深部铜矿低品位复杂矿体的采矿方法.pdf

l o 1 9 9 7 年第 l期 深部铜矿低品位复杂矿体的采矿方法 ③ 深部铜矿低品位复杂矿体 的采矿方法 方国勇 I 白银有色金属公司甘肃 白银7 3 0 9 0 0 } 4 摘 要 深 部 铜 矿 在 开 采 低 品 位 复 杂 矿 体 时 ， 采 取 优 化 矿 体 边 界 措 捷 ，并 根 据 不 同 区 域 、 不 同矿体的具体开采条件同时采用多种采矿方法 降低了矿石的损费和开采成本，取得了较好的经 济效 果。 u 关 键 词地 下 开 采钢 旰 采低 品 位 矿 ’～- J 、 1 矿床概况 折腰山矿床位于甘肃省 白银市北 1 3 k m 处，为黄铁矿型铜矿床 ，产于石英角斑凝灰 岩中 ， 矿体与围岩为同一岩层 ， 产状一致． 走 向北西 6 0 ～7 o 。 ， 倾 同南西 ．倾角 5 o 。 ～8 5 。 矿床是 由 1 0 0 多个矿体组成的 矿山在露天闭坑后转入地下开采。露天 坑底的东部主要是 l ’ 矿体 ， 西部主要是 2 、 3 矿 体。总 储 量 为 2 4 2 1万 t ，平 均 品 位 1 ． 2 9 ， 其 中 l 矿体走向长 3 0 0 ～3 5 0 m， 平 均厚度 3 0 ～7 0 m，品位 1 ． 6 3 ．矿量占总储 量的 5 2 ． 4 ％；2 矿体处于 l 矿体延长线 的 上盘 ，走 向长 2 5 0 m．厚度 9 4 2 m，平均 品 位 0 ． 8 0 4 ％，矿量占总储量的 1 7 ． 3 ；3 矿 体在 2 矿体的延长线上 ， 走向长 2 2 5 m， 厚 8 蛳 醛 ～ 3 7 m． 矿石品位 0 ． 9 2 6 ％， 矿量占总储量的 2 2 ． 4 深部矿体主要是浸染矿 ，品位东富 西贫 、上富下贫，矿量上多下少。矿石含硫 小于 8 ， 无 自燃 ． 但遇水后软化 ， 有粘结性 。 矿体为中稳 ，f 一8 ～i 0 ．围岩稳固性较差 ，f 4～ 6。 露天闭坑后 ，西部贫矿体较东部富矿体 高 7 7 m。 2 生产概述 根据矿床赋存条件和矿岩的物理力学性 质 ，设计采用了生产成本低 、作业安全 、工 艺简单 的无底柱分段崩落法 。 从 1 9 8 7 年投产 到 1 9 9 1 年 间全部采 用该法 ， 其技术经济指标 见表 l 。 表 l 1 9 8 7 1 9 9 1年主要技术经济指标 原稿收到 日期 l 9 9 6 一O j 一∞ 维普资讯 6 甘肃有色金属 1 9 9 7 年第 1期 矿 山开采前期采 用无底柱分段崩落法 ， 使矿山生产规模接近设计能力起到了较积极 的作用。但是 ，该法高损贫指标成为进一步 提高经济效益的最大障碍。我矿为了保持开 采初期金属含量和效益 ，减步了西部贫矿 的 采出量 ，而加大东部富矿的采出。这样 ，地 下开采几年后不仅没有缩小原露天留下的东 西高差 ，反而加大了，使矿山在通风、地压 和组织生产等方面都增加了难度，还使大量 的西部贫矿置于矿山开采的中后期回收 ，恶 化了生产经营。因此，如何充分利用西部贫 矿、合理地进行贫富兼采是保持矿 山稳定发 展的重要前提 。 3 西部贫矿的开采技术条件 折腰 山矿床西部贫矿位于 6 5 0 l l D 0 行 线 间，主要赋存有 2 、3 、9 矿体，总储量 9 5 0 万 t ， 平均品位 0 ． 8 9 。l 7 1 5 m 水平以上 已用露天开采完毕。6 5 0 9 0 0线的 2 矿体 和 9 O 0 ～1 0 5 0线的 3 矿 体 l 6 8 5 m水平 以上 用无底柱分段法 回采完。西部矿体的形态复 杂 ， 且分枝复合、 尖灭再现较普遍 ， 因而 ， 在 开采前必须进行矿体边界优化。西部主要矿 体的特征见表 2 。 表 2 西部主要矿俸特征 4 复杂矿体边界优化 根据矿 样的分 析统 计 ，含镉 品位大于 1 ． 5 的占 l 1 ． 1 6 ，大于 1 ％的占 1 8 ． 9 ， 太 于 0 ． 5 的 占 3 6 ． 2 2 ，小于 0 ． 5 的 占 6 3 ． 7 8 。矿体 品位变化系数为 l 2 8 ，属很 不均匀型 。矿石为浸染状铜矿石．有用矿物 黄铜矿呈浸染状、细脉状 、条带状 、小团状 分布在石英角斑凝灰岩 中。由于矿化沿走 向 及倾向变化均较大 ．以边界 品位 0 ． 5 圈出 的矿体必然出现分枝、复合、尖灭 、再现等 复杂形态． 给 各种采矿方法选择带来困难 为 了满足采矿工艺要求 、使矿体边界线尽量规 整 ，有必要再进行调整 。矿化相对集中在一 定的区限内，虽以一个样品确定的矿体在邻 近剖面上及平面上很难找到对应关系 ，然而 将多个样品组合起来则构成矿化集中段 ，就 与相邻的矿化集中段有良好的对应关系。矿 化集中段内可能包含有表外矿 含铜 0 ． 3 ～0 ． 5 或废石 含铜小于 0 ． 3 的样品 ； 废石连续长度不超过 5 m均不剔 除；对平均 品位达到要求的相邻矿化段用直线连结 。 经对西部贫矿的边界优化，矿体无表内 外之分 。优化 圈定的矿体困包含有表外矿或 废 石．矿 悼平 均 品位 较 原 圈定方 法 降 低 维普资讯 1 9 9 7年第 1 期 深部铜矿低品位复杂矿体的采矿方法 7’ l O ，但矿量增加 3 0 ，金属量增加 2 0 。 崩落法的损失 、贫化小 ，能最大限度地回收 铜金属且成本较低。 5 采矿方法选择及实践 5 ． 1 采矿方法选择 选择采矿方法必须遵循以下原则 1 选用 已定型的凿岩和出矿设备 ，不 增加新的设施 { 2 充分利用西部矿体的探矿巷道 ，尽 量减少新增采准工程 ； 3 所选采矿方法应具有工艺简单 、市 置灵活、生产能力大等特点；比无底柱分段 定量选择采矿方法有多 目标决策法、价 值工程法 、模糊数学法、层次分析法等。本 文采用灰色局势决策法 优选西部低品位复杂 矿体的采矿方法。选择评价目标有 采场生 产能力、安全性 、损贫指标和矿石成本 。各 指标以等权重要考虑 以选择 3 矿体 8 7 5 9 7 5线 l 7 0 5 ～l 6 5 7 水平之间的采矿方法 为例 ，见表 3和表 4 。 表 3 采矿方法技术经济指标对比 表 4 采矿方法综合指标测定 由表 4知 ， 综合指标测定太小排序 为 Ⅲ 【 l I V，故该地段选择下向分段空场 采矿法。按 同佯步骤 ，选择采矿方法 ．其结 果如下； 1 3 矿体 8 7 5 ～9 7 5线 l 7 0 5 ～l 6 5 7 水 平之间．采用下向分段空场法 ； 2 3 矿体 1 0 O O ～1 0 5 0线 1 6 8 5 ～1 6 5 7 水平之间，采用高分段双六边形崩落法 ； 3 2 矿体 6 5 0 ～9 0 0线 1 6 8 5 l 6 5 7水 平之间．采用高分段大 间距崩落法 ； 4 2 矿体 7 2 5 8 0 0线 1 6 3 3 l 6 2 l 水 平之间．采用连续小空场采矿法 。 5 ． 2 下向分段空场法 下向分段空场采矿法方案布置见图 l 。 维普资讯 8 甘肃有色金属 1 9 9 7 年第 1 期 图 l 下向分段空场采矿法方案图 1 运输穿脉 }2一 矿石溜井 ；3 联络遭 ；4 一 丹段 回果巷道 5 -出矿漏斗 ；6 抱孔 ；7 放顶 巷道；8 间柱 ；9 -顶柱 该法是将矿块划分为矿房和矿柱，矿柱 包括 1 6 9 5 m水平以上的顶柱． 1 6 5 5 m水平以 下的底柱和在长度方向上留的不规则 间柱。 矿块在垂直 方向划分为 5个 分段 ，分段高 l O m， 用下盘采准系统， 沿走向布置进路 ， 从 矿体两端向中央后退 回采 ， 在顶柱保护下 ， 从 上向下依次分段回采 ，下分段在矿石覆盖层 下出矿，最终空场残 留矿石在底部漏斗中放 出 该法布置总长度 l O O m． 高度 5 0 m， 分段 回采宽度为矿体的水平厚度。通常，每个分 段布置两个矿房，其长度 为 5 0 ～7 5 m，顶柱 厚 5 ～6 m，底柱高 8 m，漏斗间距 9 m。 该法特点机动灵活 ，可空可崩 ，可边 采准边回采．具有无底柱分段崩落法的大部 分优点，但它可 以利 用空场下出矿 ，克服了 无底柱分段崩落法贫化率高的缺点。该法适 用于中等稳固的矿岩 。当矿房 回采到一定程 度时 ，若空场 出现险情 ，即可崩落顶柱，变 为无底柱分段崩落法开采 ．顶柱矿石和空场 残留矿石即可作为矿 石覆盖层 ，其贫化指标 也优于一般无底柱崩落法。回采至矿块底部 水平 ． 利用平底出矿结构在覆岩下均匀出矿 。 5 ． 3高分段双六边形崩落采矿法 3 矿 体 1 5 5 7 ～l 6 8 5水 平 之 间 I O 0 0 ～ 1 0 5 0 线 ， 矿体厚度变化较大为 7 4 7 m， 分枝 【 i吐 』 t旺 ． f ．J址 畚皿 井 j 正￡ J』工 上 复合明显，经矿体规整处理后 ，平均厚度 3 5 ～3 8 m。考虑到 回收低品位矿 石的重点是在 于降低贫化 ，为此 ．在总结矿 山已采用过的 高分段崩落法的基础上提出了高分段双六边 形崩落法 ，见图 2 。 T T 覆 层 。 685 ￡工L 图 2 双六边形崩落采矿法方案图 1 一 运输穿 ；2 矿石漓井| 3 丹段 回采巷道 ；4～炮孔 ；S出矿横巷 该法采用下盘脉外采准系统，用分段平 巷沿垂高分为上下两个分段 ， 矿块长 5 0 m， 分 段高 1 4 m，垂直 走向布置进路 ，进路 间距 ] O re， 上下进路对齐布置 ， 构成多组双六边形 回采单元 ，同一块段内的回采单元按采二间 一 的方式分两步间隔回采 。在下分段二步回 采巷道 内垂直进路布置若干个出矿横巷，与 一 步回采巷道一起形成一步回采的出矿底部 维普资讯 1 9 9 7 年第 1期 深部铜矿低品位复杂矿体的采矿方法 9 结构． 使第一步 回采完成落矿任务后 ， 均能形 成出矿条件 ， 两分段凿岩爆破 ， 下分段集中出 矿 。 一步回采用分段留矿崩落法 ． 所 留矿石在 底部出矿横巷中放 出。二步回采与无底柱分 段崩落法基本相同， 但两分段同时出矿。 该采矿方法 的特点 1 分段高度大 ， 采用 1 4 m 的分段高度 ． 减少了采切工程，也有利于回采巷道的稳定 性和提高矿石的回收率。 2 一步回采用分段留矿崩落法 ， 这种 落矿方式采幅宽 2 0 m．放矿层高度 2 8 m，底 部出矿横巷出矿，减少了矿岩接触面 ，改善 了放矿条件，降低了贫化。此外 ，一步回采 时底部 1 6 5 7 m水平集中出矿 ， 有利于出矿管 理，发挥铲运机出矿能力 ，提高采场生产效 率 。 3 二步 回采时高分段崩矿，高端壁出 矿。有 利于降低矿石的贫化。 5 ． 4 高分段太间距无底柱崩落采矿法 矿山曾采用过 l O m 段高 ， 8 ． 3 3 m进路间 距的无底柱分段崩落法 从表 1 看出，上述 结构参数不是最优的 。为此，在室内模拟放 矿的基础上 ，提出了高分段大间距无底柱分 段崩落法 ．见图 3 。 一 f lI ＼ L ＼ 工 ＼ 圭 Il 、 I ‘ i I j ． 图 3 高分段太间距无底柱崩落法纵投影圉 】 l_ 运 输穿脉{0 矿 石溜井 l 3 联络道 l 4 -回采进路 l；睛形炮孔 该法用于 2 矿 体 6 5 0 ～8 5 0线 1 6 5 7 ～ 1 6 8 5 承平之间 ， 此段矿体走同近东西，倾角 5 5 。 ～7 o 。 ，厚度 9 4 2 m． 分枝复合现象较为 普遍，布置采准前将矿体进行边界优化 。采 用分段高度 1 4 m、进路间距 1 O m．矿体厚度 大于 l 5 m地段垂直 走向布置 ， 小于 1 5 m 时沿 走 向布置 。 为了寻求 1 4 m段高 、 l O m进路 间距结构 参数的各种崩矿步距．以室内模拟放矿为指 导 ，在现场进行了出矿与品位统计 ，并绘制 了关系曲线 ．见图 4 。 V ● 誓 皿 J直工 L ＼ | { ● 、 ＼ ／ 寿 、 ／ 夕 、 ／ ／ 鼍，矗蕾 ％ j 图 4 贫损指标与原矿品位关系曲线 维普资讯 1 0 甘肃有色金属 l 9 9 7 年第 1 期 经室 内模拟试验 ， 又在现场验证 ， 1 4 m l o reX 2 ． 4 m 的结构参数 为该矿体赋存条件 下的最优参数。 沿脉布置进路时 ．矿体倾角越小或分枝 高度越大 ，下盘损失也就越大。室内放矿表 明，矿体倾角 6 0 。 左右时，矿石回收率仅为 6 o 。为了降低沿脉布置时的贫损指标 ，采 取了将回采进路中心移至距矿体边界 2 m处 布置 ， 增大下盘坡面角．便于放出下盘矿石。 据现场测定 ，采取这一措施后 ，矿石损失率 下降到 2 2 ，贫化率下降到 2 3 ． 6 。 5 ． 5 连续小空场采矿法 深部铜矿西部贫矿 的复杂性 ，不仅表现 在水平面上 的分枝复合、尖灭再现，而且还 表现在空间位置上的复杂性。有一部分矿脉 以盲矿体的形式在连续几个分段上出现 ，这 部分矿脉 均是在生产探矿过程中发现 圈定， 矿体水平厚度 2 l O m， 品位 0 ． 7 ～1 ， 矿 量 l ～2万 t ，矿石具有一定的工业价值，但 矿脉在上部没有出现 ， 没有相应的覆盖层等， 也就不能按常规的采矿方法回采 因此 ，根 据矿脉的赋存情况 ，采用连续小空场采矿方 案 。探 明矿脉后 ，沿走向布置进路 ，采场宽 即矿体厚度 ，采场长即矿脉走向长 分段高 1 2 m。 采用尽头式切割后退式回采 ， 矿石集 中 于底部结构处 出矿 ．空区不处理 。 该法的特点 工程结构简单 、损失贫化 小 、切割完成后可大量落矿 6 技术经济指标及评价 几年来 ，在西部综合地运用多种采矿 方法，较成功地实现了贫矿的综合利用 ，损 失贫化率和经济效益都 明显优于单一地采用 无底柱分段崩落法 。所获得的采选效益见表 5。 表 5 各采矿方法技术经济指标 7 结语 分枝复合严重的低品位矿体采矿方法研 究是当今采矿领域的 一大难题 ，特别是中等 稳固矿岩条件下难度更大，深部铜矿针对西 部 低品位复杂矿体同时采 用多种采矿 方法， 综 台地开采低品位复杂矿体取得了 良好的社 会效益和经济效益 走出了一条贫矿开采的 路子．达到 了延长矿山服务年限的目的 维普资讯