柿竹园三矿带高分段采矿新工艺.pdf

第 1 8誊弟 1 期 2 0 0 2年 2月 湖 南有 色金 属 HUN AN N0 F ERROUS ME TAL S 采选 柿竹园三矿带离分段采矿新工艺 姜凡均 ， 蔡汉迁 1 ．长 沙矿 山研究院， 湖南 长沙4 1 0 0 1 2 ； 2 ．华锡集 团铜坑矿 ， 广西 南丹5 4 7 2 0 7 摘要主要介绍了柿 竹园矿国家 “ 九五 ” 攻关项 目 高分段采矿新工 艺的试验研究成果及应用情 况。 关键 词 高分段 采矿 ； 环形翠孔 机 ； 难爆矿体 中图分类号 T D 8 5 3 3 6 2 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 3 5 5 4 0 2 0 0 2 0 1 0 0 0 1 13 4 l 前言 柿竹园有色金属矿分为柿 竹园 、柴汕和横 山岭 三个矿区， 其中柿竹园矿区最大 。 柿竹园钨钼铋多金 属矿资源丰富， 规模巨大， 矿石难采难爆， 原采用普 通分段空场法回采 ， 其存在有 ①分段高度小， 采切 费用高； ②设备配套效率低 ， 生能能力小； ②大块多 和二次破碎量大， 使通风困难等问题。 国家“ 九五” 科 技攻关针对柿竹园特大型和难爆矿体的高效、 安 全、低耗的采矿工艺及配套技术措施进行了专项攻 关 ，对采用高分段采矿新工艺技术进行了工业性试 验研究 ， 取得 了良好 的技术经济效果。 2 矿床开采技术条件 柿竹园钨锡铝铋多金属矿为大型接触交代矽 卡 岩矿床，工业类型属云英岩矽卡岩复台型钨多金属 矿矿床， 矿体赋存于花岗石与中、 上泥盆统灰岩接触 带附近的 矽卡岩、 大理岩中。矿带之间无明显界线， 多呈渐变过渡关系， 有时亦有相互穿插和包裸。 三矿带富矿段矿体为云英岩网脉矽卡岩钨钼铋 矿体， 缓倾斜产出， 倾向南东， 倾角5 。 ～ 2 0 。 ， 局部 3 O 。 。矿石岩性为云英岩网脉矽卡岩， 顶板和东南侧 面围岩为云英 岩网脉矽卡岩和矽卡岩 ， 底板和西、 北 侧西围岩为花岗石。矿岩坚固，抗压强度 8 O ． 9 1 3 8 ． 2 MP a ， 抗拉强度 5 ． 1 MP a ， 抗剪强度 2 O ． 6 MP a ， 内摩擦角 8 2 。 5 ，矿体可爆 性极差 。含硫量仅 作者简介 姜凡均 1 9 6 3 一 ． 男， 教授级高工 幕汉迁 1 9 6 5一 ． 男， 工程 师。 1 ． 1 9 ％， 无 自 然、 培块性。 裂隙虽然发育， 但由于岩浆 岩4 次浸入矿区， 岩脉及气液充填交代， 使裂蹿愈合 率达 8 1 ％以上。 除富矿段西北角裂隙密度大、 张裂隙 发育外， 岩体连续性好、 完整性好。 3 采矿方法的选择 根据柿竹园多金属矿 的开采技术条件，适合高 效率的大空场嗣后充填采矿法 ，如大直径深孔采矿 法 V C R法 ， 高分段空场采矿法。V C R法其工艺技 术成熟、 可靠， 对柿竹园厚太矿体非常适用， 但凿岩 设备昂贵， 不符合柿矿矿情， 而且对中厚矿体的开采 有局限性。 根据三矿带 富矿段的开采技术条件和结合柿矿 的具体情况， 初选了7 个采矿方法方案进行比较， 最 后应用模糊数学进行综合评判 ，推荐方案 5 一 1 0 5 mm孔径上下平行深孔高分段采矿法为柿竹园采矿 方法的最佳方案， 也即 “ 九 五” 攻关试验采场试验 研究方案。 4 试验研究 试验矿块选定在 K t 一 矿块， 该矿块位于Ⅲ 矿带 富矿段第一盘区中部 ，为云英岩一矽卡岩型的复杂 矿石类型 ，岩石主要有斜长岩、矽卡岩、脉状云英 岩 。金属矿物构成为 黑钨矿 、 白钨矿、 辉钼矿、 磁铁 矿 、 黄铁矿、 黄铜矿 。 采矿方法试验方案为 1 0 5 mm孔径、 上下向平 行深孔高分段空场嗣后充填采矿法 简称高分段采 矿法 。它的实质是 在矿块垂直高度上将阶段划分 维普资讯 2 湖南有 色金属 第 i 8卷 为分段 ，采用 C S一1 0 0 D环形孔钻机在分段凿岩硐 室 内钻凿上下 向平行深孔 ， 凿岩、 爆破均在分段凿岩 硐室中进行， 采用B Q一1 0 0型风动装药器装药， 深孔 微差爆破 ， 阶段空场、 铲运机 出矿 、 嗣后一次充填。 实 现安全、 高教， 低成本回采。试验方案如图 1 所示。 4 ． 1 采场结构布置 I 丝 l 主叠萤术蛏开 据 1 生产能力 ， L d 3 6 1 1 采切比 ， Ⅲ I I o L - - 2 4 3 夭块事 ， * 5一 s ● ／* 8 4 圆 图 l 高分段采矿试验方案 1 盘区巷道； 2 一装矿平巷； 3 装矿进路； 4 一堑内； 5 一矿石； 6 凿岩硐室 卜 分段平巷； 8 一回风巷道； 9 房间矿柱； l 0 一矿房； l l 一盘间矿柱 矿块长 6 4 m， 宽 3 5 m， 其中矿房宽 2 0 m， 矿柱宽 1 5 m， 高 6 8 皿， 采用中央平底堑沟结构， 双侧进路出 矿 ； 堑沟高 l 2 ． 51 1 “1 ， 分段高度为 5 5 ． 5m。 从 5 3 6m水 平掘进凿岩爆破硐室，作用上下平行深孔凿岩和采 场爆破作业场所， 为确保硐室安全， 在硐室中央留一 条 2 ． 4 m宽的连续矿柱。通 风充填平巷设在采场 的 顶部5 5 8 m水平， 切割天井设在采场的西端， 贯通整 个采场高度方向， 以便形成采场端部切割槽。 4 ． 2 1 0 5 mm深孔凿岩工艺 5 3 6 m凿岩硐 室内的炮 孔凿岩采用 C S一1 0 0 D 型环型深孔钻机钻 凿上下 向垂直平行深孔 。孔径 1 0 5 mm，上向深孔平均孔深 2 2 ． 5 m， 下 向深孔平 均深 3 2～3 3 m。 4 ． 3 垂直上 向 1 0 5 mm深孔装药工艺 柿竹园高分段 采矿工 艺的 1 0 5 mm上向深孔 不同于一般的中深孔 孔径为 1 0 5iff fi l ， 孔深达 2 0 2 5 m， 采用常规中深孔装药器及常用炸药， 是难于实 现垂直上向 1 0 5 mm深孔装药的。因此 ， 必须对装 药器、炸药粘度性能及装药操作工艺技术进行改进 和完善 ， 以便能实现垂直上向 1 0 5 J n ， 日深孔装药的 要求 。 装药器的改进增大进风管直径或增加进气风 路 变单风路为双风路 ， 以提高装药缸内工作压力 ， 拟不改变进气风路 ； 更换装药器出药口弯头 ， 即增大 弯头直径；增大装药管直径，以降低装药管阻力损 失， 减小炮孔与药管之闽的直径差。 理论计算和分析 表明 增大装药管径的范围一般为 3 8 4 5 fi fi， 设 计采用内径为 4 0 m m的出药弯头和装药管。 其它改进包括 装药操作工艺 适宜的风压、 恰 当的拨管速度及操作工人之间的密切配合等和采 用粘着性能 良好的炸药。 为此 ，于 1 9 9 7年 4月 1 0日和 1 9 9 9年 l O月 2 8 日分别进行模拟试验和现场装药试验。模拟试验钢 管内径约为 9 5 m m， 装药管径为 3 2 fr i ll ； 现场装 药试验利用采场 1 0 5 m m上向探孔，孔深 1 9 ． 5 m ， 装药管径为 4 0 m m， 返粉率约 5 ％ 维普资讯 第 1 期 姜凡均 。 等 柿竹园三矿带高分段采矿新工艺 3 模拟试验和现场装药试验表明 通过改进装药 器及管阿、完善装药操作工艺及选用粘着性能和流 散性能良好 的炸药， 井下垂直上向 1 0 5 mm深孔机 械化装药是可行， 且能达到非常满意的效果， 完全可 应用于试验栗场的垂直上向 1 0 5 m m深孔装药生 产当中。 4 ． 4 高分段采矿爆破新工艺 高分段采矿的爆破实质上是一种柱状药包爆破 技术 。 它是利用深孔柱状药包进行侧向崩矿爆破采 矿的工艺技术。 4 ． 4 ． 1 高分段采矿爆破孔 网参数的确定 影响爆破作用的因素很多。归纳起来主要有三 个方面 ①岩石特性； ②炸药性能； ③爆破参数。 岩石特性是天然不可变更的因素 ，炸药性能在 爆破工艺过程中也难于改变 ，只有爆破参数是爆破 工艺技术中的可控因素。因此 ，台理地选择爆破参 数， 将直接影响到该爆破工艺技术效果的好坏。 最小 抵抗残和孔间距是爆破工艺实施前必须确定的最重 要的孔网几何参数。 首先按炮孔直径确定最小抵抗线 ，再根据爆破 一 个深孔需要的炸药量和该孔可能装入的药量相等 的原则． 计算出最小抵抗线 。 再参考类似矿山条件， 最后综合确定其爆破孔网参数为采用小抵抗线大 孔距 ， 矩形布置炮孔 ， 最小抵抗线即排距 2 ． 2 m， 孔间 距 为 3 ． 0 m． 采用 “ v ”型顺序爆破方式 ． 其动态抵抗 线 1 ． 7 1 ． 8 m 。 切割槽的孔阿参数为 1 ． 5 2 ． 0 。 4 ． 4 ． 2 高分段采矿侧 向爆破工艺 1 ．起爆器材与起爆系统。 由于柿竹 圆矿 矿岩属特难爆破 矿岩 ，岩石坚 硬 。根据经验 ， 上向炮孔采用粘性粒状铵油炸药． 下 向炮孔采用防水乳胶炸药，同时采用导爆索和起爆 药包进行起爆， 以确保爆破的可靠性。 研究选用火雷管一导爆索一非电导爆管微差雷 管一起爆药包一粘性粒状铵油炸药或防水乳胶炸药 的非电双起爆网路系统 。试验和生产实践均充分证 明该起爆系统简单可靠。未发生任何拒爆或漏爆现 象。 2 ．炮孔装药结构与施工工艺。 下向深孔采用防水乳胶炸药连续装药结构，深 孔孔底堵塞不装药长度为 1 ． 5～2 ． 0 m． 孔 口填塞不 装药长度为2 m， 而靠近每次爆破形成的台阶边孔和 矿柱边孔， 孔口填塞不装药长度为2 ． 5 3 ． 5 m 。 即下 向深孔装药系数为 0 ． 8 5 ～ 0 ． 9 。沿深孔全长布置一 条导爆索． 起爆药包设置在炮孔的中部， 用双发非电 微差雷管进行起爆。 乳胶炸药为筒药， 长 4 0 0 n l m， 直径 8 0 m m， 重 量为 2 ． 1 2 ． 2 k g 。 有水炮孔采用铁锥和吊绳进行吊 装 ， 每米炮孔装药量为 5 ． 4 5 k g 。 无水炮 孔深度在 2 0m以上的同样采用铁锥和吊绳进行吊。 2 0m以内 则可将筒药直接丢人孔 内进行装药，每米炮孔装药 量 为 67 k g 。 上向炮孔采用牯性粒状铵油炸药连续装药结 构，起爆药包布置在孔底． 采用孔底起爆，沿炮孔 全长布置一条导爆索，以保证爆破的可靠性 ，选用 B Q F一1 0 0型装 药器进行 机械 化装药 。装药管 长 3 0 m， 内直径 4 01ri m或 3 2 m m， 装药风压为 5 6 ． 5 k g ／ c m 时，返药率为 5 ％ 一 1 0 ％，装药密度为 0 ． 9 51 ． 0 g ／ c m 。 即每米装药量为 8 ． 2 k g ／ m。上 向 炮孔孔 口不装药长度为 1 ． 5～2 ． 0 m，靠近下次爆破 眉线边孔孔 口不装药长度为 2 ． 5 3 ． 0 m，即炮孔装 药系数为 0 ． 9 4 0 ． 9 。孔 口用废纸或尼龙编织袋堵 死 ， 以防掉药。 3 ．起爆顺序与动态抵抗线。 高分段采矿爆破上向炮孔深度为2 2 ． 5 m左右， 下向炮孔深度为 3 2 m左右 。 每个炮孔连续装药一次 爆破完毕， 正常回采爆破每爆破 5 8 排． 相邻炮孔 的微差间隔时间为 2 5 5 0 ms 。 采用 “ v” 形起爆顺序 起爆。 高分段采矿爆波的孔网参数为 3 ． 0 tI1 2 ． 2 m， 最小抵抗线为 2 ． 2 m ． 但因采用孔问微差分段爆破， 按 “ v ”形起爆顺序爆破 ， 其 动态抵抗线 并非都是 2 ． 2 m， 只有最中间两个孔的抵抗线为 2 ． 2 m， 其它炮 孔的动态抵抗线均要小于此值 约 1 ． 8 m 因此 ， 能 取得较为理想的爆破效果。 4 ．高分段采矿爆破效果。 K _ 一 试验采场共进行了十次爆破 ．其中前八次 均为小切割槽或端部大切割槽的爆破 ，爆破量和规 模均较小， 孔网参数较小． 爆破炸药单耗和爆破成本 较高． 严格意义上讲， 只有第九、 十次爆破才是正常 的高分段采矿爆破。 高分段采矿爆破效果好 ， 平均大 块率为6 ％， 炸药单耗 0 ． 4 k g ／ t ， 炮孔每米崩矿量为 l 4～1 8 t ／ m 二次爆破炸药消耗为 0 ． 2 1 8 k s ／ t ． 出矿 生产能力为 3 9 3 t ／ d 。 4 ． 5采场出矿与通风 采场底部结构为中央 v型堑沟 、双侧进路交错 布置的底部出矿结构。采用 2 m 柴油铲运机现矿． 出矿台班效率为 1 8 0 ～ 2 0 0 t ／ 台班， 采场出矿能力为 维普资讯 4 湖南有 色金属 第 l 8卷 3 5 0～4 5 0 t ／d 。 K I 一 试验采场的通风 ，新鲜风流从 2号盘区平 巷经装矿平巷分配到各装矿进路， 污风经采空区、 通 风充填平巷 ，由 5 5 8 m回风中段 l 号盘区平巷排 出。5 3 6 m水平凿岩硐室的新鲜风流 由分段平巷进 A ， 污风同样经采空区和通风充填平巷 ， 从 5 8 8 m回 风平巷排出。 5 技术经济指标 K ⋯ 试验采场工业性试验至 2 0 o 0年 8月 4日 止， 共计回采矿石 8 2 7 0 9 t ， 取得了良好的技术经济 指标 列于表 1 。 高分段栗矿法采准切割工程简单、崩矿直接 成 本低和爆破效果好 ， 可产生 良好 的经济效益 ，整 表 l KI 一 试验采埽取得的主要技术经济指标 个 K 一 试验采场 即可节省成本 1 5 0多万元 ，如果推 广应用到整个多金属采场 ，则每年产生经济效益 4 0 0万元以上。 同时， 高分段采矿效率和作业地点集中， 便于管 理 ， 贫损指标低 ； 通风效果 良好 ； 工人劳动强度减轻 ， 安全条件好 ， 因而也具有 良好 的社会效益 ， 深受矿 山 工人的欢迎。 6 结论 柿怍园三矿带高分段采矿新工艺，具有大直径 平行深孔的优点， 切合柿竹园矿大型、 难爆矿体的实 际情况 ，解决 了柿竹园矿采矿方法存在的许多问 题。采用国产环形深孔钻机、 用高达 5 5 m的高分殷 凿岩、 端部切割槽侧向深孔柱状药爆破、 低成本的粘 性粒状铵油炸药、大孔距小抵抗线梯段微差爆破技 术等先进独特的回采工艺技术 ，取得 了良好 的技术 经济效益， 可供同类矿山借鉴和推广应用。 收稿 日期 2 0 0 1 1 0 0 9 T h e A p p l i e a t i o n o f N e w I I i g l l G r a d i e n t Mi n i n g T e c h n i q u e J I AN G Hu a n g j u n ，C H AI Ha r t q i a n 2 f ． C t f a n g s h a I n s t i t u t e o fMi n i n g R e s e a r c h ，C h a n g s h a 4 1 0 0 1 2 ， C h i n a 2 ． T o ngk e ng O r e o fC h ina T i n G r o u p , N a n d a n 5 4 7 2 0 7 ,C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t md u e e d t h e a p p l i c a t i o n o f n e w h i g hg r a d i e n t mi n i n g t e c h n i q u e i n the t h i r d o r e b e l t o f t h e s me l t e r y o f s h i z h u y a n n o n f e r r o u s me a d s mi n e ． Ke y w o r d s h i g } l g r a d i e n t mi n i n g t e c h n i q u e ； r i ngl i k e d e e p h o l e d r i l l i ng ma c h ine ； d i ff i c u l t b l a s t o r e b o d y 一 年 一 年 一 年 - - 一年 一 年 一 年 - 一 年 - 辛 企业简讯 } 株 硬 钨 钼 技 改 主 讳 工 程 竣 工 2 0 0 1年 1 2月 3 1日， 被列 为期 南省 十五” 重点技改工程 之一的株洲硬质台金厂钨钼异型大制品深加工主体工程竣工 投产 。 蔹工程计划总投资60 0 o 多万元． 于2 0 0 0年 l O月动工兴 建， 新建厂房面积 6 9 9 0 ． 7Ⅲ 。 罘用的钨制品生产设备均达到 了国际或国内先进水平。 生产设备安装到位后， 该技改工程每 年可向市场有效供给 5 0 0多吨鸽钼异型大制品。 f 列 东束供鹞J 维普资讯