河西金矿的采矿方法的优化选择及力学分析.pdf

[ n 河西金矿的采矿方法的优化选择及力学分析 芰 水 ，周李腾 招远市河西金矿 ， 山东 招远 2 6 5 4 0 0 摘要 金矿 开采工程有深部采矿和浅部 采矿 ， 河西金矿属于前者。 在选择 采矿 方法是起 到非常大的作用的是控制地 压。 我们首先要做的事研究分析矿区的地质情况， 以此为基础， 参考周围类似矿山开采金矿如何实际生产， 然后分析充 填采矿法采矿的影响因素如采矿结构参数、 进路充填体和充填作业方式等， 最后将如何优化的建议提出来。 关键词 采矿方法 ； 充填 ； 力学分析 ； 数值模拟 ； 中图分类号 T D8 0 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 5 0 6 5 2 0 1 6 2 0 0 1 4 3 2 Op t i m i z a t i on s e l e c t i on an d me c ha ni c al a na l y s i s o f t h e mi ni n g me t ho d o f t h e Hex i Gol d Mi n e J lANG Sh u i ．ZHOU L i t en g T h e He x i Go l d Mi n e o f Z h a o y u a n ， Z h a o y u a n 2 6 5 4 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e g o l d mi n i n g p r o j e c t h a s t h e d e e p mi n i n g a n d t h e s h a l l o w mi n i n g ． a n d t h e He x i G o l d Mi n e b e l o n g s t o t h e f o r m e r ． The c hoi c e o f mi ni ng me t hod s i s t o p l a y a ve r y l a r g e r o l e i s t O c on t r o l t he g r o un d pr e s s ur e ．W ha t we s ho u l d do fir s t a n a l y s i s of g e ol og i c a l c ond i t i on s ，o n t he ba s i s o f r e f e r e nc e t o s i m i l a r m i ne s a r ou nd t h e g ol d m i n i n g t o t he a c t ua l pr od uc t i on， t h e n a n a l y s e s t he i n flu e nc i n g f a c t or s o f fil l i n g mi ni n g me t hod mi n i ng mi n i n g s t r uc t ur a l p a r a me t e r ，s u c h a s fil l i ng a nd fi l l i ng o pe r a t i o n mode ， fina l l y， how t o op t i mi z e t he pr o po s als ． K e y wo r d s m i n i n g me t h o d ； fi l l i n g ； me c h a n i c a l a n a l y s i s ； n u me r i c al s i mu l a t i o n ； 1 河西金矿岩石稳 定性 的地质背景 矿体地层特征 河西金矿位于沂沭断裂带东侧， 华北板 块胶辽地块之胶北隆起西北部 ， 区域内地层相对比较简单， 有发育的断裂结构， 岩浆岩比较多。 在该区域的北部小庄家村西有新生代古近纪五图群朱 壁店， 但是分布的范围比较小， 这儿的岩石主要是含砾长石 砂岩 、 硬砂岩和粘土质砂岩 ， 区域分布比较广泛的是新生代 第四纪地层 ， 该层的主要成分是松散堆积物， 丰富的砂金矿 主要分布在松散堆积物中， 河漫滩相和河床相冲积物底物最 为丰富⋯。 对于北东向断裂构造来说 ， 该组构造区发育最好 ， 我们 将焦家断裂带主千断裂按照规模和其与金矿的关系进行划 分 ， 其为 I 级控矿构造 ， 其中 Ⅱ级控矿构造的是主断裂下盘 支断裂 ， 位置在望儿山断裂和灵山沟一北截断裂区域 ，Ⅲ级 控矿构造是剩余的次级断裂。 2 开采技术条 件 矿体赋存条件 对工作共圈详细的勘察可以将矿体群 分为4个层次， 为 I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。 紧靠在主裂面下面是 I矿 体群， 这一矿体群中主要是黄铁绢英岩化碎裂岩带和黄铁绢 英岩化黄岗质碎裂岩带 ， 该矿体按圈定的层次只有 I矿体 ， 占有总 资源 量 8 9 ． 7 7 ％的资源储量 。 开采预设计的范围是-5 0 0 m以下 ， 在这个范围内，I 号矿体有5 8 0到9 6 0 m的走向长度 ， 该矿体的形状主要是呈 似层状 、 大脉状， 特点主要是分枝复合 、 膨胀夹缩和无矿天 窗等， 基本上和主裂面有相似的产状， 走向是3 0度， 倾角是 1 5 到 3 0 度 ， 方向倾北西。 收稿 日期 2 0 1 6 - 1 0 作者简介 姜水， 生于 1 9 8 8 年， 男，山东招远人， 本科， 助理采矿工程师 研究方向 采矿。 工程地质条件 在主裂面上面主要由娟英岩化花 岗质 碎裂岩构成 ， 在强度上面比较低 ， 属于半坚硬岩石 ， 其 中强 度较高的是矿体中的黄铁娟英岩化碎裂岩、 黄铁娟英岩化 花岗质碎裂岩， 饱和单轴抗压强度的强度平均有 5 8 ． 1 5 到 7 8 ．2 0 MP a ， 单独样品中的最低有 5 4 ． 1 4 MP a， 岩石属性上来 说 属于坚 硬与半坚 硬岩 石 ，Ⅱ号 、Ⅲ号 矿体顶 板 由黄铁 娟英 岩化花岗岩构成 ， 在强度上较高， 饱和单轴抗压强度平均在 5 7 ．5 6到 1 1 4 MP a ， 单独样品中的最低有5 3 ． 7 9 MP a ， 属于坚 硬 岩石 。 3 采矿 方法的优化选择 在工程开采的深浅上来说， 河西金矿属于深部采矿， 在 选择采矿方法是起到非常大的作用的是控制地压 ， 该矿选择 采矿方法是上向进路充填。以矿山地质实际情况为依据， 分 析对进路充填体和充填作业面的影响因素 ， 对如何优化进路 充填法提 出建议 。 充填体强度的影响。 充填材料与矿岩从强度上有非常大 的差别 ， 充填体的强度对于传递和吸收围岩应力的作用有着 一 定 的影 响 。 由此可知，强度高的填充料或者胶结填充是更好地选 择。 如果选择胶结填充， 那么矿山应力大且岩石容易破碎的 位置 ， 应当使用充填料浆的浓度更大或者使用的充填体强度 更高。 并且充填接顶的高度要更高。 采充转换时间。充填应当在采矿完成后立即进行， 这样 才能及时的支撑围岩和矿体 ， 使得在没有充填体约束时围岩 的变形更小。 如果我们充填花费很长时间， 就是使得围岩更 快的移动变形 ， 对于围岩软弱破碎的岩体更加严重， 这会影 响地表岩移滞后期。 充填体作用力分析。 在采场中将充填体 充入后 ， 充填体会沉降、 凝固， 首先发生的作用是静止水平 产生侧压力， 提高了充填体的强度 ， 慢慢的黏聚力会变大、 趋稳。 充填凝固后会有一个被动作用力产生， 这个力可以抵 2 0 1 6 年 1 0 BT世界有色金属 1 4 3 l 盏 咖 抗 自身压缩变形， 这样可以使围岩变形减轻。 矿体的倾角平 均有2 5 度 ， 这正好可以主动的让胶结填充体起到作用。因 此 ， 上向进路胶结充填采矿法是值得提倡的。 从矿深开采实 际条件出发 ， 对其静止侧压力适当提高， 如果分层开采的高 度达到3到5米，中段的高度达到 5 0到7 0米，应当采用大 值。我们应当把胶固粉的作用量加大 ， 这样可以使充填体的 被动作用力充分发挥作用。 4 上向进路充填采矿法的岩石力学分析 采用上向进路充填采矿法进行采矿时运用回采进路完 成回采， 这就需要回采进路、 联络巷道、沿脉平巷等状态保 持良好 ， 这能够较好的保证安全生产 ， 提高回收率。 回采进路周围岩体的应力分布特征。 在回采进路中有压 力作用在进路顶板中， 这种压力分布呈波状， 推进方向是沿 着进路， 在推进的过程中同时前进的还有顶板压力波。 在回 采进路中， 上方位置应力降低， 前方和后方区域应力升高， 远 处原岩应力逐渐恢复。进路回采方式对应力分布的影响。 在 上下紧邻的2个分层中， 会有不同的进路布置， 因此会有差异 很大的岩石力学产生。 一般情况下， 结构的稳定极限取决于 在上下分层回采进路中成菱形交错分布所引起的特殊应力。 相邻进路间的回采方式对应力分布的影响。 各分段有进 路平行回采、 单进路单侧回采、 单进路双侧回采 、 双进单采 和双进双采等回采方式。 查阅类似的模拟回采和实际回采可 以知道， 采用平行回采时在回采进路的周边产生的应力是最 大的， 在联络道部位是会相互产生影响。因此， 在回采时， 我们要隔一采一， 并且相邻开采时要有一定的距离超前， 回 采工作在各个回采工作面形成斜线阶梯状时再进行。 5 上 向进路 充填采矿法的数值模拟 为了掌握金矿在进行深部开采时矿块的结构参数是否 在合理范围和矿岩 、 充填体的岩石力学有什么样的行为状 况 ， 我们要对此进行数值模拟。 在数值计算上只针对简单相 近的定性模拟进行 ， 仅仅是作为参考所用， 现场施工中的实 验结果和测定数据才是合理和实际有效的基准。 根据进路充填采矿法的模拟步骤进行模拟， 标准矿块 采用上向进路充填采矿法在进行充填时定性模拟原岩和充 填体中的力学行为。建立标准的三维模型， 模型的尺寸为 4 5 m 3 0 m 4 8 m， 把 8 6 0 m厚的岩石放在模型上方， 将模型 网格划分为 l m l m l m模型单元。 进路开挖后 ， 有比较集 中的应力出现在进路两帮中间。 在应力集中的位置应力强度 还不能断裂贯穿 ， 还达不到破坏性影响。 采动的影响范围也 主要在进挖路侧面水平方向8 到 1 0的位置内。 四 ⋯ 骆 华 宝 ， 王 永熬 ． 我 斟铁 矿 产 资 源状 况 ． 地 质 评论 ， 2 0 0 9 ， 2 5 6 8 8 5 -8 91 ， I12 ] 李朋 我 国钢 铁集潮境 外铁矿石资源投 资研究 【 D】 ． 北京 中国地质 大 学 2 0 0 8． 【 3 】 刘凤 ． 国外矿产 资源开发选 区风险评 价研究 n 】 蜒沙 中 南犬学 2 0 0 9 ． 上接 1 4 2页 3 岩石地球化学特 征 区 内岩石 地球 化学 特 征前人 均测 定 了鹅湖 岭 组三 个 喷 发旋回火山一次火山岩。 叶松等 测 定数据显 示随 着S i O 含量 降低， A1 O。 、 F e O 、 Mg O、 C a O、 Na 2 O含 量 以及 ∑RE E、∑ C e ／∑Y、 L a ／ Y b 逐渐升高， 三个喷发旋回表现连续的反序演化特 征。 而 Wa n g GG e t a 1 ． 等的数据显示三个旋回岩性主要 为酸性 一中酸性 ， S i O 含量集中在 5 7 ． 1 8 ％一 7 9 ．4 5 ％， 具有 低Mg O含量的特征 0 ． 2 2 ． 9 wt ％ ， 均为钙碱性系列 ， 表 明他 们具 有 同源 关系 ， 火 山岩 一次火 山岩 A1 O。 ／ T i O 比值 变化于2 5 ．3 4 9 ． 5 之间， 高于地幔派生的岩石的比值 ， 不同 于叶松等 。 Wa n g GG e t a 1 ． 测 定 的三个旋 回火 山一次火 山岩 显示具有高 S r 含量 高达 1 1 7 4 ， S r ／ Y 高达 9 3 ． 2 1 和 高 L a ／ Y b比 值 1 2 ．4 6 5 ． 1 ，低 的 Y 1 8 p p m 和 Y b含量 1 ． 9 p p m ， 具有埃达克岩石的属性。 综上数据显示，区内鹅湖岭组三个旋回火山岩显示同一 源区来源， 显示埃达克岩石的属性， 且存在地壳物质的一定 的混染 。 4 结语 1 银山火 山一次火山岩的岩石时代为 1 8 0 1 7 0 Ma ， 属中侏罗世。 2 矿化与中侏罗世银山火山一次火山岩紧密相关， 其 中第一旋回与铜金矿化紧密相关 ， 第二旋回是主要成矿期， 与铅锌矿化紧密相关 ， 第二旋回的英安斑岩在成矿期起主要 作用 。 3 主微量元素与稀土元素分析显示银山火山一次火山 岩为 I 型花岗岩。 四 【 l 】 顾 明光 ， 冯 立 新 ， 胡 艳 华 ， 等 I AI CP MS锆 石 UP b定 年 通报 ， 3 0 8 1 2 1 2 ～1 2 1 9 ． 2 0 1 1 浙 江 绍 兴地 区 广 【 栅 溪 岩体 对 漓渚铁 成矿H 0 代的限 定 旧 ． 地质 【 3 】 杨 昔林 ， 曹殿 华， 李 以科等 ． 2 0 1 】 ． 江西 德兴孔 家一 镊 山火山盆 地的 利 代归属 锆石 u～ P b年代学证据 [ J ] 中国地质3 8 1 8 6 - 9 3 ． 沈 阔洲，陈繁荣 ，刘 昌实 ， 等 ．[ 9 9 2 ，江西两类火 1 侵 入杂岩的同 旺素地 球化学特征和物质来源[ 岩石学报． 8 2 1 7 7 1 8 4 ． 【 5 】 Li Xi a o f e ng．Ya s h s hi Wa t a n a b e，Ma o j i ng we n，e t a l 2 0 0 7 ．S e ns i t i ve hi gh-r e s o l ut i o n i on m i c r op l o b e U Pb z kC O I l a n d 4 0 A r -3 9 Ar m1 ] s c 0 、 ， 】 t e a ge s o f t h e Yj D S b a n d e p o s ] t i t l h e n o r t h e a s t J i a n g x i P I o v i n c e ， S o u t h C h i n a [ J 】 ． R e s o u r c e G e o l o g y ． 5 0 3 3 2 5 ⋯3 3 7 i n Ch i ne s e wi t n En g l i s h a b s i r a c 1 ． [6 ] 水新芳 赵 元艺 ， 郭 硕， 等 ． 2 0 1 2 ． 德 矿集区花 岗闪 长斑岩锆石 U P b 年龄 ， Hf 同位素特 征及其意义 [ I． 中 围地质 3 9 6 1 5 4 3 ～ 1 5 6 1 ． [7 】 叶松 ． 莫 宣学 ． 1 9 9 8 ． 江酲德 银【 】 1 火 I j I 岩 一次火 I I I 岩带状 岩浆 房初步 研究 【 _I ] ． 地球科学中国地质 穴学学报 ． 2 3 3 2 5 7 2 6 1 ． [ 8 】 Wa n g G． G， Ni P ． Wa n g R．C， e t a 1 ． 2 0 1 3 G e o l o g i c a l ，f l u i d i n c l u s i o n a nd i s o t o p i c s t ud i e s o f t h e Yi n s h a n Ct l Au Pb Z I 1 一Ag d e p o s i t ，S o u t h Ch i r m i mp l i c a [ i o n s f o r r e g e n e s i s a n d e xp l o r a t i o n．J o l r n a l o f As i a l l E a r t h S c i e n c e s ． 7 4．3 4 3 3 6 0 ． 1 4 4 世界有 色金属2 0 1 6 1 O 月下