准 比的采场 结 构 参 数、畅通的采矿工艺流程、先进 的 护 顶 技 术、 台理 的凿岩 爆 破参 数、适 宜 的 采场 运搬 机 具 以及 正确 的劳动 组织 与现 代化管 理 等是 提高采矿强度，改善作业条件，降低贫化、 损失，取得最佳时空效应与经济效益和社会 效益 的有效 途 径 。 一 、湖南黄金地下矿 山采矿 技术 现状 当前 ，湖南黄 金地下 矿 山开采 的 主要对 象 趄 单一石英 脉型 薄 矿体、 网脉 型 及蚀 变 破 碎 带型 矿体三 大类 ，顶 板 围岩 多 为蚀变 板 岩。从矿体倾角上划分有t缓倾斜体，如湘 西 沃溪金锑 钨型 ，倾斜 矿 体，如 黄金 洞三号 脉 金砷型 ， 急倾斜 矿体 ， 如龙 山矿一， 号 脉 的金锑 型。 另 外有三 种特 殊矿 体 即充填 料 矿的二 次开 采 ，断 层泥 复盖 下的 矿体的 强化 开采， 河床、 建筑物，道路下矿体的 “ 三下开 采” 。 以上矿体的开采技术条件总的是 烂、 薄， 贫 。沿 用 的采矿 方法主 要 有 削壁充 填 法、 尾砂 充填 法、 房柱 法及 留矿 法 ，所 占 比例分别为 5 5 ，2 0 ， 1 5 ，i 0 。 存 在 的主 要问题有 以下儿 点。 1 ． 矿房生 产 能力低 ，作业 战 线 长，管 理 困难。 x x x矿年采矿量仅 为 l 3 ． 5 1 5万 吨，计划安排 了7 D 多个采场 含矿柱、残采 作 业点 ， 每月 开动 正规矿 块 数在 4 0个 以 上，月均生产能力 2 6 0 吨。加上掘进工作 面 5 0 多 个 ，全矿 近 百个 工 作 面，分布 在 约2 公 里 。 的区 域 内工作 ，工程 质量 很 难 保证 2 ． 贫化、损失率高 x矿系金锑共 生 的低 温 热液 裂 隙 充填 破 碎 带矿 体 ，易 冒顶 抽 心，遇水 泥化 ，而近 矿 围岩 节 理 裂隙 发 育 ，弱面 结 构甚多 。 由于 采矿方 浩选 用 不 台 理 ， 当上 采高 度超过 l O 米 后 ，便 产生严 重的 冒顶 与 片 帮大 块堵 塞 等。 据统 计 ，损 失率 高 达6 O ，采场凌石混入孪 也在4 O 以上，造 成 了资 源 的极 大 浪费 。 3 ． 设备 利用低，资金 占用多 x x矿 坑 L j 全坑 大 小设 备5 0 0 多 台件，其 中 电 机 车、 装岩 机、 电扒共 1 5 0 多 台。 电机车 综 合 台班 效率 按里 程 计为 l 1 千米 ，按能 力计 为2 2 吨 电扒 台班 实际 生产 髓力 l 5 吨， 装 岩 规 仅 1 8 吨左 右。 以上没 备 的实 际生 产 能力 与额 定 能力相 差 几十倍 ， 利甩庠 很 低 而坑 口井 下机电维修人员却有1 3 0 人之多，年维 护 费 超4 O 万元，仅此项费用就 占出窿原矿总费用 的1 O ％以上。 由此可见 ， 由于矿房 生 产 能 力 低，设 备折 旧费和 维 修费所 占成 本 的 比例 是 何 等 惊 人。 4 ． 工人劳 动 强度 太 ，安 全隐患 多。 出于 实施 落后 的采 矿工 艺，充 填作 业 基 本 上是手 工化 人 均每 天需在 窄矮 工作面 搬 运5 ～6 吨 的石块砌筑，充填，效率低，强度大。 同时 由予采矿强度低，采场顶板暴露时间长，使 有的 回 采时 间长达 三 年之 久 。这 样 ，随 着 时 间的延 长 ，栗空 压 面积加 大 指未 及 时 充 填 ，将会 产 生 大落盘 事故 。尤 其 金 含 量 越 高处其 构 造破 坏就 愈严 重 ，岩 体 的秸 结 力 维普资讯 3 8 湖南冶金 C内摩 擦角 渔就 禽低 ，就 容易 出 现安 譬 事 故。 据安 全部 门统计 ，最 近 儿年湖 南 黄金 矿 山的死 亡 事故 ，8 0 是发 生在 采场 。除此 之 外 ，随 着顶板 条件 恶 化 ，二 次贫 化 及损失 亦 会 凹大，采矿成 本 亦相 应升 高 可 见 ， 出于 采矿方 法选 择不 当 ，造成 的恶 果 是不堪 设 想 的。 为解 决 上述 J 可题 ，这 几年，在 采 矿方往 试 验研究 方 面开展 了如 下 两项工 作。 1 ． 对不 稳 固缓 倾斜厚 度 2 米左 右 的矿 米 ， 采 用长锚 索预 控顶 连续分 条尾 砂充填 采 矿法 回采，矿 房 内长锚索 与短锈杆 联合 护顶， 其 跨 度 可达 9米， 月生 产 能力 达 1 2 6 7 吨， 采 矿 回 收率 9 6 ，贫化率 6 ． 7 ， 吨 矿直 接 成 本 4 ． 5 5 元 矿房 内顶 板平均 每 天 下 沉 2毫 米，最 大下沉 量为7 6 ． 5--7 9 毫米 。 2 ． 对矿体 厚度3 ～ 8 米 的不 稳 固急倾斜 矿 体， 开展 长锚 索预 控帮 分段 留矿 法 的研究 由于 采 用垂直加平 行 上 盘 围岩 的全 长 胶结锚 索加 固系统 ，并 配 合挤压 爆破 和端 部 放矿等 技术 ， 取 得 了采矿 台班 效率 2 0 0 吨， 采场 日 生产 能力 1 5 0 吨 ，损 失 率 6 ． 5 ， 贫 化 率 1 2 ， 吨矿 直 接成 本3 ． 8 4 元 的 较好 指 标。 二、几种采矿方法方案设想 由于矿体 赋 存状 况的 差 异， 尽管 开 展 了 上 述采矿 方 法试验 研究 工 作 ，但仍有 8 O ％的 矿体 采矿技 术 问题 尚未 解决 ， 急需寻 求 新的 采矿 【 艺 与设 备 为 此 ，特 提出如 下 几种采 矿 方案设 想 ， 1 ． 机械化 水平 分层 充填 采矿 法 该法的特 点 是l① 沿 矿体 走 向1 4 0 I 6 O 米划 分 矿块 ，视矿体 或 围岩 稳 固程度 在 脉 内 或脉 外 下盘 开凿坡 淹 为1 0 。 一 1 2 。 的 采 场 斜坡 道。② 采 用CT- 5 0 0 HE微 型铲 运 机 出矿 与充填 。 ③ 高分层水 平 进 路 采矿 ，斥后 千 式充填 ，采 幅宽 鏖 为矿 体 厚 度 与充 采 空 区 所 需削帮厚 度 之 和。④ 安设 液压凿岩 框架 ， 用9 O 钻机 打 6 8 米 深钻孔 ，柏 2 2 4 毫 米 小 第 S期 钻头与小药包分次定向控制爆破。⑤结构弱 而 的临时 支护 采 用管 缝式锚 杆 与砂浆锚杆 间 隔联 合支 护 此 方案的优点有①可简化采场底部结 构，取消打漏斗与切剖乎巷 的繁重作业，尽 量减少 采准 比 约 1 ／ 2。② 机械 化 采 ， 充 运搬 ， 减轻 工 人劳 动 强度 。③ 多 工作 面平 行 交叉 作业 ，提 高矿房 生产 能力，减少 同时 开 采的矿 块 数。 有 _干 IJ 于地 压控 制和加 强 采场 管 理。④ 在 已充 填 的 采 医附近水平 分 层 推进， 作业 安 全。⑤ 凿 岩、 运搬 设备 的运 转率 大 大 提 高 。 该法 的缺点 是 ① 分 次爆 破 矿石 时 需 要加垫层，以防止金属流失。②全 部干式充 填 ，破 下盘 围岩 较多。 据 测 得矿 房 日生 产 能力可达6 0 8 0 吨 ，掌 子面效比现外采矿方 法提 高4 ～ 5 倍 ，总 的贫 化率 、 损失 率 可 降低 3 ～5 ，采 准 比可 减少 一半 ， 采矿直 接成本 略有升高，但总的经济效益增加4 O ％。该采 矿 方法 正在 湘西 金 矿 沃溪坑 V I 中等 稳 固缓 倾 斜 薄 矿体 中 组织实 施 。 2 ． 混 泥土 隔 墙垂直 分蠡采 矿 法 对矿体 直 接顶 板 为0 ． 5 ～ O ． 7 米 胶体 断 层 泥 遇水 、 空气 旨膨 胀泥 化 ， 因地 表有 溪 水流过，不允许顶板陷落。而矿石是价值较 高的不稳固缓倾斜矿体。如何开采，的确也 是一个难题。笔者认为，开采此类矿体应遵 循 的原则是实现 “ 三强 强掘、强采， 强 出 开采 ，强 化顶 板管 理 ，防止 顶 板 变 形 。采取 的措 施 是 t① 矮 中段 ， 小 矿房、 窄 进 路 ， 以缩小顶 板的暴 露空 间与暴 露时 间 ， 防止 断层 泥遇水 或遇 空气 黪胀、 泥 化 ，影 响 出 矿和选矿 效 率。 ② 浅打 眼， 密打 眼、 少 装 落， 多循环 作业 ， 以保 护顶 板。 ⑧先 采 矿 柱 、砌筑 隔墙，后 采 矿房 、临 时支 护 ，斥后 充填。④采用钢管砂压支柱 以惰性砂为支 撑 体 与毛 柴，竹 笆联 合 临时支 护 ， 以提供 支 护抗 力 ，充 填 时 回收砂压 支柱 ， 以 利 复 用 维普资讯 葛 3期 湖南 黄 金地 下 矿 山采矿 方 法刍谈 3 9 3 ． 下 向分 屡混 凝土 隔 扳采 矿 法 对极 不 稳 固的 急倾斜 矿 傩 ，本身 冒顶} l_ } 『 心 ， 上 、 下 盘 近 矿 围 岩 虽 抗 压 强 度 值 夫 ， 但裂 隙发 育 ，弱面 较多 ，雨 且尾 砂充 填 困难 的矿块 ，若 金 品位较 高或 者 是与 其他有 价金 属 如 S b ，WO s ，As 等 共 生 ，矿石 总的 经济 价值 较 高时 ，宜 采 用下向 分层 混凝 土隔 板采矿 法 此 法 问 主要特 点 是 ① 矿 石 回 收率 高，贫化 取 骶。② 作业 安全 。 ③采准 进 尺少 。 但有 工 艺较 复 杂、 采矿 成本偏 高等 弊 病。 据龙 山金锑 矿试 验采 场 测算 ， 因采矿损 失 率、贫 化率 阵 低 ， 总的经 济效益 可观 。详 觅 对 比数 据 如 下。 项 目 洼眼留矿法下向分层混龌土隔板法 拟试验方案 矿 捷矿 量 ，吨 8 4 孔 ． 9 2 8 4 ． 9 2 采 矿回 收牢 ， 5 O 9 5 采矿贫化率， 4 0 1 6 出窿矿成本，元／ 吨 l 6 ． 2 0 ． 5 9 采矿1 2 ． O 6 ， 凝 混 土3． 8 8 ． 掘 进 分 摊4． 6 5 产 擅，万元 4 6 8 8 ． 5 吨矿利润，元／ 吨 5 7 ． 7 6 9 9． 2 8 节 约选矿费 ，万元 o 1． 2 5 总利调额，万元 2 3． 2 5 4 ． 4 此种方法若与微型铲 运机、采场斜坡道 配 合 使用 ，可在 节约掘 进进 尺 和提 高采场生 产 能力 等方 面显 示 出最 大 的优越 性。 三、 措 施与效益 为实现上述变革，除对各采矿方法的差 异 采取 相应 的技术 对 策外 ，现 阶段 尚须 充分 注 意其综 合配套 措施 。 1 ． 进一步提高改革采矿方法重要性的认 识。其 目的是 在合 理 解决 回采 工艺与 作业 人 员安全的基础上，实现高效率采矿 ，以最低 的消耗 获得最 大 的综 合经 济效益 ，并能 有效 地 回收矿产 资源， 改革 的过程 就 是 试 验 研 究、弃 旧创新 的过程 。 可是 ， 当前 变革 采矿 方 法 ，严重受 到旧的传 统做 法 的束 缚 。 老设 备 顺手 ， 老路子好 走 ，卅 年来一贯 制。 对采 矿工艺落后所 肚来的一系列弊端如矿房生产 能力 低 ．设备 利用率 低 ， 劳动 效率低 ，材 料 消耗 高 ，贫 化、损 失率 高， 作 业成本 高，安 全 隐患多 等 ，没 有 引 起 高度 重视 ，更没有列 入各 级领 导的 泌事 日程进 行认 真 研 究 。 因 此， 要 变革 采 矿方 法 ，必 须 先在 思 想上 统 。 ，特 别 是领导 层 均 认识 ， 只 有 这样 ，才会 下决 心 ， 花本 钱 去 解决 它。 2 ． 组织 “ 三 强” 生产 是变 革 采矿 方 法 的 重要 一环。 “ 三 强” 生 产 在难 采矿体 中的 明 显作 用 ，早 已在 有 关矿 山得到证 实 ，其核心 是解决好岩石压力与时问的矛盾。低强与高 强 给难 采矿 山所 带来 的时 间、 空 间效 应 以及 经济社 会效 益 是 截 然 不 同的。 回采 周期 长， 顶 板暴 露时 间 亦 长。 而 顶板 下 沉值 均 是 时 间、矿房空间结构尺寸、弱化系数、支护抗 力等的 函数。若 在 有效 的空 间 内， 以最 短 的 回采周 期把 矿石 采 出来 ， 将会 收到 支护工 作 量少，贫化、损失率低 ，安全感强，经济效 益显 著的效 果 ，故此 组 织 “ 三 强 生 产具 有 特 殊的意 义。湖 南黄金 地 下矿 山必须 在平 行 交 叉 作业 ，采充 支 匹 配平 衡 ，适 当集 中 生产 ，严禁 “ 广 种薄 收 以及 加 强 技 术 管 理、 落 实责 任 制度 等方 面 下功夫、 以 实 现 “ 三 强” 生产。 3 ． 逐步 提高 回采 作业 的装 备水 平 ，是变 革 采矿方 法 的必 由之路 。 目前 ，我 国黄 金 系 统除采矿工艺落后外，采矿设备装备水平亦 差 ，常 用的 机 具是 气腿 子加 风钻 ， 电扒 子、 装岩机 等， 相 当于 西方 发达 资本 主 义 国家3 O 年代 的水平。 当然 我们 要 尊 重 国情 国力 ，但 也要从 矿岩赋 存条 件 出发 ，事实 求 是 地 选择 设备，决不能卅年一贯制。 因此 ，建议在黄 金 系统 要逐 步 更换 采 掘设 备 ，推 广先 进适 用 的新技 术 ， 提高装 备水 平 。 首先 要积极 推 广采场斜坡道加微型铲 运机出矿与充填，第 二 要仿制或引进轻型液压凿岩台车、锚杆台 车 等 ，第三 ， 找 一 个适 合 于开展 无 轨 化 、 液压 化 和设备 成龙 配套 的试 点 ， 以此 推动 全 行业 维普资讯 湖南冶金 第 3期 采矿工 艺的装 备水平 的提 高。 4 ． 重 视采 空区处理 与地压 控制 。无 论 用 什 么方法开 采，都会 形成 空区。 目前 空区处 理方法 虽有 “ 充 ”、 “ 崩” 之别 ，但其 实质 只不 过 是充填 料来 源与所 波及 的范 围不 同而 已。 “ 充’ ’者 系外 米料或 削 壁 ， “ 崩 ” 者 系人 或 自然崩落顶板 ，利用其松散系数增大体 积 以充满 采空 区， 其 处理 的蜘 理属 同-- 性质 ， 只是在 充填 接顶 密度 有所 差 异。 长期残 留大 面积 采 空 匡所 造成 的危 害 与留大 量 顶底 柱、 房间 矿柱 或 砌筑 人工 矿 柱 和加 固顶 板 等 对 黄金 地下 矿 山来说 也 是 不经 济的。 特别是 随 着 矿山服务 年限的延 长 ， 开 采 深度 的增 加 ， 采 矿 范 围的扩 大 ，残 留采 空 区所 带来 的地 压活 动及 其 对安 全 的威 胁 是极 为明显 的。 因此 ， 在 选择与实施采矿方法变革方案时，应予高度 重视 同时 在开 采 前要开 展岩 石力 学 的研 究 了解岩体力学性质、地应力的大小及岩体中 的 断裂 分布 等 ，从而 确 定开 采 空 间的最 优 位 置与尺寸， 并对采场顶板下沉量进行监i町。 耍 取在矿体上盘刨造应力释 放层 ，充分利用卸 截空阍，锚索预控以及采充匹配平衡等措施 以控制地压，是关 系到采矿方法托否成功所 必须 认 真对 待的 问题。 5 ． 努力提 高地 下 采 矿主要 技术 工人 的素 质与技术水平 ，才能适 应采矿方法的变革与 发展。任何一种新的变革方案投有熟练的操 作 工人 去实施 ，都 是一 句 空话 要 改 变黄金 矿山开采的落后面貌，还必须大力进行采矿 工人 ，特别 是凿岩 、 爆破 ，支 护与运 搬 工人 的培训，或者定期举办凿岩、装运技术 表演 赛，以提高其操 作技能 。 8 ． 加 强采场 的施 工 技术 管理 ，是达 到 采 矿方法变革 目的的保证。俗语说； “ 兰分技 术 ，七 分 管理” ， 没 有好 的管理 ，再好 的 开 采技 术 方案 也不会 取 得好 的 效果 。 如施 工质 量 的好 坏 ，直 接影 响 采 场 的贫 化 、损失 指 标 与安全 因此 ，首先 必须精确圈定 矿 体 边 界 ，搞 好单 体 设计 }第二 ，严格凿 岩与 装药 质最，靠近采场两帮的钻孔要 与围岩平 行或 者 采用 光面 爆破技 术 ， 以减 少 对 围 岩 的 破 坏 }第 三 ，及 时 支护 ，无 } 芑 是 对顶板 的 “内 强 加固 或是 “ 外 补” 支撵 ，都 必须及 肘 ， 并 把 握住 时 间效 应 与 端部效 应j 第 四 ，严 格 按循环 图表组织 施 工 ，提 高 各工 序 阅 的 平 行、交 叉 系数 ，提 高纯 作 业 时 间，减 少 辅助 时 间，提 高有功效 率 ，减少 无 功损 耗 ，基 本 达到满负荷作业。 实现上述采矿方法的变革 ，j } 经 济效益 是非 常可 观的 主要 是 从提 高矿 膀 生 产 能 力 ，降低 贫化 损失 ，确保 安 全 生产三 方面 来 体现。贫化率高不仅 占用了矿井提升、运输 设备的能力，而且还 增大选矿设 备的负荷， 并 从 尾 矿中带 走一 部 分金 属 ，直 接影 响企 业 生产计划的完成 和最终经济效益。如仅就此 以 x ， x、 三 矿而 苦，每提 运 一 吨矿 废 石 费 用 为2 ． 0 2 ． 5 元 ，每处理 一 吨 原矿 的选 矿费 为2 0 元 ，多 混入 一 吨废石 就要 浪费2 3 元左 右 ，而 多 处理一 吨废 石 损失 金 属价值 为1 6 元 。按三 矿 区的年 出矿量3 3 万 吨计，每降低贫化率 l ，年节 约 1 3万 多 元j同时由于 出矿品位提高，每年尚可增加 黄 金2 0 公斤 ，精 锑5 0 吨， 白钨7 ． 5 吨 ， 增 加 产值约1 2 0 7 i 元，两 项相加，其资金效 益 达 1 3 0 多万元 ，还 可节 约 甩 电3 0 万千瓦 时 ，节 煤3 0 0 0 吨。如贫化率降低3 5 ，年效益就 更 可 观 了 。 另外，降低损失率 的经济效果 也 很 突 出。据上述三矿区资料分析，每采 一 吨 矿 石 ，所摊开拓，采准、切割及勘探费用约2 0 元，少采 一吨 矿石 的金属 价 值 为 2 4 0元 左 右 扣除生 产成 本，损 失 一 吨 矿石 要减少 利 税 1 4 0 多元。同样 以出矿能力 3 3万吨计，损 失 率降 低 1 ，可 为 国家 节约和创 造 5 0多万 元的财富。如贫化，损失各 降低 1 ，可 达 1 8 0 多 万元 的经 济效 益。 若 金黄 金 系统 贫 化 翠降低3 ，损失率 降低5 ，其经济效益是 十分 显 著 的。 维普资讯