浅析国内缓倾斜中厚矿体回采现状及进展.pdf

第 2 3卷 1 4 - 黄金 第 1期 浅析 国内缓倾斜 中厚矿体 回采现状及进展 阳雨平 ， 昊爱祥 中南大学 摘 要 较详 细阐连 了 目前 国 内缓倾斜 中犀矿体 的采矿 方法和技 术现状 ， 从 { 【 进 太型 的无轨 自行设备、 优化爆破参数和改进底部结构等三个方面提 出了一些具体思路 ， 对于解决谊类矿体 开采所面临的问题具有较好 的参考价值。 美键词 缓倾斜中厚矿体 ； 采矿方法； 无轨设备； 爆破方法 ； 底部结构 中圈分类号 T D 8 5 3 2 1 1 文献标识码 B文章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 2 0 1 0 0 1 4 0 3 缓倾斜 中厚矿体由于其固有 的开采技术条件 ， 如 倾角较小 ． 崩落矿石不能完全借助于 自重放出。 在采场内出矿必须使用运搬设备， 因无顶 板检护设 备 ， 作业很不安全 ； 若开掘底 盘出矿漏斗 ， 势必造成 采切比大 ， 采矿成本提高 。我 国广大采矿工作者为 寻找该类矿体 的合理采矿方法 ， 作 出了不懈的努力。 目前 ， 缓倾斜中厚矿体一般采用房柱采矿法和 有底部结构的分段空场采矿法 ， 少数矿山采用 留矿 全面采矿法、 爆力运搬空场采矿法和分段崩落采矿 法等。根据我国 2 6个缓倾 斜中厚矿体生产矿山统 计 ， 用房柱采矿法和分段 空场采矿法 回采 的比重 占 2 1 3 左右， 是国内开采缓倾斜矿体的主要采矿方法。 l 房柱采矿 法回采缓倾斜 中厚矿体 对于缓倾斜中厚矿体 ， 采用房柱采矿法 回采， 首 先需要解决采场运搬问题 ， 除此之外， 还必须解决高 大空场的顶板管理和作业安全 问题 。西方国家采用 自行设备来解决这两大问题 ， 回采盘 区除配备铲运 机外 ， 还配备有大型的顶板安全检查 车、 撬毛车、 锚 杆安装车等 自行设备。但在我国大面积推广使用大 型无轨设备还不太现实。国内应用房柱采矿法 回采 缓倾斜 中厚矿体主要有 浅孔喷锚或人 工点柱房柱 采矿法． 浅孔房柱采矿法， 中探孔房柱采矿法 ， 浅孔 预控顶 中探孔房柱采矿法， 下向分层 回采房柱采 矿 法和中探孔超前切顶房柱采矿法等多种回采方案。 从以上所列 出的采矿方法名稀可以看出 ， 为保 障人员和设备的安全 ， 防止局部的复杂地质条件造 成的安全威胁 ， 扩大房柱采矿法的适用条件， 采场护 顶技术得到了发展， 如锡矿 山采用了锚杆护顶房柱 采矿法 ． 湘西金矿采用 了切顶喷锚网预控顶房柱采 矿法 ， 牟定铜矿采用了中深孔超前切顶结台抛绳枪 电耙出矿房柱采矿法。 国内几个应用房柱采矿法的矿山主要技术经济 指 标见表 1 。 表 1 几个应用房柱采矿法的矿山主要技术经济指标 收稿 日期 2 0 0 1 0 9 1 5 作者茼卉 阳雨平 ， 9 6 3一 ． 男 博士研究生 ． 主要从事采矿工艺和岩体力学研究 ； 湖南 长抄市岳麓区中南大学采矿与岩土工程研究所 ． 4 1 0 0 8 3 维普资讯 第 2 3卷2 0 0 2年第 1 期 1 5 2 下盘漏斗空场采矿法回采缓倾斜中厚矿体 下盘漏斗空场采矿方法的特点是在矿体下盘围 岩中掘进底部结构， 即布置电耙道或装矿横巷 ， 用 电 耙或无轨铲运机出矿。底部结构的形式主要有漏斗 底部结构、 堑沟底部结构两种 。凿岩主要 为中深孔 或深孔 ， 根据矿体厚度有一段凿岩或分段凿岩， 炮孔 一 次钻完 ． 分次微差爆破。与房柱采矿法相 比， 采切 比较大， 但人不需直接进人采场． 安全性较好， 因而 适用于更多的缓倾斜 中厚矿体开采 。目前 ， 这种方 法在全国很多矿山使用 ， 普遍存在着采切比大、 劈漏 工作劳动强度大 、 大块率高 、 出矿效率低等缺点， 需 要在某些工艺环节或整体上加以改进 。表 2列出了 部分采用下盘漏斗空场采矿法矿山矿体的开采技术 条件 。 衰 2 应用下盘漏斗空场采矿法的几个矿山的矿床开采技术条件 3 引进 高效 率的 无轨 自行设 备是 采矿发展 的必然趋势 一 些大型和新型矿山， 都使用 了大型无轨 自行 设备进行采矿。如凡 口铅锌矿随着采矿方法的变 更 ， 由 V C R法所使用的深孔凿岩钻机和铲运机， 到 为上 向分层胶结充填采矿法而进 口的价值上百万元 的液压凿岩台车 ， 该矿依靠不断的技术进步， 走在了 中国采矿业的前列 ； 原中国有色金属总公 司重点建 设 的安庆铜矿从国外购进了多台大型潜孔钻机和铲 运机等先进设备 ， 刨造了较传统矿山企业高得多的 劳动生产率 ， 是中国有色金属的样板矿山。当然， 一 些大型矿山由于资金和建设 的原因 ， 在有可能采用 先进的采矿工艺时， 却选择 了传统的低 效率的采矿 方法 ， 造成生产能力低， 生产处于被动局面， 有些矿 山迟 迟不 能达产 。 使用无轨设备开采缓倾斜中厚矿体的主要优点 体现在 1 使用大型液压凿岩台车 ， 不仅提高了凿岩效 率， 降低能耗和改善作业环境 ， 而且采矿进路断面和 分层高度随之加大。 2 广泛使用各种锚杆台车 ， 不仅节约了大量坑 木， 而且加快了支护速度， 改善 了安全条件 ， 采场控 顶高度和跨度相应提高 ， 有利于无轨设备的推广使 用。 3 为了减少矿山损失 ， 提高矿柱回采效率和保 障出矿工人的安全， 遥控铲运机 和推矿机 的应用 日 益增多， 自动化 程度有所提高。 4 深部地压增大或矿石品位较高的条件下 ， 不 宜采用分段空场采矿法和房柱采矿法回采时 ， 分条 连续充填采矿法和房柱充 填采矿法 可得到成功应 用 。 4 优化爆破 参数 改善爆破效 果 缓倾斜中厚矿体采用中深孔爆破的很多 ， 而且 大多使用 电耙出矿。中深孔崩矿简化了采切工艺， 提高了采矿效率， 但由于参数选择不当等因素 ， 往往 引起大块较多， 造成 出矿漏斗卡斗、 堵塞 、 悬空等现 维普资讯 1 6 黄金 象， 降低了出矿效率 ， 采场生产能力难 以提高 ， 使矿 山生产战线拉得过长 ， 生产处于被动局面。因此， 提 高爆破效率 ， 降低大块产出率， 是很多矿山所面临的 技 术难题 。 1 系列爆破漏斗试验是确定台理 的凿岩爆破 参数的一种基本方法。其试验方法为 ①首先根据 爆破漏斗理论进行单孔爆破漏斗试验， 以寻求最佳 爆破漏斗深度 ； 以最佳爆破漏斗深度为装药深度 ， 进行宽孔距同段爆破漏斗试验， 计算在同段爆破情 况下的单位炸药消耗量； ③ 采用连续柱状药包斜面 台阶爆破试验方法 ， 利用斜 面台阶爆破抵抗线连续 变化 ， 进行单孔或双孔同段斜面台阶爆破， 测量其爆 破的最大抵抗线； ④根据实验结果 以及爆破漏斗理 论的联台分析和计算 ， 推荐采场中深孔凿 岩爆破参 数。 2 孔底起爆 技术也是改善爆 破质量的一种有 效手段。从爆破机理上说 与孔口起爆 比， 孔底起爆 爆轰产物能量利用率高 、 爆轰渡以及爆 炸应力波衰 减慢 、 孔壁高压持续时间长 ， 因而， 能提高爆破效果 ， 降低空气冲击波_ 】 ] 。诙项技术曾用于大冶铁矿尖林 山矿无底柱分段崩落采矿法采场， 使用证明 由孔 E l 起爆改为孔底起爆后 ， 提高 了眉线完 好率， 消除悬 顶， 改善了破碎质量， 降低 空气冲击波 ， 获得了巨大 的经济效益。同时也证明 ， 采用孔底安全起爆装置 实现地下矿中深孔或深孔压气装粉状炸药的孔底起 爆 是安全可靠的。 5 简化底部 结构降低采切 比 采用下盘漏斗底部结构的采场与房柱采矿法采 场相比， 工人不需在高大采场暴露面积下工作， 呆场 作业人员安全 ， 但底部结 构复杂， 采准切割工作量 大 ， 施工难度大， 且容易 出现卡斗现象 ， 影响正常出 矿， 因此， 有必要加 以改进 。 1 振动助 流是应用于优化底部结构 的一种新 型技术。随着振动放矿技术的不断发展和完善， 振 动放矿机已在全 国大部分矿 山进行了推广和应用， 取得了巨大的经济效益。振动助流的思想也就是来 自于振动放矿理论 ， 核心设备为振动助流器， 其实质 是 在电耙道的出矿漏斗斗穿部位安装振动助流器， 使被放的矿石在重力场和振动场的共 同作用下 ， 成 为平稳连续的矿流放出。振动波可以改善矿石的流 动性 ， 矿石的粘结力变小， 放矿静止角 比重力放矿小 51 0 。 ， 一条出矿巷道 有效作用范围扩大 6 0 ％左右， 相同规格的出矿巷道通过矿石的有效工作高度扩大 1 ～2 倍 。该项技术在大红山铜矿进行 了现场试验， 单条电耙道负担放矿宽度达到 2 0． 8 m， 减少了采场 电耙道数 日 j 。 2 应用堑沟底部结构也是简化采场结构的一 种重要手段。与漏斗底 部结构相 比， 堑 沟是 由堑沟 凿岩上山中的中深孔与崩矿同步形成 ， 具有效率高 、 形成质量好等优点， 省去 了既繁重又危险的劈漏工 作 ， 且能够减少卡斗现象。但该底部结构主要适用 于底盘围岩比较稳定的矿体 ， 在设计 中注重适 当加 大桃形矿柱尺寸， 对电耙道采用锚喷支护 ， 确保电耙 道和底部结构的稳定。 3 应用爆力运搬技术降低采切 工程量 。爆 力 运矿是在沿矿体底板的斜凿岩天井 中， 打垂 直于矿 体的扇形中深孔进行崩矿 ， 借助爆力将矿石抛掷到 采场下部撼斗， 由电耙和无轨设 备出矿日 J 。爆力运 矿采矿法一般用于倾斜中厚矿体的条件 ， 但随着该 工艺逐渐完善和成熟 ， 此方法开始用于倾斜或缓倾 斜， 薄或极薄的矿体 。如大红山铜 矿在底盘漏斗空 场采矿法中， 将矿房矿体划分成三块 ， 两例矿体布置 祜走向的凿岩平巷 ， 钻凿上向垂直扇形中深孔 ， 采用 爆力运搬侧向崩矿 ， 将两侧 崩落矿石相向抛 向中央 堑沟， 使矿石在空中相互撞击， 改善 了爆破效 果， 简 化了采场结构。牟定铜矿的中深孔切顶房柱采矿法 中， 利用爆力把矿石抛至采空区， 以形成切顶平台进 行顶板 锚杆 护顶 管 理。可 将切 顶爆 破 原矿 量 的 8 0 ％ ～9 0 ％以上抛 出平 台 。 4 深孔崩矿提高采矿整体效率。国内的许多 地下矿山 ， 如武钢的金山店铁矿、 邯邢矿 山管理局的 马甲瑙铁矿和西石 门铁矿、 中条山有色金属公司的 胡家峪铜矿等进行了试验应用。如西石门铁矿与乌 克兰基洛夫矿务局合作研究了上向簇状孔有底柱崩 落采矿法。该采矿方法的实质在于搬运和落矿巷道 合在一个水平 ， 并在此水平钻凿上向簇状落矿深孔。 省去了常规采矿方法 的斗颈、 堑淘及专用凿岩巷道 等， 全部作业都在一个水平 ， 因此 ， 施 工工艺简单 ， 施 工方便， 工程量少 ， 与常规有底柱采场相 比， 采切工 程量减少了 3 0 ％ 一 4 0 ％。而且由于底部结构 简单 ， 减少了开挖量， 保护了底柱的稳定性 J 。 参考 文献 l 马英芳 扇形深炮孔孔底 起爆及其爆破机理研究 西部探 矿工程 ， I 9 9 6 4 } 5 9 6 1 ． 2 阳雨平 ， 吴爱祥 ， 肖雄 振动助流 电耙运搬放矿机 理研究 ． 金属矿 山， 2 0 0 1 8 { 1 81 9 ， 2 2 3 张强， 棍 方才 ， 李步兵 ． 爆力运矿采矿方法进展 ． 有色金 属 g - 山部 分 ， l 9 9 8 5 1 3 w 1 6 ． 4 连 民杰 ． 上向簇 状孔有底柱崩 落采矿 法在西石 门铁 矿的 试验研究 ． 金属矿山， 】 9 9 7 1 2 8 1 3 ． 维普资讯 第 1 期 2 0 0 2年 1 月 黄金 G0L D 第 2 3卷 l 7 盘 区上 向高 分层连续 回采充填 采矿法试验研 究 王立君 ， 葛富英 ， 王剑波‘ ， 刘国富’ ， 韦华南0 ， 姚香 1 ． 山东 黄金集 团有 限公 司新城 金矿 ； 2 ． 长春黄金研 究 院 摘要 国家“ 九五” 重点科技攻关项 目． 新城金矿复杂每件矿床采矿方法研究， 在诸 多I艺 方案 中确定盘区上向高分层连续回采充填采矿法作为试验方案， 经过数年 多部门多学科联合 攻关 ． 圆满 完成任务 ． 鉴定认 为本 项 目速 到 国际先进 水平 。 关键词 岩金矿束； 复杂条件 ； 高分屡 ； 连续曰采； 盘区充填 中圈分类号 T D 8 5 3 ． 3 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 2 0 1 0 0 1 7 0 5 1 概述 1 ． 1 矿 山概 况 山东黄金集团有限公司新城金矿是我 国大型黄 金矿山之一， 1 9 7 6年建设 ， 1 9 8 0年投 产， 矿山综合生 产能力 5 0 0 t ／ d 。1 9 8 9年经 国家批准 ， 投资 2 ． 1亿元 开展二期扩建工程 ， 采用混合主竖井与辅助斜坡道 联合开拓。主竖井采用 J K MD 2． 84落地式多绳提 升机， 井筒内 6 ． 3 m 3箕斗配 4 双层罐笼提升矿岩、 人员及材料 ， 辅助斜坡道从地表折返式 直通各中段 及作业面。中段高度 5 0 m， 井下生产全部利用进 口 无轨配套设备； 选矿工艺为浮选金精矿氰化而直接 生产金锭 ； 设计生产能力为 1 2 5 0 t ／ d ， 1 9 9 9年平均达 1 3 5 5 t ／ d 。矿 山现有职工 2 4 5 0人 ， 1 9 9 8年 产金 为 2 6 9 8 ． 1 ， 产值 2 2 5 4 2 ． 9万元 ， 实现利润 5 0 9 3 ． 5万 元 ， 成为黄金行业产金与创利大户。 1 ． 2 立项背景 新城金矿床除具有矿床规模大、 工业价值高特 点之外 ， 还具有复杂开采技术条件， 具体 表现在 矿 体为缓倾斜 ， 厚度薄至中厚 ， 形态多变 ； 上盘围岩为 绢英岩化花岗质碎裂岩， 岩体破碎 ， 且有大断层， 揭 露后易坍塌 ； 矿体沿走 向长度 短， 而矿山生产规模 大 ， 要求采场生产能力大； 地表有烟潍公路穿越矿 区， 矿体上盘有村庄和良田， 需要保护。为了在二期 工程投产后满足矿 山生产要求与提高企业效益 ， 进 一 步降低采矿损失贫化指标． 新城金矿于 1 9 9 5年提 出解决复杂条件矿床开采技术研究问题 。 1 ． 3 国家计 划 1 9 9 6 年 8 月国家计委下达 难处理 采 选 冶 金矿资源开发利用技术研究 “ 九五” 重点科技项 目 攻关 计划 ， 其课题为深部采掘技术 和复杂条件矿 床采矿方法综合研究， 而本专题为新城金矿复杂条 件矿床采矿方法研究。主要通过采矿方法研究来解 决以新城金矿为代表的条件复杂矿床开采时， 采场 生产能力低 、 采矿两率指标高的问题 ， 除采矿方法之 外 ， 配套开展岩体力学及充填技术研究。 国家下达攻关 目标为 采场生产能力 2 0 0 t ／ d ， 劳 动生产率在现有基础上提高 2 0 ％， 采矿两率 指标相 应降低 2 0 ％ 一3 0 ％。 收穑 日期 2 o 0 1 0 8 3 0 国家 九五 科技攻关项 目 9 55 2 1 0 2 0 2 作者简舟 王立君 1 9 6 8 一 ． 男， 采 矿工程师 ． 采 矿车间副主任． 主要从 事矿山采矿工程技术管理工作 山东省莱州市金城镇 ， 2 6 1 4 3 8 g le m e mr r a Ⅱ a 睁 出o f t h e u r r m t s it mti 蛐d a d v a n c e in s to p o f g e n tl e m p a n d Ille d ilU ll Il IiIl m 嘲 o r e l Y a n g Y u n g ， Wu A i x i a n g C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y Ab s t r a c t Th e mi n i n g me tho d a n d c u r r e Ⅱ l t e c h n i c a l s i t u a t i o n o f mi n i n g t h e g e n t l y d i p an d me d i u m t h| c k n e s s o r e h 0 d y i n t h e c o u n t r y a d e s c r i b e d- Th e t Kn b“ g o f i mp o r t i n g o f l a r g e s i z e d t r a c k l e s s z e l f - p r o p e l l e d e q u i p me n t s， t h e o p t i mi z a t i o n of b l a s t p a r a me t e r a n d t h e i mp mv e me m of b o t t o m s t r u c t u r e i s p u t f o r w a r d Milc h g i v e r e f e r e n c e t o t h e s t o p i n g o f s u c h k i n d o r e b o d y ． Ke y wo r d s g e n t l e d i p a n d me di u m t h | c k n e 8 s o r e b o d y； mi n i n g me tho d； t r a c k l e s s e q u d p me n t ； b l a s t i n g me t h o d ,b o t t o m s t ruc t u r e 编辑 邢万芳 维普资讯