金山店铁矿难采矿体采矿方法评述.pdf

铄 每 ， ， 乒 孝 ， ；}-秒 j 丧 l 9 9 2年第 2期冶 叠矿 山设 计与 建设 1 ， ≯ 多 金 山店铁矿难采矿体 采矿 方法评述 ／ ／ 长沙黑色冶金矿山设计研究院李鼎权 ●●_●_一 【 提蔓】地下盘属雠采矿悼的采矿方挂 ． 国内巳有多十矿山进行了多 年的试验 采 ． 取得 了戚绩和经验． 本文蕈盘 山店靛矿堆采矿悼的具体条件 、 所 进行的试验 采 ． 评连T不同采矿方} 盏 柏剃郫 ． 分析 了主要应用的采 矿方 法 的前景 ． 一 、矿床地质特征 金山店铁矿是一个地 质条件复杂、 粉 矿 多 、 古泥量 高 、 矿 石松 软 破碎 、 开 采难 度 大 的地 下矿 山。 设计 开采的主要矿体 为 I、 I号 矿体 ． 占整 个 矿 床储 量 9 0 ％以上 ． 其 形 态 为似 层状 脉状 ， 分 支复 合 明显 ， 其 主 要 矿体特征见表 l 。 衰 1 矿体主要特征衰 I 号矿件 项 目 1 号矿体 西 段 柬 段 走向长 m 1 4 1 0 1 3 2 0 1 0 2 0 厚度 m 0 ． 5 ～柏 ． 平均 2 ● ． 9 O - S 8 0 ． 平均 2 7 ， 1 8 0 ． 5 1 5 0 ， 平均 2 B ． 3 B 慨角 ‘ 8 3 ～8 5 4 8 ～7 5 5 5 ～聃 上盘捆岩 矽卡岩、 闪长琦岩， 角页岩 矽卡岩 ． 角页岩、 内长玢岩 矽卡岩 大理岩、 闪长者 下盘 暖岩 石英闪长岩， 矽卡岩， 戈理晕 } 石英内长岩 ， 矽卡岩、 大理岩 I 理岩、 石英二长岩 ． 矽卡岩 麦石事 5 ． 8 7 5 ． B 7 B ． 2 糟矿事 2 7 ． 1 5 玎． 1 5 3 7 ． 9 讯 4 1 ． ● 9 ● O ． 7 0 3 6 ． 8 2 s 5 ．8 8 3 ． 32 3 ． 23 矿 石类 型 以块 状 磁铁 矿 为主 ， 其 次为 粉 状磁 铁 矿 ． 其 比倒分 别 是 6 8 ． 8 4 ％、 3 1 ． 1 6 ．粉状矿 石在 矿 体 中连 续性 差 ， 呈 囊 状， 鸡窝状与块矿相互夹杂产出． 多分布于 矿体 中下部较肥 大及 富水部位 I 矿石疏松 、 矿物颗粒胶结不牢固， 结构分纯粉矿、 似块 状 外观呈块状 ， 但强度低 和粉块夹杂状． 粒级一 般 2 0 ram。 二 、 采矿方法试验 金 山店铁矿设计 于 1 9 7 2 年 由长沙黑 色 冶金矿 山设计研 究院 完成 。当时的地质 报告没有对粉矿的成因、 比例、 分布规律， 物理力学等提出详细数据和说明， 给采矿 方法选择带来了许多匿难。那时设计人员 考查了许多矿山， 进行 了多种 采矿方法 叶 维普资讯 墙 金矿 山设计 与建设 1 0 2年 第 2期 较 - 最后推荐无底柱 分段 崩落法 ， 理 由是 ； 1 矿块 自然 崩落法。 我国于 6 O 年代 在易门铜矿 、 幕芜铁矿开展过这一方 法试 验 ， 都 没有取得较好效果 。 试验遇到 的主要 阿题是 底部 结构 不稳定 ， 拉底 切 割和 放矿 控 制困难 。 ． 2 有底柱分段崩落法 。 掘采 比大 ， 同样 也 存在底部 结构稳定性等 同题 。 3 无底 柱分段崩 落法 。在 国 内橙软矿 石 、 碎 块矿 石的矿 山多有使 用 ， 如 向山硫铁 矿 、 铜 山铜 矿 ， 该种 方法 结 构 简单 、 使 用灵 活 、 易于掌 握 ， 且程潮 铁矿在碎块 矿石 中所 进行的攻关有可喜的进展。 随着 金 山店铁矿开拓 、 采切工程 对矿 袭 2 历年各种采矿方法结构参救衰 有底柱分最 无底柱丹皂 有底柱平行柬靛 有底部结构电耙 平底铲逗机 有底部结{ 訇 名 称 孔翻向外蔷压 出矿陆段 自拣 端部出矿矿块 装运机出矿矿块 崩幕法 崩幕法 鼻盛分段崩幕法 崩幕浩 崩蔷法 崩落法 阶段高度 m 5 0 5 ● 5 0 7 0 3 6 6 0 廿拉 1 衄 分段高度 m 2 5 1 0 2 5 采场结构参教 m 5 o 1 D 2 五 5 0 Xl 0 X2 S 5 0 1 0 ,1 5 7 0 X1 4 3 6 7 O X 3 8 X 6 0 斗 距 铀 ． 斗臣 5 皿， 交情 单侧分岔出矿 交情布置 ． 布量， 扫 斗臣 平底上下盘 出 底部结构 道 ，麂 柱 商 底柱高 5 ～ 对 嚣 布 置， 底 矿道 1 【 h n 柱膏 6 m 4 0 0 ra m 辱 噎 一 ■ 支 4 0 C m m犀配如 喷 一 糟 嘲． 铜 主护方法 如 或 曩 4 0 0 ra m聃毪 砬 ． 盘 一 生 集 噎储 隔支护 砬 护 蛊集 钢筋毪 加固 棒 孔 翻 向 崩 矿 步 臣 平行柬状孔 对 角钱拉底后 中棒孔拉底后 中探孔 拉底 后 落矿方式 2 ．5～ 挤压鼍磕 向挤压■蕞 自艘崩幕 自然崩幕 自然崩菇 崩幕高度 m 1 9 】 0 n 3 8 2 B 4 0 出矿方式 电耙 no 电| E 电耙 铲运机 c - 3 0 衰 3 历年各种采矿方法技术经济指标表 有底柱丹 无雇柱丹 有底柱平行束 有底部结构 平底铲运机 有底部结构 名 称 单 位 状孔倒内挤压 电耙出矿阶段 靖部出矿矿块 装运机出矿 段崩落法 器崩幕法 曝硅丹器崩幕桔 自艘崩落法 崩幕法 矿块崩 落法 采 切 比 m／ h l 0 ． 2 B ． 9 5 5 ． B 2 8 ． 2 l 2 ． ● 3 4 9 ． 4 2 凿岩台数 m／ 台班 1 0 ． O 3 8 ． 4 1 6 ． 4 l 6 ． 7 每 m炮孔崩矿量 l 5 ． 1 1 2 ． 0 2 3 0 2 0 ． 2 3 电靶台效 t ／ 台班 口 3 ． 5 9 7 ． O 4 9 ． 0 装运机台数 万 t ／ 台年 5 ． O 4 ． 2 1 ． 1 9 5 矿 石视 在 回收 率 7 7 ． B 9 1 ． B 9 3 ． 5 2 7 7 ． 7 8 l 0 6 ． 7 I 1 0 7 ． 5 O 矿石贫化率 B ． 6 9 2 7 ． O 3 o ． 6 5 2 2 ． O 2 2 ． 6 9 金属 圊收率 6 9 ． 7 4 7 矗2 5 7 5 9 S 5 8 ． 7 9 8 3 ． 2 4 8 毛8 6 大块产出率 1 ． 0 3 0 ． 2 8 5 ． 2 4 ． 0 2 2 ． 0 2 一 次炸药清耗 k s ／ I 0 2 ,8 5 0 ． 4 8 0 ． 2 6 2 0 ． 1 7 二次炸苟消耗 0 5 5 O ． 0 2 0 ． 0 5 7 0 ． 0 5 2 O ． 0 2 2 维普资讯 1 9 9 年 第 2期 冶金 矿 山设 计与 建设 3 体 的大量揭露 ， 矿俸 中粉矿 多 ， 矿石松软破 碎 ， 以至矿 山 自 1 9 7 3年在国 内有关院校协 作 下 ， 前后进 行 了多种 采矿 法 的工业 试验 和试生 产 表 2 、 表 3 。 、 各种采矿法 试验 采 的采矿成 本未单 独核算 ， 而且试 验的时间不 同， 故生 产能力 也难 以说 明 ． 但块矿 多的地段 ， 无底 柱分 段 崩落法 的采场 能 力比矿块 崩落法 略高 ， 在 粉矿多的地段则 相反 。 三 、 矿体可崩性 矿体可崩性是 矿块崩落法选择的一个 重 要指标 。 Me r i n o等人于 1 9 8 4年提 出了用 E C 1 自然 崩 落 易度 指数 方 法来 评 价 可 崩 性 ， 该指数考虑 了 7个 因素 1 R Q D 值 } 2 原 岩垂 直 应 力 与水 平 应 力 之 比 K 值 } 3 用点荷载确 定的岩石强度值 ； 弱 面 内摩 擦 角 ； 5 裂 隙间距及其 延深情 况 ； 6 节理数 量和 它 们之 间的关 系 ； 7 地震 吸收率 。这是 目前较全 面的矿 体可崩性评 价方法 。 金 山店铁矿 的试验研 究中， 以工程 地质调查为基础 。 采用综合方法评价矿体 的可崩性 。 1 ． R Q D值 t 岩 芯用 KD一1 0 0型金刚石 钻 机 采取 ， 岩芯直 径 5 0 m m。 要 求采 取率 不低于 7 5 ， 钻孔倾角误差不太于 3 。 ．一 采区 1 7 2 0 号耙道的 R Q D值为 t 8 ． 9 ％。 可崩性指 数为 4 ． 2 9 } 二 采区 1 1 9号矿块 的 R QD值 为 8 ． 5 N 。 可崩性 指数 为 3 ． 3 6 。一 采区西部 I号矿 体 ～5 。 m水平至 0 r a水平 的试验矿块 R Q D值为 2 5 ； 8 5 ． 这说明矿 石的可崩性好 。矿 体中 的夹石 由于岩 石类 别 的不同 。 R QD为 5 ． 9 5 ～蚰． 3 l 。 这说 明 矿 、 岩 的破碎 性是不均匀的 。 此外还应从 矿 石抗压、 抗拉、 抗剪 、 弹性模量和内摩擦角、 内聚力等指标综合评价矿体 可崩性 。 2 ． 原岩 应力 状 态 随着对 原岩 应 力 的 研 究 ， 人们逐渐 认识 到 构造应 力对 崩 矿的 影响 。 当水平应力很大时 ， 矿体 的崩矿量 将 大大 减少 ． 金山店矿 --2 5 0 m 水平原岩主应 力 值 B、 、 B 分 别 为I 5 ．7 9 、 d ．7 9 、 0 ． 4 7 6 MP a 为避 免 下 盘 底部 结 构 应 力集 中 。 采 用下盘削弱 方法阻断水平 地压 。 3 ． 节理裂 隙 节理 裂隙包括 以下内容 产状 要 豪 走 向、 倾 向 、 倾角 、 节理 组 数和 组与组 之 间关 系 、 条 数 、 间距 、 节理 充填 物 和粗糙度 、 发 育状 况 、 结 构构造关 系等 。从 国外使 用矿块 崩落 法 的矿体 可崩性 来看 ， 裂隙间距 3 0 0 ram， 如 果 3 0 0 mm， 使 用矿 块 崩落 法有一定困难 。金 山店铁矿节理裂 隙发 育 ， 节理 密 度 一 般 为 6 ～ 1 0条 ／ m， 最 高 可达 3 0 条／ m， 故认为是有 利的 。 然而 ， 判 断一个 矿 体能 否使 用矿 块崩 落 法 ． 能否获 得好 的指 标 ． 除 上述 因 素外 。 笔 者 认为 尚有 以 下几 个 主 要 因 素值 得 考 虑 其一 、 矿 体 的形 态产 状 。矿 体 倾 角小 小于矿 石流动角 、 厚度 小 l 6 ， 达到液 限时 ， 易形 成泥石流 ． 会发生跑矿事故 。为 了改善 矿石 的溜 放性 ， 防止 粉矿 结拱 和跑 溜 ， 金 山店铁 矿 采 取地 袭 回填 ． 采 出 I t 矿 石 实际 回填岩 土量 为 0 ． 5 8 2 t ， 井 下在 采场 拉底 前 ， 对矿 体用钻孔进行疏干 ， 使采下矿 石 与粉状矿石的 自然含水率接近 8 ． 6 7 。 其三 矿块 底部结构稳定性 。 矿 块崩落 法 一 般用于矿体破碎 、 橙软 ， 稳 固性较 差的 矿体 。而 矿块 崩落法 的底部结构与 其他采 矿方法的底部结构相比． 其拉底工程量大 ， 在拉底切割爆破时， 矿体崩落冲击和大块 矿石 的二次破 碎等动载荷作用对底部结 构 的破坏是相当大的， 这些动载荷 瞬时应力 比静载荷大若干倍。遗憾的是对这种应力 作用情况的分析相当复杂困难。然而矿块 崩落法底部结构所担负的出矿量大， 服务 时间长 ， 若 不能 保持其稳定而 垮塌 ， 则将 全 功尽弃。因此金山店铁矿对于采场巷道的 支护 除 了喷、 锚 、 网支护外 ， 还 使用钢支架 、 钢筋 混凝土支 护 。 四、 适用条件 金 山店铁矿 历年来试采 验 的采矿 方 法 ， 从 大类 上讲都 是 崩落 法 ， 只是 崩矿 、 放 矿 、 底部结构上 有差异 。 1 矿块 自然 崩落法 。对这种采矿 方 法进 行 了历时 l 0年 的试验 ． 并 引进 了菲勒 克斯铜 矿矿 块崩落 法 的有关 技 术 ， 目前 仍 在试 验中 。从 试验 情况 看 ， 由于矿 石种 类 多 ， 夹石多、 矿岩的可崩性差异大 ， 破碎程 度 均， 容易产生大块卡斗、 结拱 ， 影响了 9 9 2年 第 2赫 B 采场生 产能 力提 高 ； 矿 石中 水份 多 、 泥多 ． 加之水平应力大 ， 影响 了放矿 速度 ； 底部结 构本 身复 杂 ， 粉矿多 ， 维护 困难 。 一般说来 ， 矿块崩落 法是一种对矿体 条件 和生 产管理 要求 严格 的方 法 ， 适应 于开 采急 倾斜厚 大 矿体 、 矿体 可崩性 好 、 矿石 品位低 的矿 床 。 笔 者 认 为 ， 对 于 金 山 店 矿 体 厚 度 小 3 O re 、 倾 角 小 7 5 。 ～ 8 l 、 矿 体 形 态 复 杂 ， 需要 下盘 辅助出矿 的地段 ， 宜用无 底柱 分段 崩 落法 回采 ， 因为下盘 补 做辅 助工 程 后 ， 实际上 已是 矿块崩 落法 和 无底 柱分 段 崩落 法 的联 台采矿 法 ， 失去 了 矿块崩 落 法 掘采 比小的优势， 额外给生产带来许多技 术和管理 问题 又从金 山店铁矿 的地质条 件来 看 ， 很适 合应 用矿 块崩落 法 的地段 很 少 ， 故认为难 以全 面推广使用 。 2 无底柱分段崩落法 这一方法在国 内外铁 矿 是一种 成熟 的 采矿法 ， 就金 山店 铁矿来说也积累了许多生产 技术 、 管理经 验。 这一方法的缺点是掘采比较大 、 矿石贫 损率较 高 ， 在粉 矿 中掘 进 巷道 存在不 步 实 际困难 。 根据近些年来 国 内难采矿 体 如 张 家洼铁矿、 玉石洼铁矿 无底柱分段崩落法 的攻关成果 ． 以及 杨家 坝铁矿 桃冲铁 矿在 不稳 固矿 段使 用的经 验 来看 ， 若 今后 金 山 店铁 矿继 续总结 经验 ， 探 讨把 分 段 高度增 大 到 l 2 ～ 1 5 m， 把 进 路 间距 加 大 到 1 l ～ 1 3 m． 优 化 凿岩 、 装 运技 术 等 ， 应 用 无 底柱 分段 崩落法 是大有前景 的 3 有底 柱分段崩落法 对于金 山店 的 具体条件说来 ， 这一方法集中了上述两种 采矿 法 的缺 点 ， 又 从表 3的实 际试 验 采 指标看 ， 说 明不适 宜采用 。 五 、 主要 对策 近些年 来 ， 国内有 l 0多个难采 矿体或 矿段使用无底柱分段崩落法。这些矿山的 产量逐步 上升 ， 矿石贫损 指标逐步 改善 ， 掘 维普资讯 J 9 9 2 年第 2 期 槽盘矿山设计与羹设 5 采 比逐步下 降 ， 使 用的效果 越来越好 。 其主 要 对 策 是 1 应用光面爆破掘进 采场进 路 光面 爆 破 的效果 能提高 进 路的稳 定性 ， 减 少进 路壁 帮的破 坏范 围约 2 0 3 0 ， 有 利于有 效支 护 。 2 采用喷锚 网联合支护 。进 路选 用缝 管式摩 擦锚 杆 管 内注浆 或摩擦 式胶 结复 合式锚杆支 护 ， 可 起到 及时速效作用 。 在支 撑 压力带 极不 稳定 地段 的巷道 ， 附加胀 楔 式 中长锚 杆 ， 组成长 短锚 杆相 结合 的喷 锚 网支护 ， 对提高 支护 刚度 、 限制 围岩过大 变 形有 利 ， 有强烈地压 活动 的征兆 的巷道 ， 及 时 采取 2 5 U 可 缩性 金 属 支架 进 行二 次 支 护， 先柔后刚、 柔刚结台， 较好地适应了巷 道 的变形 特征 ， 使巷 道在高 压 力 区保持 稳 固 3 采用大孔微差爆破 ， 防止炮孔变形 。 在粉 矿 碎块 矿地段 ， 由于炮 孔 直径小 5 l ～5 8 ra m ， 炮 孔被 堵塞 、 请 动 后 ， 炸 药 无 法装至孔底 ， 爆破后经常 出现。 悬顶 ． 采用 潜孔钻机 或潜孔 台车 打大 B 0 ～ 1 l O m m ， 分 ● ～5 段同捧微楚爆破 ． 分段最 大药量占总药量的 1 ／ 3 ～1 ／ 4 ， 减震率为 6 0 ～ 7 5 ， 可基 本 消 除 装 药 不进 孔 ， 眉线 破 坏 、 悬顶等 现象 。 4 根 据 采场地 压的特 点 ． 调 整 回采顺 序。 1 优化巷道施工顺 序 ， 分级 掘进 ， 分级 支 护 ， 不稳 地段 跟上 临时支 护 ； 2 实 施 以 进 路为单 元 的 回采 方式 ， 强 化进 路掘进 与 回采 ， 赶 在进 路上 地压呈 现 前结 束进 路 出 矿 l 3 改进 回采顺 序 ， 一般说 矿体 厚大 部 位尽 可能先 采 ， 顶底 盘两 侧应 从不 稳 固一 侧 向稳 固侧后 退回采 l 4 注意巷道 布置 方 向与 结构 优势 面产状 的关 系 ， 使掘 进的 进 路 较为稳 定 } 5 调整 采场采 准 布置 ， 加大 结构参数 。 降低掘采 比。 结语 国内遇到难 采矿体 的矿 山有 l 0多个 ． 金 山店铁矿是其 中之一。这些矿 山都 以使 用无 底柱分 段崩 落法为 主要 采矿 法 ， 就 中 金 山店铁矿 的产量增长 幅度 较慢 ， 原 因 除 金 山店铁矿 的开采 难度大 外 ， 所 试验 的采 矿法太多 ， 试验 采 的时 间过长 、 试验 的重 点不突 出也是主要原 因 。但从盒 山店矿多 年的试验情况、 经验和管理水平看， 近期内 必将垒面改观 ， 无底桂分段崩藩法必将成 功地应用于难采矿体中。 ●考 文献 略 簧直机关干部培训中心教学楼获“ 全国房屋建筑样板工程” 荣誉 由情金部长抄黑色情金矿山设计研究琬设计 、 长抄县广福鸯蟪公司施工的胡南省直机关于部昔谭中 心教学楼 巳于 1 9 9 1 年 9月垒面竣 - r 验收 ． 投人使用． 该工程为六层樱锕茄砼柜槊结构 ， 总建筑面积 6 髓O mt ． 墨一鹰有教学、 办公 ， 会议和文化活动厅薄为 一体的多功能的综台性教学楼 ， 建筑设计平面布置合理 ． 平面利用蓉数较高 ， 皇 ‘ 工质量好 色调菠稚 t 葵观 大方 ， 立体造型有所创新． 受到省点机关的好评 ． 经国家建羹 1 9 9 1 年质捡 、 评审 ， 确定为垒 国名刊第四的样板工程 。 也是湖南省唯一获得 垒 国房置建 筑样板工程’ 的荣誉． 程 邱明 维普资讯