灵湖金矿采矿方法试验研究.pdf

灵湖金矿采矿方法试验研 究 型 一 力 -扬壁盎 西安 冶垒 建筑 学院 灵 湖金矿 【 摘 要】 本文 以理 论研 究为 基础， 密切 结合 生产 实际 ，采 用沿倾 斜后 退 式回采 顺 序 和 楔管 式锚 杆 护顶 技术 ，使 采空 医允许 暴露 面积 只 有 5 0 m。 左 右 ， 扩 大 到 2 5 8 5 0 0 m。 ， 大 幅度 地降 低 丁矿 石损 失与 贫化 ，获得显 著 的经 济效 益。 关t词；沿倾斜后退式回采I楔管式锸杆护顶}边界元法J失稳范围 灵湖 金矿位于小秦岭北 翼， 地质 条件复 杂，顶板 围岩不稳 固，其允许暴露面 积只有 5 0 m。 左右 。矿体完整性被 民采破 坏， 矿 石 损失和贫 化率 很高、生产能力低 、作业 不安 垒。1 9 8 8 年 国家黄金管理局 立项 ，对灵湖 盘 矿采矿方法进行试 验研究。经过近 3年 的试 验研 究，已干1 9 9 1 年 9月通过 国家黄金管理 局 技术 鉴定。 目前，该方案已在垒矿推广使 州 。 一 、矿 床开 采技 术条 件 灵湖金矿 矿床属 层控 岩浆热 液 再 造 矿 床。 矿体主要产干F- 含矿断裂带 中， 含矿构造 带经 过 多次构造 复台 ，成 矿之后又 有压 扭性 断裂叠 加，使断裂带 内及其 两侧近矿体围岩 的构造裂 隙投为发育， 围岩不稳 固， 其 允许 暴 露面积 只有 5 0 m。 左右 。矿俸走 向 1 2 7 。 ， 倾 向3 7 。 ，倾角2 5 。 ～5 0 。 。．成验采 场倾角2 6 。 ， 矿俸平 均厚 度2 ． 2 8 m，矿石地质 品位 垒 矿 平 均5 ． 3 9 g／ t ，试 验采场矿石 品位 4 ． 8 2 g／ t 。 顶板 围岩为混 台岩、糜 棱岩，因受断裂带 影 响 ，后 期构 造断层泥砾岩 发育， 围 岩 不 稳 固。矿石为 石英脉型、蚀 变岩型 两种，多为 氧化矿 ，属 中等稳 固。试验采场地质提 供的 矿量为 I 矿块。经过 采准 切割 工 程 的 揭 露 ，地质工 作投入 7 2组样线，1 6 5 个样 品， 对试验矿块进 行二次圈定。试 验采场地 质矿 量见表 1。 二、采矿方法试验方案的选择 根据灵 湖金矿的矿床开采技术条件，试 验研究小组提 出六种采矿方法试验方案，经 过筛选，认为 “ 小分 间回采崩落法”方案， “ 沿倾斜后退式回采锚杆护顶房桂法” 方案， 维普资讯 第l 3 卷 1 9 9 2 第1 O 期 比较适 应术矿的矿床开采技 术 条 件 。因 为 “ 小分 问回采 崩落 法”方案的采矿损失 和贫 化 比较大 ，生产能力较低，加之试验采场局 部变厚 Ⅱ 采场 上部矿体厚 度已达5 ． 5 m ， 阍术 支柱分割 回采分 间已不能使 用。经 过反 复论证 ，确认 “ 沿 倾斜后退 式回采铺 杆护顶 房桂采矿法 为 试验研究 方案。 三 ，采 场 构 成要 素 试验采场 t 段高度2 5 m，矿体倾 角2 6 ， ． i 6 采场宽 度 1 m，顶柱厚度 2 ． 5 m，雇柱厚度 3 m，在 lJ 间联络道上 部 留一 个边 长为5 m的 等边三 角形矿 柱 实际只有 一条2 m 7 ． 4 m 的矿桂 I 秉场 利 用8 ． 5 m宽的无矿带 作为 房问矿柱， Ⅱ 采场 利 用6 m宽的无矿带作为 房问矿桂， 如图 l所示 。 四、 采准 切 割与 回采 工 艺 1 ． 采 准 切 割 枉7 2 5 段 I 矿体西部边缘 ，布置 两条 圈l 沿曩辩后退式国采薯扦护珥魔挂洼方囊 上 山 I 、 Ⅱ 上 山划 个采场。 两条 上 山分 别用两个通风联络小井与 7 5 0中段巷 遭联 通。采场回采顺 序采 用沿 倾斜后 退式 回 采。两 条上 山分别 作为 两个采场 的出矿电耙 巷道。在 7 2 5中段开凿 两个电耙绞车峒室。 I 上山电耙绞车安放在CD4 1 探矿穿脉中} Ⅱ 上山耙绞车硐室靠近CD3 7 穿脉，此处有 一 断层 穿过。为了确保 7 2 5 中段巷道的安全 ， 利 用 CD3 7穿脉向西掘进绞车峒室，待采场 采准切割工 作结束后，采 用控制爆破 以小 断 面 0 ． 5 X 0 ． 8 m 绳道联通 Ⅱ 上山。 如阁 2所示。采准切割工程 量见表 2。 2 ． 回采工艺 2 m时 a 3 值 很小。因此顶板维 护的重点 部位是顶板 以上 2 m 高以 内的区域 。根据这 一 研究成 果，采用 2 m 长的锚杆支 护是有理 论依 据的。采场 作业空间的高度又是确定锚 H e I t ] 田{ 矿房 中心顶扳应 力田 1 一A A 面矿房中心顶板柱应力崩 2 一B B 面矿房中心顶板柱应力图 3 一c C 面矿房中心顶板柱应力图 杆长度的实践基础。试验采场工作空间高度 为2 ． 5 m左右，采 用Y8 P一 4 5型凿岩机 打锚 杆孔，其机 身高 度为 1 ． 4 m， 所余 空间高度 只有 1 ． 1 m。 楔管式锚杆直径较小的一端， 能 自由插 入的长度 为1 ． O ～O ． 9 m， 用凿岩机 锤打入孔 的变径部 位的长度 为1 ． 0 ～1 ． 1 m。 因此，采用2 m长在其妄变径的楔管式锚杆 是适宜 的。 锚杆 闻距 网度 的确定 根据承载能 力计算如下 l 。 D n ∑ h i √ 1 。 1 7 m a一锚杆 网度 m 维普资讯 第l 3 卷1 9 9 2 年第1 o n P一锚杆锚 固力P 1 O t n一安全 系数n2 ． 5 r ， 一岩石平 均容重r ， 2 ． 4 8 ／ m‘ ∑ h i 一锚杆承载松动岩层高度1 ． 2 m 取a1 ． O m。因 围岩稳 固性较差 ，锚杆施工 时要严格 按网度进行。 锚杆结构及其 施工楔管 式锚 杆用A 钢 板卷 制成 有缝 的变径锚 杆。3 6 mm 直径 部位 长 度 9 0 0 1 O O O mm，4 0 mm 直径部位长度 l l O O l O O O mm。 在直 径较细的锚杆前端， 装 入 两块三 角楔体 ，直径 较粗的锚杆末端焊 有 档环，并套人垫 板，其结 构如图 5所示。 锚 杆施工时，采 用 Y8P一4 5 型凿岩机， 用直径为3 8 ram的一字 型钎 头钻凿锚 杆孔， 其深 度要 比锚 杆长l 5 O 2 0 O mm。将 锚杆前 端装 入孔内， 再 用Y8P一4 5 凿岩机借 助于锚 杆锤 打器 将变径部位打 人孔 中， 然后 用钎 杆 插入锚杆 中空部位 ， 开 机 冲断定 位销 ， 胀开 楔 体，将锚 杆锚 固在岩石 中。开缝 异径 管和炮 孔周 边紧配合 ，利 用其 间的磨擦 力起到锚 固 的作用。 试 验采场 锚杆拉拨试验结果是 最大 锚 固力1 3 t ， 最小锚 固力 5 ． 2 t ，平均 7 ． 3 t 。 虽然 没有 达到最佳值， 但对 顶板的维 护已取 得明 显效 果，控顶 面积 已达 2 5 8 m ，最大达 5 O O m 推广采场的 资料 。 l I 监 田5 曩蕾式镭杆结构 1 开缝异径粗管2 一异径细管3 一上樱体 ‘ 一下楔件5 一定位锖6 一档环7 一垫板 五 、矿 石损 失和贫 化 试验采场采用楔管式锚杆护顶，有效地 控 制了顶板冒落、保证 了作业 安全，大幅度 地 降低 了矿石损失与贫 化，详 见表 3。 试奠采塌矿石曩失贫化 囊3 矿石储量 采出储量 采出矿量 虚石混人量 矿石损戋量 贫 化 率 回 收 率 J 负 目 岩 注 t t t t t 立项前房柱{ 击 5 5 2 5 3 5 8 0 4 7 拈 1 1 6 8 1 fl 非 2 4 ． 6 6 ‘ ． 8 试验方案 5 5 2 5 ‘ 9 2 3 5 5 8 6 6 6 3 6 0 2 1 1 ． 9 8 9 ． 1 相 对比 o 3 7 ． 5 1 7 ． 6 5 4 3 ． 2 6 9 ． 0 5 5 1 ． 6 0 3 7 ． 5 0 ”为挺 一 “为降艇 从表 3中可见，试 验 方案比立项 前所采用的 房柱法方案，矿石 贫化率降低5 1 ． 6 ，回收 率提高3 7 ． 5 。 六、主要技术经济指标 主要材料消耗 见表 4，主要技术经 济指 标 见表 5。 七、 试验研究的技术关键及其评价 1 ．回采顺序 普通房拄法一般都采 用逆倾斜上 向回采 顺序。灵湖金矿矿 体顶 板围岩不稳固，若采 用普通房柱法 回采顺 序，则采场作业安全较 差、矿石 贫化和损 失也很大 ，为 了寻求台理 维普资讯 2 2 黄金 主要材料清耗 寰 4 消 甍 指 标 序 号 柯料名称 备 注 位 指 标 】 炸 药 kg 2 ,3 3 r k I t 0． 4 6 2 2 火雷管 十 2 9 9 6 十 ／ O 0． 5 3 6 3 导火线 m 7勰 2 m， t 1 ． 2 9 5 4 台盎片 g l 6 5 0 九、 2． 9 鞋 5 坑 来 m0 6 ． 2 1 ma ／ t 0 ． 0 0 1 1 6 锚 杆 根 8 9 2 根 I t 0 ． 1 5 9 主娶技木经济擅标 裹5 指 标 序 号 指标名称 晕 位 指 标 ． 采 场生 产 能力 t ／ a 6 5 2 回果时间 d 5 2 两 个采场 回采有超 前关系 采 准 比 m／ k t 2 2 副产矿量比重 1 6 ． 4 矿 回收率 8 9 ．1 5 石 回 “ 为提高 值 收 相对比 岩 3 7 ． 5 矿 贫化意 岩 1 1 ．9 石 贫 相对比 岩 一 5 l 6 “ ～ 为降怔 值 化 7 锚 杆殛施 工费用 元 ， 襁 2 0 ． 5 8 锚杆及施工成本 元I t 3 ． 2 7 口 直接经济效益 万元 1 8 ． 蛆 的回采顺 序，对试 验采场的岩体稳固性进行 了研究 。 用边界 元 法 以 BEMB程 序，在 J BM PC 计算机 上通过， 将其计算结果转 绘到试 验采场模型上，绘出倾斜方 向可能 出 现的失稳范 围、 如图 6所示。 由此可见，采 空 区垒面 拉开 以后，可能 出现 的失稳范 围， 位于 采场 倾斜方 向的上部 ，并有 自上 向下递 减的趋势 此项研究成果有 专 文 论 述 。 因 此，采用梏倾 斜后退式回采顺 序 是 最 台 理 的。这 种回采顺序 不仅能保证 采 场 作 业 安 垒，而 且还能使采场 回采工艺机 动灵活，有 较高的生产能力。试验采场 回 采 过 程 中， Ⅱ‘ 采场采空 区面 积达 2 2 0 m。 时 ， 在倾斜方 向的上部有块三 角滑 体， 用楔 管 式 锚 杆 支 护， 维护4 5 天 以后 冒落， 其体 积有 2 1 m。 。 此 时，回采工 作面已离开 冒落区1 2 m 以远 ，未 发生任 何安垒事故。 由于采空 区 自然 冒落 ， 使采场 虚力集 中状态有所缓解 ，从而避 免 出 现冲击地压而造成的 突发性 事故。 0 5 I O 1 5 2 1 2 5 3 0 35 4 I 4 5 5 0 5 5 6 0 X r m 圈6 馕辑方向可能出现的失●范圈馕辩横型 l 一5时是稳范围 一n j2 ． 5时失稳范围 维普资讯 第1 3 卷1 9 9 2 年第l 0 期 2 3 2 ．顶板 维护 顶板维护是采 矿方法的核心 。试 验采场 之所以成 功，除 了采 用合理 的回 采 顺 序 之 外 ，很重要 的技 术关键是采 用了楔管式锚 杆 护顶。 采取这一技 术措施 ， 使试 验采场采空区 面积，由允许暴露面积 5 0 m 左右，扩大到 2 5 8 5 0 0 m 。 目前，采 用锚 杆支 护已 在 垒 矿推广使 用。 彻底取 代了砖砌人工矿柱、 混凝 土 城砌筑的人工矿柱 这 两种人工矿柱支 护 效果 不好 。 实践 表明，采 用楔管式锚杆护顶 安垒可靠、 并使 采场结构尺寸加大，减少 了 矿 柱损失，提高 了矿石回收率 ，大幅度地降 抵 了矿石 贫化率 比原方案 降低 5 1 ． 6 。 3 ．对矿体进行 了二次圈定 试验采场位于 7 2 5 m 中段西部边缘地带， 矿 体形态复杂，地质部门提供的资料 可靠 性 较差 。试 验组投 入 7 2组样线 1 6 5 个样 品， 对矿体进行二次圈定，准确地控制了矿体形 态 ，圈 出两个无矿带，并以此 作为岩柱 支护 采场，为降低 采场的采矿损失与 贫化，起到 了良好的作 用。 ● ．充分 利用探矿 工程 试验采场在设计与施工 中，充分利用原 有的探矿工程 ，合计利 用 2 2 m 的探 矿 巷 道 CD4 1 、 CD3 7 、 CD4 5 、 CD6 等 降低 了采准 切割工程量、 节省 了采准切割费 用。 5 ．采用 电耙 出矿 原采矿方法方案 的采 场出矿 ，均是人工 出矿 ，工人劳动强度大，安垒 条件差 。试 验 采 场采 用3 O k W 电耙 出 ， 提 高 了出矿 强度 ， 减轻 了工 人体 力劳动，提高采 场 出 矿 能 力 比原 方案提 高1 ． 7 ～2 ． 2 5 倍 。 6 ．经济效益显著 采用本 方案 大幅 度地降低 了矿石损失与 贫化，仅此项所获得 的直 接效 益达 i 8 ． 4 3 万 兀。 本方案 具有简便 易行、 安垒可 靠， 生产 能力大 、劳动强 度低、经 济效 益 显 著 等 优 点，在灵 湖金 矿已垒面 推广 ，并在开 采技 术 条件相似 的矿 山中，具有广泛地推广价值 。 编辑 崔岱 E x p e r i me n t a n d s t u d y o f mi n i n g me t h o d ma d e i n L i n g - Hu Go l d Mi n e L i U l i 8i 口 -Oo l l e g e 0 ， Me t a l l u r g i c a l r c 而 } e c } D n c 8 Yang She nw u Li n g 一 日H Go l d M i n e Ab s t r a ct I The empl oym e nt of di p r et r e a t and w e dge pi p e bo l t f or r oo f s uppo r t s h o we d t h a t t h e p e r mi s s i b l e e xp o s e d a r e a o f mi ne go a f i n c r e a s e d f r o m 5 0 m t o 2 5 8 5 0 0 m z , t hus gr e at l y r e duced t he er e l os s a nd di l uH on． On t he bas i s of t he or e t i e a l s t u d y a nd i n c l o s e c o mb i n a t i o n wi t h o p e r a t i o n p r a c t i c e ， t hi s p a p e r c o me t o a c o nc l u s s i o n t h a t a m a r ke d be n e f i t c a n be a c q u i r e d by t h e e mp l oy me n t o f t h i s m et ho d． Ke y wo r d s di p r e t r e a b we d ge pi p e b o t f o r r o o f s u p po r b bo u n d a r y e l e me n t r a o t h o d u ns b s b I e s p h e T 维普资讯