梅根矿的采矿方法（一）.pdf

梅 根 矿 的 采 矿 方 法 一 联 邦 德国萨赫特勒 本矿山 公司 悔根 矿 经理 、特许工程师K．哈尼施 马赫 尔 梅根 矿 的地 质构造类 型繁多 。矿体 有缓 倾斜 、中倾 斜 、急倾斜 以及逆 转构造 。同时 无论 沿倾 向还是沿 走向 ，矿床 的赋存条件在 很短的距 离 内发生 变化 。针对 这些板不相 同 的开采 条件 曾开发 了很多 合理 的采 矿方 法 当然 ，这些采 矿方法 都是按照无 轨采 矿技术 设 计的。它 们可 以分 为三 组 1 ．非 充填的采 矿方法 l 2 ．部分充 填的采矿 方法 }3 ．全部 充填 的采矿 方法 。 充填 料一 股用水泥胶结 ， 并 且往 往要使 充填 接顶 。在 确定某 一采 矿方法 时 ，除矿床 的赋 存条件外 ，还要考虑 是否能 防上 E 地表 或地下 因采 矿 造成的灾害 ，或 者当 矿 石很富时 ，要尽可能地 降低采矿 损失 。本 文 对各 采矿方法作 了介 绍 ，并且论述 了这些 方法的 生产能力和 经济效益 。 萨赫特 勒本 S a c h t l e b e n 矿 目前 仅还在 “ 新 矿区”开 采梅根 的硫 化矿 。 矿体产 于中奥 陶纪 的海相沉积 岩 ，并正 好处于中奥陶 纪及 上奥 陶纪岩层之 问 。 原 始平 缓沉 积的矿体 ， 通 过 华 力西 期 造 山运 动 而褶 皱成 目前 的形 状 。 矿 体 的平 均厚度 为 3 ． 5 m，其波动范 围为 1 ． 5 ～ 6 m。矿 床 的地 质 构 造特 点表 现 为类 型繁 多 、褶皱 及错动显 著 埋 藏浅的上部 矿体 主要 呈有规律 的急倾 斜 状 ，随着深度的 加大 便出现了缓倾斜 、中 倾 斜、急 倾斜 以 及逆 倾 斜 的 各 种 赋 存情 况 图 1 。 也就 是说 ， 随 着往深部 开采 ，必须针 对不 同矿 体赋存 条件 和岩 体条件来研 究相 应 的采 矿方法 。地质构造 不 仅随延深而 异 ，而 d d ‘ 且沿 走向也有很大 的变 化 褶 皱的轴 线向东 倾斜 ，这 样 ，处 于两 个急倾斜 翼之问 的缓 倾 斜矿 体部 分则同样 向东倾斜 。这对于矿床 的 开 拓和 采准是 很重 要的 。 西北 东南 E 矧 舞 ＼ 。 雠 垄 20。m挥 盆 ＼ i - 第水平 ． 、 ‘ d水 代撕海蛳页置 上奥陶 纪{ j 第6 水平 、 l ， ． 暑 鍪竹 翌 妻 平 点 、 ／ 一曼 ， 第 i |水 彝 君 圈 I 新 矿 区 wB ／ I 5剖 面 图 图 2为矿体 纵剖面示意 图，从 中可 以看 出矿体 的走 向长度 约 2 ． 5 k r n 。由该 图还可 进 一步看到 ，在矿体西部 的地表 有不允许遭 受 因采矿破坏 的设施 ，如 作 为主提升井 的 西西 里竖 井 ，选 矿厂和 伦讷河 。此 外 ，在这 1 9 9 0 年 第 { 期 维普资讯 一 5 ∞ 重I}I 石 一 3 - 运 ●充填料 运输 -开打 与运输 一 个范 围内还 有 东梅 根 区的 建筑 物 和鲁 尔一 西 格铁 路的 设施 。这意 味着所有 处于马克暗恩 断层 西部 的矿体都必须采 用水 泥胶 结的全部 充填法 进行开 采 。 随着无轨 采矿技术的 采 用 ，矿 体的开拓 系 统 已被 布置在围 岩内 。这 样 ，在 已限定的 通 风条件下 自然地要求 采用 由东 向西的连续 后退式 开采 。这种开采 方式 在多 个中段同时 进行 。其风 流方向 为 自上而下 。 矿 体 自身一般是坚 固的 。只是在地质构 造 很 破 碎 的 地方 才 要 求 采 用喷 射混 凝 土 支 护 。然 而 ，在矿体 内却有 很多裂 隙和 节理必 须 用锚 杆支 护加固 。 矿体的 上盘 为石灰 岩 ， 一 般是 很稳固 的 ，矿体的 下盘 为很 不稳固的伦 讷页岩 。 根 据 以上 介绍的地 质情 l况 ， 显然 必须针对 不同的 条件和 要求来 研 究合 理的采 矿方法 。 这 些采 矿方 法基本上 可 以分 为 三组 1 ．无 充填的采矿方法 ； 2 ．部 分 充填的采 矿方法 I 3 ．全 部充填的 采矿方 法 。其中的 充填料 一般 要用 水泥胶结 ，并且在缓 倾斜和 中倾斜 的矿 体 中要使 充填接顶 。 国 外金 属矿 山 l 无 充填 的 采 矿方 法 一 般来 说 ，无充填的采 矿方法 ， 其生 产能力最高 ． 而 采矿成本 展低 ．尤其是不必 考 虑矿床将来 开采 的可能性 以 及 可 能 发 生 的 矿 山 灾 害 时 ．更是 如此 。在 梅根 矿 只 是 在急倾斜 矿体和上述 须确 保 地表安 全的范围之外 才 仅 采 用崩 落 法 。 根 据不 同的岩体情 况可 采 用两 种崩落法 。当围岩中 等 稳固时 ，可采 用组合分段 崩 落法 瓦尔肯 巴赫采 矿法 。 当 围岩很破碎 时 ，便采 用一般的分段崩 落法 。 1 ． 1 组 台分 段崩落法 组 合分段崩 落法如 图 3所示 。分段 的垂 直问距约 l O m。 由一个采 准糸 聿 坡道至 开采 边 界与分段连通 ，采准斜坡 道沿缓倾斜 至 中倾 斜方 向掘进 ．如前所述 ，斜坡道 的布置取决 于裙皱轴 的倾向 ，在 悔根 矿区总是 由西 向东 倾斜的 。由这 些沿倾斜掘 进的斜坡道 在每 个 急倾斜的 褶皱 翼处 ，以必要的垂直 间距掘进 分段 水平 巷道 。 分段 水平 巷道的断面根 据所采 用的设 备 确定 。 这些 设 备又要 依矿体 的厚 度而选 用。 当 采用斗容 为 3 ． 5 m 的 铲运机时 ，巷道 的断 面 I ． 。 ， 采 空 区 ． 1 I 0 J l I -． - I 1 圈 3 组 合分 段崩 落法 瓦 尔肯 巴赫法 45 毒 维普资讯 不能小 于 3 ． 5 3 ． 5 m。当采 用 6 m 斗容的铲 运机时 ，要求 巷道宽 d ． 5 m、高 d m。 根 据围岩 的稳 固性和矿 体的倾角 ，在一 个 回采 单元 内处 于分段 巷道 之问的矿柱 数量 一 般为 3 ～4个 ，有时也可达 到 6个 。 采 矿从 采 区的边 界开 始 ，在每个采 场 内用天井 把上 下布 置 的各分段 巷道彼此连 接起来 。从这 些 分段 巷道 内向上打 最 长为 1 8 m 的扇形 深孔 。 各排 扇形 孔 沿走向方向 依次 进行爆破 。在 回 采过程 中 ，上部 分段要超前 下部分段进行 回 采 ，这 样 ，在采 场内便形成 一个 倾斜的 回采 工作面 ， 该工作 面要与崩 落矿石的斜面 一致 。 根据垂直 回采高度 的不 同，最上 面的回采分 段与 最 下 面的 回 采分段 沿 走 向的 间距 为 2 0 ～ 6 O m不等 。崩 落下来 的大部分 矿石贮 存在 后退 式 待回采的分段 矿柱上 。从 下一分 段巷 道 仅运走松 散系数所 要求的那部分矿 量 ，以 确保下一排 扇形 孔的爆 破作业 由于大部分 矿石要从晟 下部 的分段 巷道运走 ，所 以在这 里要 特别注意 出矿设 备的作业条件 如 轨 道 的铺设 、 支 护和管线 的安装 。 最下 部的矿 柱 用水平分 层回采 ，并和 在该矿柱上部 存留 的矿 石一起从最 下部 的分 段平巷 出矿 。 在采场 内贮 存崩 落矿石的优 点首 先是能 够支 撑采场 顶板 ，并 且 由此降低 因围岩片 冒 而 产生的矿 石贫 化 。其次 ，还可 以避 免矿石 在 爆破时飞到 采空 区而导致 矿石 损失 ，或者 在 非常危险 的情 况下 出矿 。在上 述采矿过程 中 ，人无 需进入采空 区，总是在安全 的分段巷道内作 业 。这些分段 平巷在 钻凿落矿炮 孔过 程 中 ， 使 用的 是同样的 钻机 。 安装系统锚 杆对分段 平巷进行 了 、 加固 。这种组 合分段 崩落采矿方 法具有很高 的生 产能 力 。采 准时 的生产能力 为 d O 6 0 t ／ 班 。采矿 。 时的生产能 力即 为 5 0 ～9 O r ／ 班 。 这种采矿 方法的 缺点是 ，按 4 6 不同的岩体情 况 ，采 矿 损失率 为 J 5 ～ 2 0 ， 贫 化率高达 2 5 。不过混 入的废 石将 在浮选 中得以剔除 ，这 样选矿便 得到几 乎未贫化的 精 矿。可以通过 适 当的采 矿工艺 ，也 就是说 通过 贮存足够的崩 落矿石 采矿时不 要在第 二分 段把矿石放得太 空 和使 回采工 作面不 要太 陡 ，来尽可 能地 降低 矿石的贫化 和采 矿 损 失。假若采场 内贮 存过 多的矿石 ，梅根 矿 就会 有硫 化矿石 自燃 的危 险 ，因而贮 存的矿 石量有 一定的极限值 。 1 ． 2 分段 崩落采矿法 一 般 的分段崩落 法既可 以当围岩很 破碎 时用于急 倾斜矿床 ，也 可 以用于崩落矿石 几 乎不能 自溜的倾斜矿体 。其采 准与组合分段 崩 落法相 同 ，然而在很多 情况 下分 段的 问距 较 小 图 d 。 在上盘下部 的矿 石全 部爆 破后 ，尽管崩 落 的矿石还 充满着采空 区 ，如果 岩石的稳 固 性较 差 ，则上 盘一般 会很快地 垮落 下来 。为 了使上 盘垮落 下来 的围岩 不致 于严 重地混入 矿 石 ，采 用分段崩 落法时 ，在 每个 分段水平 把 矿石 。分段 巷道 的 间距越 小 ，则 围岩与矿 石混 合的可能性 就越小 。 如果矿体 倾角较缓 ，在爆 破 下来 的矿石 不能 很好地在 底盘溜动的情 况下 ，则必须通 过爆 力作 用把矿 石抛至分段 巷道 。在这种情 况下 ，当然不 允许分段巷道 的 间距太 大 。 阶段 矿柱 图 4 分段 崩 落采 矿法 1 9 9 o年 第 4期 维普资讯 该法 的凿岩 与爆 破作业可 与组 台分段崩 落法相 类 比。 分段 崩落法不 可能达到象组 合分 段法 那 样 高的 生产能力 。 这是 由于分段 间距较 小、 采 准工 作量较 大 、以及 由于组织上 的原因 ，必 须经常移 动采矿设 备所致 。 当采 用组 台分段 崩 落法时 ， 上部分段 巷道总是无 出矿作业 的 ， 这 样 ，在这 里就可 以任意安排超前 的凿岩工 作或 其它作业 。如前 所述 ，当采 用分段崩 落 法时 就不 可能这 样 。 由于岩体 的稳 固性 较差 ， 要 求在采 准阶段进 行支 护以及在随后 的 回采 过程 中不断地 采取安全措 施 。 然而 尽管如此 ， 分段崩 落法仍然 是一种适应性 很强的采矿 方 法 它 既可 以用于倾角变 化的矿体 ，也 可用 于不 同的岩体情 况。 这 种采 矿方 法的 缺 点是 采矿 损 失率 大 ． 可能达到 3 5 ， 矿 石贫化率也高达 3 5 ， 或 许有时还更 高 这 样就会增加 每吨精矿的成 本 。 2 部分 充填采矿法 部分充 填一般也可 用于崩落法 当崩 落 法 的采矿损失 相当高时 这首先在 水平及缓 倾 斜矿体情 况下是如 此 。这里 ．为了保护 人 员的机械 ，必须根据 上盘岩层的 稳固程度 留 有或多或少的 矿柱来 支撑顶板 。这 些被 视 为 采矿损 失的 矿柱的大 小一般取决 于矿体 的厚 度和顶板 的稳固性 。 2 ． 1 形 成规 则充填分条 的进路一 矿柱法 这种方法 首先开采 相互平行 的进 路 ，而 在各采矿进 路之 间留下断面相 同的矿柱 图 5 。开采进路 时用锚杆支 护。除去 正常地维 护上盘之外 ，掘进采 矿进 路时首先要 注意工 作面的维护 。其 原因是 如前所述 ，由于裂 隙 和 节理 ，有可能从 进路 的工作 面上 冒落 下大 块 矿 石 。 采矿进路 用水泥胶结废 石接顶充 填 。然 后 再开 采位于 已充填进路 之 间的矿 柱 ，无论 采 矿进路 如何掘进 ，方法都一 样 。采矿进 路 掘进 方向既可以沿矿 体的倾 斜 推进 ，也可 以 沿矿体 的走向推进 。 这 种方法一 般 用于厚度 在 4 m 以下的矿 体 。厚度 再大时 ，便 会有 加大矿 石从工作 面 上 冒落下来 的危 险 。这种情 况下 必须采 用其 它方法开采 。 若采矿进路 沿矿体 走向布置 时 ， 便会 出现 上述情 况 ．既存 在从 工作 面上部掉 下矿石的危 险 。 从图 5可 以明显看出 ，采 用这 种采 矿方 法时 ，充填部分 占 5 0 然而 采矿 损失却很 小 ， 约 5 。 这就 意味着这 种方法应 当用于顶 板 稳田性较差 ，而 且首先是 矿石品位 高的矿 段 。 圈 5 形 成规 则 充填 分条 的进 路r 矿 柱法 国外 盘属 矿 山 充填到采矿 进路 内的胶结充 填 料 ．在随后开采 矿柱 时能很好 地支 撑顶板 。充填体通过 矿柱开 采而 暴露后 ，也 不会垮落 下来 。 采矿结束后 ，整个 采矿区便 由充填料形成的 条带支 撑着 。在 梅根 地 区，这些 混凝 土矿柱随时 间的推穆 ，因采矿压力 而遭到破 坏 。长此以往 ，矿体 上盘 或多或 少地出理 了下 沉 。 这 种带有 规则 充填条带的进 路 一 矿柱 采矿法 ， 其 在采矿期 问的 4 7 维普资讯 生 产能力可 同于空场 法采准时的 生产 能力 ，因 为都是 掘进 巷道 。但 由于矿 体厚度 的限 制 ， 巷道断 面可能较 小 。 并 且还 由于增加 了充填 工序 ，这 种采 矿 方法 总的生产能力 当然要 低于急倾斜 矿体 内无 充填的采矿 方法 。 在梅 根矿 ， 包括 充 填 的 生 产 能 力 为 3 5～ 4 5 ／ 人 班 。 2 ． 2 不规 则充填矿柱 的进 路一 矿 柱采矿法 当顶 板稳 固时可 以选 择充填量 相当小的 采矿方 法 。和 前面介绍的 采矿方法 一样 ，把 采矿进路 或分段平 巷掘至采场 边界 。位 于采 矿进路 之 问 的 条形 矿柱可 以有 不 同的宽 度 ， 且从采场 边 界开始 ，根据上盘 的稳 固性 以不 同间距掘进矿 柱 图 6 。用混 凝土 充填 这些 横 巷 。这 样便形成 了直接支撑 顶板 的混 凝土 支 柱 。然 后再 回采位于混凝土支 柱之 问的矿 石 。 这种采 矿方法 在采场 内仅留下一些孤立 的混凝土支柱 ，当然也就形成 了一个较大 的 采 空区 。在矿 柱之 间进行爆破 作业 时 ，爆 下 图 6 不规 则充填 条带 矿 柱 的进 路一 矿 柱采 矿法 的矿石可能远近 不 同地撒 落在采空 区 内。囤 此 在清 除残 矿时 要使用遥控 铲运机 。采 用这 种 方法的采矿损 失也很小 。充填部分 的 比例 在 】 5 ～ 2 0 之问不等 。总 的看 来 ，这种 采矿 方法 的生产能力要 高于带有 充填条柱 的进路 矿柱采矿法 根据 矿体不 同的厚度 ，其 生产 能力 为 4 0 46 0 t ／ 人班 。由于 顶板暴露的 面积 较大 ，在采 用该 法时要通过 安装 锚杆进行 较 多 的支 护工 作 。 待续 译 自联 邦 德 国 E r z me t a l l ， I 98 9． N．O 5． 2l 2～ 22 0 吴统嘎译 芮钟英校 上接 第 3页 兹 维兹 多赤卡 矿和塔姆瓦 特 别伊矿这两 个 已发现 的最大汞矿 进行 了深 入 的 勘 探 。 锑 不久 之前 ， 也就是在 6 0年代末 以前 ， 远 东只有一个锑 矿 ，就 是阿穆 尔州的索 罗卡 琴 斯科耶矿 。该矿 即小 叉难 开采 ，无工 业价 值 。 此 后 ，在 雅库 特 自治共 和 国先发现 了萨 雷拉赫 锑矿继而 又发现 了森坦恰困锑矿 ，这 表示 该矿区有生 产锑 的 巨大 前景 。在勘 探沙 里拉赫锑 矿的 同时 ， 于 1 9 7 0年开 始采矿 。 现 已证实这 是一个高 品位金锑矿 。 沙 里 拉 赫 矿 的 勘 定 储 量 只 够 其 生 产至 1 9 9 0年 。森坦恰囡 矿床 是另外 一个储量小 的 48 原料基地 。因此 ，将 继续进行勘 探以改 善原 料 供 应 。 上述两 个勘探过 的锑矿 的推 测储量相 当 大 ，储量可望增 加 。雅库特 自治 共和国整个 可能蕴藏锑 的地 区 ，被 称为上科 雷姆斯克锑 矿区 。其中 以塔林 和 下扬 斯基地 区产锑前景 最 好 ，其推测储量 占雅库特 的一半 。通 波一 布 留恩吉亚杰地带 ， 波洛 鸟斯 内 、雅 诺一 阿迪迁 斯克 和 乌尔迪 耶一 谢列 尼亚 赫 地 区都 大有 希 望 译 自苏 联 S o v i e t F a r E a s t mi n e r a l s a n d r e s o u r c e s ， l 9 8 9， l 5 ～ 2 l 汪巍译 熊 宠 民校 1 9 9 0年 第 4期 维普资讯