极薄矿脉采矿方法研究与应用(1).pdf

第3 1 卷 第2 期 2 0 0 4 有色金属设计 N O N F 1 R R OU S M盯 A L S D E S I GN V o 1 ．3 1 N o ．2 2 0 D 4 极薄矿脉采矿方法研究与应用 邓礼兵，郭忠林 昆明理工大学，云南昆明6 5 0 0 9 3 摘要介绍了留矿采矿法在极薄矿脉开采中的构成要素、采准切割和回采工作现状及应 用特点，并指出了此采矿方法存在的主要问题及在我国的发展趋势 关键词留矿采矿法；极薄矿脉；应用现状；发展趋势 中图分类号1 D 8 5 3 ． 3 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 4 2 6 6 0 2 0 0 4 0 2 0 0 0 1 0 4 A p p l i c a t i o n De v e l o p me n t o f S h r i n k a g e Me t h o d i n t h e S t o p i n g o f E x t r a t h i n V e i n D EN G L i b i n g ，GU O Z h o n g l i n K u n m i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e T e c h n o l o ，K u m i n g 6 5 0 0 9 3 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e k e y c o n s t i t u e n t s ，t h e s t a t u s q u o o f c u t t i n g a n d s t o p i n g p r e p a r a t i o n a n d the a p p l i c a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f s h ri n k a g e me t h o d u s e d i n t h e s t o p i n g o f e x t r athi n v e i n a r e i n t r o d u c e d．S i mu l t a n e o u s l y ，the ma i n e x i s t i n g p r o b l e ms i n the a p p l i c a t i o n and d e v e l o p me n t t r e n d o f t h e me t h o d i n C h i n a a r e d e s c ri b e d． Ke y w o r d s S h r i n k a g e me t h o d ；e x t r a t h i n v e i n ；s t a t u s q u o o f a p p l i c a t i o n ；d e v e l o p m e n t t r e n d 1 概述 留矿采矿法是使用较为广泛的一种采矿 方法。据统计资料表明，1 9 8 9年我国黄金 矿山使用留矿采矿法的比例为5 5 ． 4 7 ％，钨 矿急倾斜矿脉单脉开采几乎全部采用此方 法。其主要原因是此法工艺过程简单，工人 易掌握，管理方便；木材消耗少，留矿堆可 以支撑顶板，生产能力比较高；靠自重放 矿，回采所需设备简单，采矿成本低。留矿 采矿法不仅适用于急倾斜薄至中厚矿体， 而 且也适用于急倾斜极薄矿体，矿石及围岩要 求稳固到中等稳固，矿体产状较规整， 矿石 不结块，无自 燃现象等。对于极薄矿脉， 要 求采幅控制到最小，以减小贫化率。 在今后相当长的一段时间内，留矿采矿 法在我国各矿山特别是中小型矿山， 仍将得 到普遍使用，当然，改进、 完善和发展留矿 *收稿日期2 0 0 4 0 5 2 1 作者简介邓礼兵 1 9 7 1 一 ，男，重庆人，工程师、硕士研究生，主要从事采矿工艺方面的工作 维普资讯 2 有色金属设计 第3 1 卷 采矿法仍然是采矿工作者的一个重要课题。 2 留矿采矿法在极薄矿脉中的 应用 2 ． 1 采场构成要素 矿房沿矿体走向布置，阶段高度多为 4 0 ～ 5 0 m ，矿块长度一般为4 0 6 0 m ，顶柱 高度2 ～ 4 m 。当矿石品位高、上部回风巷 道不需要保留时， 也可以不留。底柱高度3 ～ 4 m ，有的矿山为多回收高品位的矿石而 不留底柱，用坑木架设假底代替底柱。间柱 宽度 4 ～ 6 m ，当不需留间柱时，用顺路天 井代替采准天井。拉底空间的宽度不应小于 1 ． 2 rf l ，并按此规格上采一个分层，然后逐 渐缩小到所要求的采幅宽度。如果底部结构 采用普遍漏斗自 重放矿的底部结构，漏斗间 距 5 6 m 。 2 ． 2 采准切割工作 采准切割工作主要包括掘进阶段运输平 巷、 通风人行天井、联络道、切割巷道、漏 斗等。阶段运输平巷一般沿脉布置， 在平行 矿脉群中， 也有沿上盘或下盘布置。采准天 井一般沿脉布置， 联络道在天井内每隔 5 ～ 6 m垂直高度，掘进一条。有的矿山采用随 回采顺路架设的方法架设顺路天井。拉底空 间的高度一般为2 ～ 2 ． 5 m 。 2 ． 3 回采工作 普通浅孔留矿法的回采工作自 下而上分 层进行，每个分层的回采包括凿岩、爆破、 通风、 局部放矿、 平场撬顶、破碎大块等作 业。回采工作面多为水平梯段布置， 也有的 为倾斜工作面自下而上回采。采用浅孔凿 岩，孔深 1 ． 5 m左右， 炮孔呈 “ 之”字形排 列，最小抵抗线为0 ． 6 ～ 0 ． 8 m 。回采中每循 环落下的矿石放出3 0 ％～ 4 0 ％，其余矿石 暂时留在采场内， 作为人员作业的工作台和 临时支撑两盘围岩。当矿房回采完毕后， 最 后放出采场的全部矿石。 2 ． 4 存在的主要问题 正如前面所述，留矿采矿法有许多优 点， 但留矿采矿法在极薄矿脉中使用还存在 一 些比较突出的问题。 1 矿石贫化大 产生矿石贫化的原因主要是，在落矿和 出矿过程中有废石的混入和富矿粉的损失。 首先，使用留矿采矿法开采极薄矿脉 时，在回采过程中需同时崩落矿石和部分围 岩。由于人员在采场中的作业空间要求有一 定的高度和宽度，当矿体厚度小于0 ． 8 m 时， 仅仅在矿体厚度范围内的作业空间中， 人员是无法进行作业的。为了保证人员在采 场有必要的作业空间，在回采过程中必须将 一 部分围岩连同矿石一起采掘下来， 混入的 废石一般无法与矿石分开，这样就造成了矿 石的采下贫化。在矿山实际生产中，采幅宽 度一般不小于 1 ． 1 m ，这就是说矿脉越薄， 废石混入率越高。 其次，在采矿过程中，大部分矿石暂时 留在采场内， 待采场全部采完后， 方可进行 大量放矿。当围岩不稳固时，暂留在采场内 的矿石经常移动，不能防止围岩片落。尤其 是在大量放矿时，随着放矿的进行，围岩的 暴露面积逐渐增大， 促使围岩大量冒落而混 入矿石中，造成二次贫化。 另外，由于矿石在落矿和搬运过程中产 生一些品位很高的粉矿，所以，矿体倾角较 小，底板起伏较大时，撒落在矿房底板上的 粉矿不易被顺利放出，造成金属损失，这就 相应地增大了矿石的贫化。 2 作业安全性差 当矿岩稳固性较差时，回采过程中，工 人直接在矿岩暴露面下作业，矿体和顶板围 岩容易片落，致使人员安全没有保障。另 外，由于采幅很小， 在部分放矿时矿房中容 易形成空洞，常常危及在采场作业人员的安 全。 3 工人劳动强度大 局部放矿后，采场内需要对浮石进行处 维普资讯 第2 期 邓礼兵等极薄矿脉采矿方法研究与应用 3 理， 平整场地，并破碎大块。目前这些工作 几乎没有使用机械作业 使用电耙除外 ， 主要靠人力完成，工人劳动强度很大。 4 积压了资金 大部分采下矿石暂留在采场内，积压了 资金。留矿采矿法主要技术经济指标比较， 见表 1 。 表 1 留矿采矿法主要技术经济指标表 Ta b． 1 Ma i n Te c h n i c a l a n d E c o n o mi c a l I n d e x e s o f S h r i n d a g e Me t h o d 3 留矿采矿法在极薄矿脉开采 中的发展 留矿采矿法经历了数十年的应用、改 进、 完善与发展，积累了不少经验，创造并 实践了多种变形方案，取得了较好的效果。 3 ． 1 斜长工作面浅孔留矿法 3 ． 1 ． 1 采 场 结 构 参 数 矿块沿走向布置， 长度 1 6 0 m ，垂直高 度4 0 m 。采幅宽度控制在0 ． 8 m ，优化的斜 工作面倾角 2 0 。 ，平底结构的装矿穿间距6 m，长 7 m。 3 ． 1 ． 2采 准 切 割 工 作 运输巷道布置在下盘距矿体 7 m左右 处，从运输巷道掘进穿脉装矿穿至矿体， 再 沿矿体将装矿穿末端相互拉通，形成拉底巷 道。先进天井布置在矿块的一翼，先期完 成。顺路天井布置在矿块的另一翼，矿块回 采后期，随回采随架设。 3 ． 1 ． 3回 采 工 作 回采工作以先进天井为自由面开始，随 回采工作的不断推进， 先进天井由下向上逐 渐消失， 倾斜工作面从先进天井向顺路天井 一 侧推进。当回采完矿块顶部， 利用局部放 矿形成 2 m高的空间作为回风巷道。回风平 巷一端与倾斜工作面相通， 另一端与残留的 先进天井相通，形成通风回路。新鲜风流从 运输巷道经过装矿穿 后期经过顺路天井 进入采场，冲洗工作面，污风从回风平巷中 排走。 使用 Y S P 一 4 5 型凿岩机，打上向炮孔， 炮孔倾角与矿体倾角一致，孔深 1 ． 4 m ，最 小抵抗线0 ． 8 m ，炮孔排列按 “ 之”字形布 置，采用一字形钻头，直径 3 8 l n m ，使用 2 岩石硝铵炸药，人工装药，微差导爆管 起爆。每次分段爆破 5 组， 每组 5 个炮孔分 段起爆。 使用 z l7 一A w型装岩机，在装矿穿中 装矿，经运输巷道统一运走。 斜长工作面浅孔留矿法优点是 1 将传统的2个矿块长度 6 0 8 0 m 合并为一个长矿块 1 2 1 6 0 m 连续回 采，可以减少 2 4 条天井，即减少了采准 工程量，同时又少布置了一个矿块间柱， 从 而大大降低了矿石成本，提高了矿块回收 维普资讯 4 有色金属设计 第 3 l 卷 率。 2 将原矿块内水平工作面改为倾斜工 作面布置， 一是可以利用短工作面回采长矿 块，同时又减少了上盘围岩的暴露面积，以 保证回采中的矿石稳固；二是与矿山现行的 平底结构浅孔留矿法相结合，即实现了矿体 无矿柱开采。 3 工人从运输巷道经装矿穿进入采 场，既安全又省力， 运送材料、设备极为方 便。 3 ． 2 削壁留矿法 选别回采 削壁留矿法将削壁产生的废石通过顺路 溜井放出，崩落的矿石待采场大量放矿时放 出，即矿岩分采，属于分类类采矿法。 3 ． 2 ． 1采 场 布 置 形 式 及 主 要 采 切 工 作 矿块沿走向布置。长度 4 0 ～ 5 0 m 可 达 1 0 0 m ；中段高度4 0 m 。主要采切工作 有回风天井、漏斗、拉底巷道等。 3 ． 2 ． 2回 采 工 作 分层高度 1 ． 8 ～ 2 ． 0 m ，每分层回采前。 应首先在上盘或下盘削壁，凿岩用Y P S 4 5 或 Y T 2 7 型凿岩机，装药、爆破、通风、支护 后， 用人工或电耙将废石耙进顺路废石溜 井。待分层削壁后， 再回采矿石，凿岩、装 药、 爆破、通风、 支护等工序与削壁作业相 同，矿石留在采场等大量放矿时放出。 3 ． 2 ． 3矿 柱 回 收 及 空 区 处 理 一 般不留间柱。对于顶底柱的回收，一 般是待大量放矿后， 采用放大炮的方法崩落 上中段顶底柱，并尽可能多地回收矿石。依 据具体情况，一般可采用崩落围岩的方法处 理空区。 削壁留矿法的优点 此法借助矿石自 重放矿， 克服了削壁充 填法劳动强度大、采场强度低的缺点，又降 低了出矿作业成本； 通过合理布置漏斗， 大 部分富矿粉可以回收。当矿体厚度接近最小 采幅时，与削壁充填法相比，该方法可减少 削壁厚度。相应地减小作业成本。因此。 对 于矿岩中等稳固的急倾斜极薄矿脉，当矿体 厚度相对较厚 0 ． 4 ～ 0 ． 6 m 时， 采用削壁 矿法是合理的。 3 ． 3 条带式留矿法 3． 3 ． 1 适 用 条 件 矿岩稳固或中等稳固以上，倾角大于 6 5 。 ， 厚度小于最小采幅宽度 0 ． 8 m ，一 般为0 ． 4 m 。矿体的形状规则，矿体与围岩 的接触面分明， 且易于分离。 3 ． 3 ． 2 采 场 结 构 参 数 采场沿走向长 4 o ～ 5 0 m ，阶段高度 3 5 ～ 4 5 m ，底柱高 2 ～ 3 m ，条带宽度5 ～ 6 m 。 3 ． 3 ． 3采 切 布 置 在采场中央掘进一先进天井， 在拉底水 平上每隔5 ～ 6 m掘一出矿穿脉巷道，与电 耙道相通， 采场的两端设顺路人行井，随着 回采工作面的推进而不断架设。 3 ． 3 ． 4凿 岩 爆 破 凿岩工作在超前槽内进行。采用7 6 5 5 型凿岩机， 8 In l／ l 的小直径钻头。打上向 眼和上向倾斜炮眼。上向眼一般为 1 ． 2 ～ 1 ． 5 m， 上向倾斜眼为 1 ． 5 ～ 2 m 。采用电阻丝一 次点头，火雷管引爆导爆管的爆破方法。 3． 3． 5采 场 通 风 新鲜风流由中段沿脉巷道通过采场两端 的顺路人行井，冲洗采场工作面，回集到中 央先进天井至上中段回风巷道。 3． 3． 6采 场 人 行 采场中的人行是通过顺路人行井或先进 天井进入采场，通过爆破后形成的窄槽进入 凿岩工作面一超前槽。爆破试验证明，在不 小于0 ． 4 m的爆破窄槽中，人可以顺利通 过。 3 ． 3 ． 7矿 石 的 运 搬 在回采过程中， 爆破下来的矿石放出适 量 满足采矿工作要求高度 。当采场回采 结束后再进行大规模的放矿。 3 ． 3 ． 8 采场地压 管理 下转第2 6 页 维普资讯 有色金属设计 第3 l 卷 化意境。 由此可见， 探索居住小区应有的人文特 征， 并用来指导规划设计，使符合小区社会 环境特征和未来居住者群体心态的文化内 涵， 成为居住小区环境的精神元素，这不但 能使小区环境表现出鲜明的特色，同时，还 会使居住者感到精神愉悦和心理满足。 4 结语 结构已不能完全适应目 前住户社会生活的需 要。如何利用边角零地、公共绿地、 创造细 腻的小区环境，使建筑群体合谐、 统一，正 是建筑师们应考虑的问题。优化规划结构、 加强空间布局，就不难创造居住小区的环境 特色。从昆明春苑小区 “ 邻里院落”规划结 构，到昆明西华小区 “ 综合邻里”规划结构 的发展， 就很好地证明了这一点。 随着市场经济的深化，原居住小区组团 -卜- - 卜- - 卜- - - - - 一 - 卜一 - 卜 - - 卜- - 卜一 - - - - - - 卜- - 卜 - - 卜- - 卜- - * - - 一 - 卜- - - - 一 - - - - - - - - 一 上接第4页 回采期间，采用留矿和局部支护的办法 进行强化开采以控制地压。回采结束的放矿 以后， 可根据具体情况， 采用一次充填、崩 落或封闭法处理空区。 条带式留矿法的特点 在阶段内沿走向 划分成矿房，在采场内沿走向划分成条带。 条带的划分是以条带超前槽为界限而划分 的， 凿岩工作在槽内进行，回采时基本不采 上下盘围岩。该方案可提高劳动生产率，降 低矿石贫化。 4 留矿采矿法应用的几个特点 从留矿采矿法在极薄矿脉的开采的现状 来看，我国矿山使用留矿采矿法具有以下几 个特点。 1 留矿采矿法的应用范围得到了扩展 以 往留 矿采矿法只局限于开采急倾斜、 矿 岩中等稳固以上的矿体， 随着矿山服务年限的 延长， 开采深度的增加， 深部地压活动剧烈， 矿岩的稳固性逐渐由中等以上稳固变为稳固性 较差， 使留矿采矿法的 应用受到了限制。在这 种情况下， 许多矿山采用了 较为先进的护盘技 术， 较好地解决了上下盘围岩不稳固的难题， 扩展了留 矿采矿法的适用范围。 2 打破了留矿采矿法传统的矿块结构 留矿采矿法传统的矿块结构一般留有规 则的间柱和顶底柱。许多矿山采用留矿采矿 法的采场不留间柱和底柱。这不仅减少了资 源的损失，减少了采准工程量，也缩短了采 矿准备时间。有的矿山采用人工假底代替矿 石底柱，都取得了明显的经济效益。 3 留矿采矿法的底部结构出矿强度大 留矿采矿法的底部结构，对矿山的生产 能力影响很大，是矿块回采作业的关键环 节。许多矿山采用了电耙的装岩机出矿的平 底结构， 这样就增加了矿块的生产能力，比 普通漏斗底部结构的矿块生产能力大约增加 3 0 ％～ 4 0 ％。有的矿山还在放矿漏斗上安装 了振动放矿机，也取得了很好的效果。 5 结语 留矿采矿法是我国矿山普遍使用的采矿 方法之一，而且在近期仍是一种主要的采矿 方法。因此，应加强对留矿采矿法的研究， 特别是要加强深部地压对开采影响的研究， 使留矿法矿块结构更趋于合理。在今后的生 产实践中，为适应极薄矿脉的赋存变化特 点，留矿采矿法要朝着减少矿石贫化、损 失，改善安全作业条件，降低工人劳动强 度，提高采矿强度的方向发展。 参考文献 [ 1 ]齐广金．留矿采矿法在黄金矿山的应用及改进措施 [ J ] ．黄金，1 9 9 9 ， 7 2 9 3 1 ． [ 2 ]祁保明．急倾斜极薄矿体削壁留矿法 [ J ] ．有色矿 山．1 9 9 7 ． 4 1 6 1 8 ． 维普资讯