冷水箐铜镍矿采矿方法探讨.pdf

冷水 箐铜镍 矿采矿方 法探讨 高贵均 四川省会理镍 矿会理 6 1 5 1 1 8 【 摘要 】 冷 水箐铜镍矿采矿 方法 为水平 中深孔有 底柱 阶段 崩 落 法 ， 生产 应用 中有 成功 的一 面。但 对厚 大矿 块 ， 存 在 一些 问题 ， 本文 提 出在 采矿 方 法 不 变的条 件 下， 采 场 分 区回采 ， 探 讨 解 决 问题 的 办 法 。 键 词 塑 竺 嗣 球 乞 J f 一 1 l l 一 J r． 1 ，口 I Pr o bi n g i n1 0 t he M i ni I l g M e t h0 d of Le n g s h ui qi ng N i c M i ne ’ Ga o Gu i j u n 幅 h “ Ⅶ ㈣ 了 蝴 A b s t r a c t T h e h o r i z o n t a I m i d d l e a n d d e e D h o l e p i l l a r b e n c h c i v i n g me t h o ， d wa s u s e d wi t h mine s u c c e s s i n Le n g s h u i q i n g n i c k e l mi n e , H o w ev e r so m e p ro b lem s w e re e x p er ie n ce d w h e n th ic k a n d [a rg e lu m p 够 6 2 ／ ， l 【／ f w a s e n c 。 u n t e 陀 1 S e v e r a [ d u n t e m 1 e a s u r e s f o r o v e r c o m i n g t h e s e p r o b ． 。 ‘ ／ [ e n s we r e s r g g e s t e d i n t h i s p a p e r Ke v o r d s D a r b e n c h c a vi n g me t h od ．s u b l e v e 1 s t o p i n g 会 理镍 矿 的接替 矿 山 冷水 箐铜 镍矿 ， 1 9 8 6年 4月 正 式 投 产 。经 过 十 多 年 的开 采 ， 采完 了 2 1 0 0 m、 2 0 5 0 m 两个 中段 ， 将 进 行 2 0 0 0 m 中段 的采 矿 。肩形 水 平 中深 L 有底 柱 阶 段崩 落法 的采 矿 方 法在 2 1 O O m 中段 的几个 采场取 得 了成功 ； 在 2 0 5 0 m 中 段 的采场基 本适 用 ， 但几个 厚大 矿块 的采 场在第二 次崩 矿 时存 在矿 房 垮塌 严 重 、 凿 岩井变形无 法装 药 等问题 。2 0 0 0 m 中段 的 矿 块更厚更 大 ， 有 必要 对 回采] 一 艺进 行 探 讨 ， 作 些改进 ， 以期尽 量解 决 已出现 过 的问 题 。 收 穑 口娜 2 0 0 0 0 51 0 1 矿床地 质简介 矿 床位 于川滇南 北 向构造 带 中段 与东 西 向南岭构造带 西延 截接 部位 的荒 田复背 斜 南冀 。为一 南北宽 3 Km， 东西 长 3 3 Km 的铜镍 矿带 。矿 区 内出露 前震 旦系盐边 组 P t l v l 的一 部分 。矿 床 地质 构 造 主要 为 断 裂 ， 汁有 F ． F 2 F 3 F 4主要 断层 。矿床 成 因属 基 性超 基性岩浆 晚期 熔离硫化 铜镍 矿 床。 初 勘圈定 了不 同规模矿 体 l 3个 ， 经详 勘证实 ， 不 同规模 的表 内矿 体仅 有 IⅡⅢ 三个 ， 其 中 IⅡ 号两 个矿 体 占金 属 总量 的 维普资讯 1 8 2 0 0 o年 第 4期 85 8％ 。 I号矿体特 征 位于 勘探 线 l 4线 至 1 7线 之 间 ， 高 程 1 9 2 5 m 至 2 1 7 0 m之 间 ， 形 态为帚状 。矿 体 东侧 呈弧形 ， 其 它方 向则分 支尖 灭 。走 向 近 东 西 ， 长 2 5 0 m， 厚 度 西 薄东 厚 ， 1 5线 以 西 为 2 ． 5 m 至 1 8 m， 1 6线 附 近 为 2 1 r n至 4 8 m， 矿体 突 然膨 大 ， 最 厚 可 达 6 7 m， 平 均 厚 度 为 2 4 ． 7 1 m， 倾斜长 度为 2 5 0 m， 最 大长 度为 3 4 5 m。1 6 线主矿体陡倾， 近乎直立， 底 部分支 ， 产 状 较平 缓 ， 1 5线 以西 矿 体 产 状平 缓 ， 微 向西 上翘。矿体形 态较 复杂 ， 矿 体 品位及厚 度 变化 都不 算 很 大 ， 平 均倾 角 7 4度 。 Ⅱ号矿体特 征 位于 勘 探线 1 5线 至 1 9线 之间 ， 高 程 1 8 9 0 m 至 2 1 6 0 m 之 间 ， 形 态 为 不 规 则 脉 状 ， 1 7线 为 “ 钩形 ” ， 纵 向 上呈 “ s ” 形 ， 矿 体 膨 缩 明显 ， “ s ” 两端 富厚 ， 中 间缩 小分 叉 。 走 向 北 东 ， 长 2 7 0 m， 厚 度 一 般 为 1 0 m 至 2 7 m， 最 小 3 m， 最 大 3 6 m， 平 均 厚 度 l 3 8 m， 倾 向 长 3 5 0 m。倾 向 南 东 ， 倾 角 平 均 7 4 ． 6 a ， 向 南 西倾 状 。矿 体 品位 ， 厚 度及 形 态变化均不 太 复杂 。 I号矿 体 上盘 为 闪橄 榄 岩 ， 下 盘 为辉 石 橄榄 岩 、 辉石 岩 ； l I 号矿体上盘 为角闪橄 榄 岩 ， 下盘为 辉 石 岩 。矿 岩 均属 中等稳 固 以上 ， 下盘及矿 体 的稳 固性 优于上盘 ， 矿岩 界线明显。矿石矿物组成 比较 简单 ， 水文 地 质 简单 ， 地表 允许陷落 。 2采矿方法介 绍 2 ． 1开采技术 条件 ①产 状 I号 矿体 平均厚 度 2 4 7 1 n 1 平 均倾 角 7 4 ； Ⅱ号 矿体 平均 厚 度 1 3 ． 8 m 平均倾角 7 4 6 。 ②矿石 及 围岩密 度 3 ． 1 4 t ／ ③矿石 松散 系数 1 5 2 7 ①矿石 湿度 0 6 6 ％ ⑤ 矿石 含硫量 2 ． 1 7 ～8 2 8 ％ ⑥ 矿石 自然安息 角 3 9 ～4 0 ⑦ 矿 石 有 害 组 分 游 离 s i 含 量 1 9 ％ ， 放射 性物质低 于 国家标 准 ⑧ f 91 4 ⑤矿岩 中等稳 固 以上 ⑩ 地表允许 陷落 2 ． 2采矿 方法 根据开 采技 术 条 件 ， 采用 水平 中深 L 崩矿 的有底 柱 阶段崩 落采矿法 。其主 要特 点是 电耙运 搬 矿石 的底部 结构 ， 水 平补 偿 空 间 ， 水平 扇形 中深 L 落矿 ， 整个 阶段一 次 爆破或 者分 次爆 破 。具 体见 图 1 ， 采矿 方 法示 意图 。 采场布 置 当矿 体 厚 度 大 于 1 4 m 时 ， 采用 垂 直 走 向 布 置采 场 ； 当厚 度 51 4 m 时 ， 采用沿走 向布置采场 。 矿 体厚 度小 于 5 m时 ， 采用 沿 走 向布 置 留矿法 垂直走 向 布置采场 ， 占的 比例 为 9 4％。 矿块构成要 素 矿 块 尺寸 长 宽 高 矿 体 厚 度 1 6 m 5 0 m。底 部 结 构 1 2 m， 其 中采 场 溜井 高 6 m 下 底柱 ， 电耙 道 至拉底层 高 6 m 上底 柱 ， 不 留问柱 ， 连 续 回采。 采准切 割 阶段运 输 水 平 以上 下盘 沿 脉巷 道加 穿 脉 构 成 穿 脉 装 车 环 形 运输 系 统 ， 设 【作 在开 拓时 完 成 。采 准工 作 主 要 有 ， 在穿脉 内下 盘脉 外 掘进 人 行进 风材 料 天井 和采场 溜 井 至破 碎水 平 ， 掘其 联 道和 电耙 道 ； 上 盘脉 外布 置回风天井 ， 以回风平 巷与 电耙道道尾 端相 联接 ， 一般 2 3个 采 场共 用一条 回风 天井 ； 在 电耙 道 两边 掘 斗 川 斗颈 ， 拉底层 掘拉 底平 巷 ， 掘 凿岩 天井 ； 凿岩 天井的布 置条数 应根据矿 体 的厚 度来 确定 ， 原则 是凿 岩天 井 中打 的水平 中深 孔 深度应 在 YG 4 0凿 岩 机 的有 效 深 度 1 2 m 以内 。切割工作 主要 是拉 底 和扩漏 。 维普资讯 四川有色金属 S i e h u a n N o n f e r r o u s Me t a l s 1 9 回采 工作 在采准 工作结束 后 ， 在凿 岩 天井 中用 YG 4 0凿岩 机一次打完 采场 的全 部 中深孔 ， 再进行 上中段底柱 的打眼工作 。 待全部打眼工作结束后 ， 进行拉底 扩漏工 作 。根据 拉底补偿 空间的大小 和采场矿量 多少 ， 一 次或 分 次将 本 采场 和上 中段底 柱 全部 崩落 ， 大块在 电耙道 中进行二 次破碎 ， 用 电耙大 量 出矿 。 图 1 采矿方法示意图 3 采矿方法在生产 中应用 的结果 冷水箐铜镍矿应用水平中深孔崩矿的 有底柱崩落法 ， 采完 了第一个 中段 2 1 0 0 m 中段和第 二个 中段 2 0 5 0 m 中段 的采 场。 结果 是 ， 总 的来 讲 是 适 用 的。但对 厚 大 矿 块 ， 存在第二次爆破时垮塌变形严重的问 题 3 ． 1 适 用 性 表 1 该采矿方法 ， 冷水箐铜镍矿从 1 9 8 6年 沿用至今， 在第 一个 中段 2 1 0 0 m 中段， 很 顺 畅。管理 人员 、 技术人员 、 职 工 ， 对采 准 、 中孔 、 拉底 、 爆 破 回采 的设 计施 工 ， 都很 熟 悉 。在安全 、 通 风 、 控 制矿 石 损 失与 贫 化 、 设备使 用维 修 、 材 料消耗等 方面 ， 都积累 了 一 定 的经验 。在 整 个 生产 过程 中 ， 生产 安 全都很 正常 ， 没 出什 么 问题 。2 1 0 0 m 中段 采场情况见 表 1 。 ～ ＼采 场 I号矿体 主 要 参 交＼～ l 1 J l 】 2 l 1 3 1 1 4 5 1 1 6 1 1 7 拉 底 面 积 2 7 O 1 8 4 l 7 l l 4 2 崩 矿 量 t 1 7 5 8 0 2 2 5 3 0 l 4 0 3 0 9 9 8 l 凿岩井数 2 2 l 1 爆破 次数 2 l 2 2 2 备 注 I 作矿柱 留矿法 维普资讯 2 0 2 0 0 0年 第 4期 ＼栗场 Ⅱ 号 矿 体 主要 l 0 l 1 0 2 1 0 3 1 0 4 1 0 5 1 0 6 1 0 7 1 0 8 1 0 9 拉底 面积 m2 1 6 7 1 8 7 2 0 2 2 5 6 2 5 5 2 9 5 2 3 6 1 7 7 1 9 0 崩矿 量 t 3 1 4 3 9 8 8 9 1 4 2 2 3 2 0 0 4 6 3 0 2 4 0 2 8 2 2 I 2 1 0 8 7 1 3 5 3 1 1 0 8 6 4 凿 岩井数 1 2 2 2 2 2 2 2 爆破 次数 1 l 2 2 2 1 1 1 1 l 备 注 3 、 2 存在 问题 随着 采矿深度 的增加 ， 地压 加大 ， 空场 压 力拱 跨 度 增加 。采 矿 方 法 在 2 0 5 0 m 中 段 ． 在 几 个 采 场 中 出 现 了 一 些 问 题 2 0 5 0 m中段采场具体情况见表 2 2 0 5 0 m米 中段 ， Ⅱ号 矿 体没 有 出现 问 题 ， 而 I号矿 体 除 首采采 场 2 1 1和 最后 一 个采场 2 1 5外 ． 都 在第 二 次爆 破 时 出现 了 垮塌变形 ， 影响爆破效果 。 表 2 2 1 2采 场 ， 拉 底 面 积 4 1 7 m2 ， 崩 矿 量 6 7 7 1 3吨 ， 凿岩井 4条 ， 分 三次爆破 。第 一 次将 1 号 、 2号凿岩井 ， 3号 、 4号凿岩井 2 3 ． 3 m分层 以下矿石 全部爆破 ， 间隔 2 5天 进行 第 二 次爆 破 ， 期 间 3号 、 4号 凿 岩 井 2 3 ． 3 m 分层至 2 9 ． 9 m 分层 约 8 0 0 0吨矿 石 自然垮 塌。矿 石块 度大 ， 有 的达 1 0 。安 全威胁大 ， 垮塌时一旦人员遇上， 尸体都无 法 找 出来 。 、 ＼采场 I 号 矿体 主要、 2 1 1 2 1 2 2 l 3 2 1 4 21 5 拉底 面积 m2 4 1 4 4 1 7 4 8 0 3 4 8 l 6 8 崩 矿量 t 2 9 3 1 9 6 7 l 1 3 6 0 6 1 7 5 1 5 0 5 1 0 8 3 0 凿 岩井 数 3 4 2 2 爆破次 数 2 3 2 2 1 备 注 首采 垮塌 变形 、 ＼ 采 场 Ⅱ号矿 体 主要、 ＼ 2 21 2 2 2 2 2 3 2 2 4 2 2 5 拉底面 积 m l 3 7 l 8 4 2 0 2 1 5 2 崩矿量 t l l 8 4 8 1 0 5 0 9 2 5 2 0 7 2 2 7 1 9 凿岩井数 1 2 l 3 爆破次数 1 1 2 2 备 注 矿少未采 2 1 3采场 ． 拉 底面积 4 8 0 ， 崩矿 量 6 0 6 1 7 t ， 凿岩井 2条 ， 分两次爆破 ， 爆破分 界 线 3 8． 8 m 分层 。在 1个 月 后 的第 二 次 爆破之前 ． 自然垮 塌 3排 中孔 ． 2号 凿 岩井 出现 5 c m宽的几条纵向裂缝 ， 造成 2号井 无法装药爆 破 。结果 矿石 损 失 ， 矿石 块 度 维普资讯 ■ 四川有 色金属 S i c h u a n N o n f e r r o u s Me t a l s 。2 1 大 ， 安 全难 以保 障 。 3． 3简 单分 析 将表 1表 2比较 ， 可 以看出 ， 当崩 矿量 大 大 于 5 0 0 0 0吨 拉 底 面积大 大 于 4 0 0 时 ， 水 平 中深孔 崩矿 的阶段崩落法 的回 采工艺， 在冷水 箐铜镍矿采场第二次爆破 时 ， 自然垮 塌严 重 ， 凿 岩井 变形 ， 矿石 块 度 大 ， 不安 全。 在采 矿宽 度 1 6 m 一定 的情 况下 ， 拉 底 面积 大 于 4 0 0 ， 也 就 是 矿 体 厚 度 大 于 2 5 m。第二 次爆 破 的垮 塌变 形 ， 除 矿 体 稳 固性 的裂隙影 响外 ， 主要是暴露 面积大 ， 暴 露时间长引起垮塌。第一次爆破后， 必须 放出一定 矿石 ， 使 补偿 空 间系数 达 到 2 0 ％ 左右 ， 强化 出矿 ， 也需 要 2 5至 3 0天 时 间。 在 这个时 间无 法 缩 短 的条件 下 ， 引起垮 塌 的 主要 因素 是面 积 大和 时 间长 ， 就只 有 从 面积 上加 以解 决。 2 0 0 0 m 中 段 ，I号 矿 体 的 3 l 1采 场 、 3 1 2采场 、 3 1 3采 场 、 3 1 4采 场 均 属 厚 大矿 块 ， 拉 底 面积都 大于 4 0 0 ， 凿 岩井 条数 分 别为 3条 、 4条 、 2条 、 2条 ， 崩 落 量 分 别 为 6 5 9 8 3吨 、 1 0 5 0 6 4吨 、 6 3 6 4 2吨 、 5 2 9 8 9吨 。 并且 采矿 深度 增 加 了 5 0米 。如果 按 照原 回采工艺 ， 只在高度上 分次爆 破 回采 ， 回采 工作存 在的安 全问题将更加 严重 。 4 回采 的工 艺改进 水平中深孔的阶段强制崩落法在冷水 箐铜镍矿厚大矿体 中存在 的问题要解决， 经 与有关设 计 院 的专 家研 究 ， 可 靠 的办 法 是采用分段 平巷打垂 直扇形 中深 孔的有底 柱 分段 崩 落 法 ， 变 水 平 崩 矿 为 侧 向崩 矿 。 但是， 会理镍矿是特困企业 ， 不可能花大量 资金另买设 备 ， 工 程 技术 人员 和 职工 也 不 熟悉其 设计 和 生产 工作 ， 采 切 工 程 量 多一 倍以上 ， 成本升高 。我就原采矿方法在厚 大 矿块 中的 回采 工艺作 一 些 改进 ， 探讨 在 不 改变现有设 备 、 采矿基本 工艺 的条 件下 ， 克服 目前存在 的不足 。 对 于拉 底 面 积 大 于 4 0 0 ， 崩 矿 量 大 于 5 0 0 0 0吨 的采场 ， 在水平上 分 区回采 ， 高 度上 在每 个分区 内仍 然分段爆破 。 即拉底 工作 ， 原来一次拉完 ， 现在沿矿体走 向 也 就是垂直采场厚度的方向 留一条 1 ～l 5 米厚 的连 续矿柱 ， 将 拉低 层 分成 两 个 区域 A和 B 。在连续矿柱之上的矿房内， 留0 ． 5 米厚 的直立 隔墙 ， 使房 在高 度上分 成 A 区 和 I j区的 中孔 不 打 人墙 内。先拉 A 区 的 底 ， 将 其上 的矿房 在高 度 上 分 成 A 和 Az 两闪 爆破 ； 接 着 拉 B 区 的底 ， 将 其 上 的矿 房在 高度上分 成 B． 和 两 次爆破 。采用 分区拉底 ， 主要是使每区第二 次爆破时底 部暴露 面 减少 到 4 0 0 m 2 以 内， 力争 控 制 在 3 0 0 以 内， 避 免垮塌 。具体 见分 区 回采示 意 图， 图 2 。 【 一 拉底 J 续 矿 L 一 中孔 不进 们 隔 埔 ， 为突I 【 I 1 、 2的表选 ． I 术 矿体剖面线。 图 2分 区 回采示意 图 采用这种 分 区 回采 ， 采 矿 工 艺基 本 不 维普资讯 2 0 0 o年 第 4期 变 ， 采准 、 中 L 、 拉 底 、 崩矿 、 出矿 的设计 和 施 工与原 工艺 原则 一样 ， 整个 采 场 的底 部 结构不 变 ， 采 矿使 用 的设 备可 以不 变。 主 要 注意 以一 F J L 点 图 3最后 一 次爆破 前 留矿 示意图 1 ． 拉 底 层 的 连续 矿柱 具 体 留在 什 么 位 置 ， 与凿 岩井 的布 置和 中孔 设 计综 合 考 虑 。原则 是使 先爆 破 的 A 区矿 量 占整个 采场崩 矿量 的一 半 以上 ， 减少 B区第二 次 爆破 1 3 2 的矿 量 。 2 ． A 区 第 一 次 爆 破 后 ， 按 常 规 放 出 2 0 ％左 右的补偿 空 间矿 石 ， 接着进 行 A区 第二 次爆 破 A2 ， 爆破 后 该 区暂 不放 矿 。B 区拉底 时 ， 一 般 为 3 ． 5米 ， 使 B区第一 次爆 破 B 1的矿 量 多 ， 减 少 第二 次 爆破 B 2的矿 量 。连续 矿 柱 与 B区第 一 次爆 破 同 时拆 除 ， 隔墙 由于 只有 0 ． 5米 厚 ， 随爆 破 垮 塌 。 B． 爆 破 后 ， 靠 A区 的两 个 漏 斗不 放 矿 ， 其 它漏斗放 出补偿 空 间 1 0 ％ ～l 5％的矿 石 ， 进 行 B区第 二次 B 2的过 挤压爆 破 。具 体 见 图 3 ， 最后一 次爆破前 留矿示意 图 。 3 ． 分 区爆 矿 ， A 区 的 A【 A2矿 石 。l 区的 B _ 矿 石 ， 爆 破 质 量和 安全 都 能保 证 。 B区的 矿 石 ， 量少 ， 通 过 松 散 矿 石 一定 的支撑 。初步 分析 ， 爆 破无 问题 。 5结 论 冷水箐铜 镍 矿 ， 采 用 水平 中深 孔 有底 柱阶段 崩落法 ， 当矿 体 厚 度大 于 2 5米 ， 矿 房崩矿量 大于 5 0 0 0 0吨时 ， 在 采 场 内应进 行分 区 回采 。当矿 体厚度小 于 2 5米 ， 崩矿 量少 时 ， 原 方法不变 。 参考文献 【 1 】 周摅诚 ， 金属矿床地下开采 【 2 】 冷水箐镍矿床采选 3 0 0 t ／ d技改工程初 步设计 ， 昆明有色冶金设计院 作 者简 介 高 贵 均 ． 男， 工程 师 ， 1 9 8 8年 毕 业 于中南工业 大学责 泺开 发 i 程 乐 采 矿 _ 工 程 专 业 ，同 年 分 配 到 会 理 镍 矿 ． 现 任 会 理 镍 矿 副 矿 长 本 刊 声 明 为适应我 国信息化 建设 需要 ， 扩 大作 者 学术 交流 渠道 ， 本 刊 已加入 中国 学术期刊 光盘版 和“ 中国期刊 网” 。作 者著作权使 用费与本 刊稿 酬 一次性 给付 。如作者不 同意将 文章编入 该数据库 ， 请在 来稿 时声 明， 本刊将做 适 当处 理 。 维普资讯