无爆破采矿方法在薄矿脉中的应用与发展.pdf

f4 ， 一 f 7 要 无爆破采矿方法在薄矿脉中的 应用与发展 ． 沈阳黄金学院陈弃 生 一 本文提出了无爆谊采矿方注的概念爱其与传统爆破采矿方法相比所具有的优点．还论 违了目前国内外研究无爆破采矿方法的各种方案 最后针对我国薄矿脉的地质、开采技术经济条件．建 议在我国薄矿脒矿床开采中． I 血诸验和推广无爆破采矿方法 便进一步提高矿床开采效益． 莱 词 麓 堡 壁 墨 鎏， 切 軎 4 冲 击 碎 裂 高 压 水 壁 星 趾 一 、 一一 1 前 言 无爆 破采 矿方 法又称连续采矿方 法，是 指在矿房回采过程中，不用凿岩爆破方法崩 落矿石 ，而是用其它手段诸如切割、冲切， 胀裂等方法来崩落矿石的采矿方法。无爆破 采矿方法与常规采矿方法相比有以下优点 1 能连续采矿，取消了回 采 循环， 从而大大提高了劳动生产率。 2 由于高度机械化 ，太 大减 轻 了工 人的劳动强度， 提供 了更安全可靠 的工作 环 境 3 对 上 、下盘围岩无爆 破 震 动 的影 响与破坏 ，故加强了对 采场的地压管理 ，同 时因为很少产生粉矿，从而降低了矿石 的损 失与贫化。 4 避免了因爆破 产生的有毒 有 害气 体，使空气质量得以改善，减少 了通风时间 以及所需 的通 风费 用。 2 无爆破采矿方法 由于无爆破采 矿方 法具有 上 显 著优 点，因此近十年 来，西方 国家 及其它发达国 家如澳大利亚、南非等都一直致力于无爆破 采矿方法的研究。南非采矿研究院从6 0 年代 就 开始对无 爆破 采矿方 法进行试验研究 ，我 每 硝 国近 年来也在 某些 矿山进行 无爆破采矿方法 试验，目前正在使用与试用的无爆破采矿方 法有 如下 几种 1 用刮刀钻头切割岩石的采矿方法， 2 使用摆锤采矿机的采矿方法I 3 使用N O MM采矿机的采 矿 方法， 4 冲击碎 裂采矿方法 ； 5 切 割采矿方法I 6 炮孔胀 裂采矿方法。 下 面对上述采 矿方 法作一简述。 2 ． 1 用刮刀钻头切割岩石 的采矿方法 此采矿方法是在2 O 年前，由南非采矿研 究院 首先 提出的，1 9 6 9 年 ， 在南 Do o mf o n - t a i n 黄 金采 矿公司所 属 的一 座 矿 山， 地下 深2 5 O O m 处的采场进行了此采矿方法试验， 试验结果显示了刮刀钻头切割 岩 石 的 可能 性，采幅从1 ． 2 5 m降至0 ． 4 5 m，而 且 还显著 地改善了上盘围岩的条件，主要技术问题是 钻头的损坏与磨蚀。1 9 8 3 年，美 国 矿 务 局 u． s ． B ． M开始研究硬岩切 割 机 器，试 制了1 台叫刮刀钻头采掘切割机的采矿机 见 图1 ，通过试验表 明，刮 刀 钻 头 可 采掘 1 ． 8 m x 1 ． 8 m的方形工 作 面，即可用 于地下 薄矿脉的回 采 ，估 算 生 产 率 为2 7 ． 5 t ／ h 左 右 。 2 ． 2 用撄锤采矿机的采矿方法 一 1 4 一 有色矿山L一】 9 } 6 维普资讯 最 丽 } 匿1 刮刀钻头切割岩石的采矿方法 上师协割 在部蝣 i D ． a m 摆锤采矿机是南非在7 O 年代开发的，耍 i1 幽2 所示，在一个旋转休上安装冲 击 臂，依 靠旋转冲击臂而击碎岩石。1 9 7 1 年，在南非 Do o m a n r a i n 黄金 采矿公司 的 一 座 地 下 矿 山，1 ． s k m深处的2 0 m长的采场 里 进 行了 试验，1 9 7 2 年完成试验。为保 证 恒 定的采 场宽度，机器设计成底部与顼部的切害 交替 进行，每次切割高度为O ． 3 m，由于 机 器的 锤击作用与岩石中的裂隙，中 间 的0 ． 4 m就 不需锤击 了，这样采场的总 高 度为l m，适 用于薄矿脉缓倾斜及水平矿床的开采。这种 采矿方法遇到的问题是摆锤与机器的磨损以 及粉尘问题。 2 ． 3 用N O MM采矿机的采矿方法 NO MM采矿机是适用于薄矿脉空场采矿 圈2 用摆锤采矿机 的采矿方法 法的采矿机，它从根本上不同于轮胎式或有 N O MM采矿机可在采场围 岩 壁 上象爬 轨采矿设备。该采矿机是美 国H e l c a 采 矿公 行动物似的行走。首先机器 腿的前部从壁上 司的C o c u r d A ] e n e 与I d a h o 过j 5 年研 制成 撤下，往前滑一段后，重新固定在墙上，然 功的薄矿脉采矿机，如图3 所示。 后腿的第二部分重复前部的动作，直至腿的 固3 用 N OMM采 矿机 的采 矿方 法 四部分全都滑动定位，这样就 向前移动了一 段距离 ，每 次移动大约 0 ． 7 5 m，该 采矿 机不 仅 可 以前后移动，而 且还可上下 移动。 目前 ，NO MM采矿机有两 种 型 号， 即 Mo d e l 3 6 与Mo d e l 4 8 ， 前者 外形 长3 ． 7 m， 宽 和高均为0 ． 9 1 m，可 用来开 采1 ～2 ． 5 m 厚 的薄矿体，与0 ． 5 m。 的铲运机配套使 用，后 者外形 长4 ． 9 m，宽 1 ． 3 7 m， 高 1 ． 2 2 m，可圊 无爆破果矿方法在薄矿脒 中的应用与发展陈永生 ～ 1 5 ～ 维普资讯 采1 ． 5 ～3 ． 0 m厚的薄矿体，与1 ． 0 ～1 ． 5 m。 的 铲运机配套 使用 。Mo d e l 3 6 型 和4 8 型 的额 定生产率分别为1 5 t J h 和2 S t ／ h i 日生产能力 为3 0 0 t 和 5 0 0 t 。 2 ． 4 冲击碎裂采 矿方法 此采矿方法采用冲击碎裂采矿机进行回 采，这种采矿机由一个高度灵活的高能量 冲 击锤、托架，导向牵日 l 装置 可使机器沿着 工作面来回移动以及往复式刮板运输机构 成，如 图4 所示。导 轨运输是 通过滚 筒 式操 作的行走机构实现的，当回采下盘时，破碎 的矿石同时被推到工作面运输机上。在 冲击 锤每次摆动前，将工具从工作面撤回，通过 导轨把机器沿下坡往前推进，然后继续进行 回采 。图5 是 冲击碎 裂采矿方法 的平 面 布置 圈， 这种采矿 方法的技术进一步 发展 方 向， 是 增加冲击锤的输 出功率和 系统 的有 效可用 性 。 颤斜打向 工 图4 冲击碎裂采矿方法 巷 2 ． 5 切割采矿方法 切割采矿方法是用激光 、高压水 、金锕 锯 等媒质对矿石 直接切割的一 种采矿方法 。 应用最早的切割工具是金钢锯，高压水切割 与激光切割是近年来发展起来的，其中高压 水切割采矿已有样机，且在生产实跣 中进行 了试验，而激光切割采矿尚在研究之中，下 面重 点介 绍高压水 切割采矿方法 。 高压水 切割采矿 方法是在 高压水 或 高压 水 辅助 机械掘进钻孔基础上 发展 起来 的。高 压水 钻孔 方法与传 统方法相 比有许 多优点， 但是高压水掘进的一个主要缺点，是钻凿硬 岩所需的压力几乎与岩石的抗压强度相等， 为了克服逮一缺点，磨料水射流技术就被应 用到了凿岩工作中。磨料能改进射流的切割 能力，与此相关，中等压力的高压水就能切 翻坚硬的岩石，例如7 0 MP a 的高压水射流可 以切割5 1 0 MP a 的石英岩。高压水切 割 方法 即利用磨料射流在矿体顶部、底部，前后切 割沟槽，将矿石采下，采下的矿块尺寸取决 于切割沟槽的深度以及脉幅。沟 槽 深 度 加 大，能增加每次崩落矿石量 ，但 也 会引 起二 lf 炙 破碎的问题，一般以台格矿块尺寸为宜。 南非在8 0 年代中期，将此法用于黄金薄 矿脉矿床进行了试验 研 究，如图6 所示，其 试验结果的回采效 率为O ． 4 6 t ／ h ，提 高 了月 进 尺速度和劳动 生产率，降低 了矿石 的损 失 li t S 冲击碎裂采矿方法采场工作面布置图li t 0 磨料水射流切割采矿方法 一 1 6 一 有 色矿山 I 3 9 6 ．1 维普资讯 率和贫 化率 ，改善 丁采场 的安 全状况。 3 ． 6炮孔胀裂采矿 方浊 炮孔胀裂采 矿方法 即在 钻 凿 好 的 炮孔 中，用化学封剂、高压水炮、电脉冲等进行 胀裂破岩，此种方法较适用于坚硬的非破碎 矿石 回采，我 国招远金矿 与北京矿冶研究 总 院联合进行用液压 劈岩 机采矿 回采薄 矿脉的 试验，其采场布置如图7 所示， 试验结果为 小 时生产能力 1 ． 9 7 2 5 t ，矿石贫 化率8 ％，采 选综合效益2 0 万元。 佟 莲 吾LL ％ ． 暑 。． 下盘已崩落琶I．． _ 胶带 5 5d250 独豳i鞫殴 圈7 招远金矿用液压劈岩 机的采 场 布 置 图 高压水 炮 电脉冲炮孔 胀裂采矿方法 ， 目前处在 研究发展之中 。高压水饱 炮孔胀 裂 法 即利用水炮的能量来替代爆破产生的气能 进 行胀裂。 水的脉冲能量在炮孔 外部 以水 炮 形式储存，通过插入孔中的喷嘴在炮孔中释 放 ，如 图8 所示， 采用 高压水炮 的优 点 是不 产生有毒有害气体，且是控制粉尘的最好破 岩方法。此法 与爆破 方 法相 比，虽然 能量较＼ 低，需要较 多的炮 孔，但 由于能 降低矿石损 失贫化，取消了回采循环，提高了劳动生产 率，因此，这种采矿方法很有发展前途。 圈8 高压水炮破岩 示意图 3结语 无爆破采 矿方法 由于取 消了 回采循环， 连续作业 ，故可 以说 这是采矿方 法的变革。 目前 正在应甩与研究 的无 爆破 采矿法基本如 前所述，个g 方法的个别方案在圜内已进行 试验研究，并作了工业试验，取得了较好的 效果，而许多其它的无爆破采 矿方法在国内 尚未进行试验研究。鉴于无爆破采矿方法韵 优点及井下矿石回采条件的日趋复杂，为提 高劳动生产率，改善井下工作环境，减少矿 石的损失与贫化，在薄矿脉采矿中应进行多 种无爆破采矿方法的研究，为回采薄矿脒开 刨 新路。 参考 文献 略 责任 编辑周致勤 1 9 9 6 年 国外选矿快报 征订启事 国外选矿快报 是经 国家科委批准出舨限向国内发行的矿业科技译刊 ，由冶金部主管，冶 金部马鞍山矿 山研究院主办， 国外造矿快报 编辑部编辑 出版。 报导范围t以翻译中篇、文摘简讯和文 献题录形式，及时地垒面地报道黑色 金 属、有 色 金 属、稀有金属、贵金属、非金属、辅助原料和化工原料等各种工业矿物的选矿工艺、 设 备 和 药 剂，水冶技术，选矿过程分析与控制，选厂 自动化 ，节能，环保，以及尾矿处理和综合利用等方 面的最新技术。本刊还办理广告、翻译和咨询业务，广告许可证 皖马工商广字0 1 5 号． 服务对象t金属矿 、非金属矿、煤炭及化工原料等各种工业矿物选厂工程技术人员和生产人 员，科技设计人员，大专院校师生，盥及选矿界领导干部和经营管理干部。 订 阅办法 国外选矿快报 净为半月刊，采用电脑照排，每 册定 价 1 ． 5 0 元，全 年 2 4 期 共 3 6 ． 0 0 元 ，请订阅单位或个人直接与本刊编辑部联系，整订或破订均可 。地址安徽省马 鞍 山市 湖北路e 号 邮政编码；2 4 0 0 4 。本刊开户银行t中国工商银行安徽省马鞍山支行解放 路 花 山 办 事处 帐号2 0 7 2 4 9 0 0 4 6 一l 5 3 电话I 2 7 4 5 1 1 8 --2 2 1 2 无碍喊采矿奇 占在搏矿脉 中均立审与曼睫一陈永 生 I l 7 一 g日日日BBP 目日目 日 8 维普资讯