铜山铜矿采矿工艺技术改造之我见.pdf

第1 9 卷第 3期 1 9 9 9年6 月 矿业 研究与开 发 MI Nl NG R ＆ D v0 I ． 1 9 No 3 J u n I 99 9 7 铜 山铜矿采矿工艺技 术改造 之我见 2／ 刘明生 龚浩源 一 铜 山铜矿 ， 安徽铜 陵市 ， 2 4 7 1 2 7 长沙矿 山研究 院 ， 长沙 ， 4 1 0 0 1 2 摘要铜 山铜矿 的开采 实践表 明 ， 对 于倾斜 、 缓倾斜 中厚 高硫矿床采矿 方法的选择 是 至关重要 的 ； 根据其复 杂多变的地质条件及 国内外开采状况 ， 提 出选用爆力运搬 分 段 空场嗣后 一次充填采矿 法较 为适 宜， 谈 法可以迭到 降低 损失贫化率 ， 减 少采 准工程 量 ． 提 高采 场 生 产 能 力 的预 期 目的 。 关 键词倾 斜 中厚矿 体 高硫 矿体 一 采 矿方 岳选择爆力运搬嗣后 充填 № 。 i n Toa g s 砌 C o p p e r MI ” 趱 ∞ 厶 Mings h e n g T o n g s h a C o p p e r Mi n e ，T o n g l i n g ，A n h u i ， 2 4 7 1 2 7 G o n g Ha o y u an 乏 舞 C h a n h a I n s t i t u t e d Mi n i | l g R e s e a v z h ，C h a n g s h a ． 4 1 0 0 1 2 Abs t r ac t The mi ni ng p r a c t i c e i n T o n g s h a n Co p p e r Mi ne s h o ws t h a t t he me tho d o f s u b l e v e l o p e n s t o p i n g w i th s u b asq u t o n e e o fi nl n g a n d r e mo v i n g w i th b l a s t i n g p o w e r i s l n o r e s u i t a b l e t o min e i n c l i n e d o r g e m t l y i n e n e d me d i u m- thi c k d e p o s i m wi th h i s h s u l f u r ．Th i s me t h od c a n b e u s e d t o r e a c h t h e p rep u r po s e i n c l u d i n g d e c rea s i n g O re l o s s a n d d u fi o n r a ．red u c i n g t h e q v a n t i t y o f mi n i n g w o r k s a n d r a i s i n g the p r od u c fi v | 竹 o f a s t o p e ． Ke y W o r s I n c l i n ed me d i u m- thi c k o r e b o d y ，S u l f i d e - ric h o re b o d y，Mi n e me tho d s e l e c ti o n， Bl a s t po we r r e mo v i n g．S ub s e q ue n t t i l l i n g 1 前 言 2 矿 区地质及 开采技 术条件 铜山铜矿于 1 9 5 9年建成投 产 ． 设 计年 产 矿石 3 0万 t 。由于该 矿地 质条 件复 杂 ， 矿石 含硫 高 矿体 开采技术条件复杂 ． 曾先后经历 了坑 采、 露采 、 坑采 的艰难 历程 ； 坑 采工 艺也 先后使用过崩落 法 、 充 填法等 。随着矿 山 的 老龄化 ． 矿 产资源减少 ， 开采 中段逐 年 下降 ， 深部 矿体 变缓变 薄 ． 原 采 矿工艺 已不再适 用 这部 分矿体 的开 采 ， 为此必 须寻求 新 的采 矿 方 法 。 第 l 作者 工程师； 收穑日期 t 1 9 9 8 1 1 2 7 矿区矿体 均为北东走 向 ， 倾 向南东 ， 由于 成矿受火成 岩等 构造 控制 ， 将 全矿 区矿 床分 成三个矿段 ． 即铜 山矿段 、 前 山 矿段 、 前 山南 矿段 。整个 矿 区矿 体形 状 复杂 ， 其 太小矿 体 多达 1 1 7个。 主要矿 体有 4 、 5 ’ 、 1 5 、 3 0 、 2 9 、 7 9 、 8 4 等。矿 体 沿 走 向长 度 为 5 0 2 0 0m， 水平厚度 28 0 m， 倾 角 3 0 。 一6 0 。 。矿 体 除顶盘 围岩 小部 分是稳 固性 差 的燧 石 、 黄 铁 矿带 以外 ， 其它 矿体 顶板 均为大理岩 ， 稳 固 维普资讯 8 矿 业 研究 与 开 发 第 1 9卷 性好 ， f8 ； 底 盘 围岩 均为 闪长岩 ， f3～5 ， 因节 理裂 隙发 育 ， 遇 水风化 潮解 ， 稳 固性 差 。 矿体 按矿 石组 分可分 为铜硫 型、 铜铁 型和单 硫 型 3种 。 铜 硫 型 矿 石 占 铜 矿 储 量 的 6 6 ． 9 4 ％ ． 平 均含硫 品位 2 4 ． 5 ％ ， 最高达 3 8 ％ ～ 4 4 ％。从矿 石结 构构造 上看 ， 分为 含铜矽 卡岩 和含铜磁 铁矿 ， 结 晶细粒呈 致密块 状产 出 ， 而黄铁 矿除少量为致密块状外 ， 大部分 为 结 晶颗粒疏松状产 出 ， 矿石容易破碎呈粉状 ， 易氧化 。矿 石含铜 品位平均 为 1 ． 6 2 ％ ， 矿 石 体重 3 ． 7 5 t ／ 。 目前矿 山生产 中段 主要 为 一 2 5 7 m 中段 ， 该 中段分 布 有 4 、 1 5 、 2 9 、 3 0 矿体 ， 其 中 l 5 、 2 9 矿体 在本 中段尖灭 ； 4 和 3 O 矿体走 向近东西 ， 倾 向南 ， 倾 角 2 0 。 一 5 5 。 ， 矿体厚度 为 l 02 5 1 1 1 ， 平均 1 5 m 。 在 矿 体倾 斜方 向 ． 其 厚度 、 倾角及 形 状均不 稳定 ， 往 下具有变缓变 薄的趋 势 ， 据 地质 资料统计 ， 一 2 5 7 m 中段 cD级 储量 共 1 6 0万 t ， 缓 倾 斜 、 倾 斜 矿 体 储 量 为6 4 万 t ，占 加 ％。 一 2 5 7 m中段 以下 约 4 1 2 ． 2万 t 储量 中 ， 缓 倾 斜 、 倾斜矿体储量 比重将 显著增加 。 3 矿 山开采状况及存在 的问题 矿 山投产初期 ， 对前 山 4 ’、 铜 山 5 矿 体 采用无底柱分段 崩落法 开采 ， 由于矿石 含硫 高 ， 工作面温度一般 为 3 5℃ ， 最 高达 5 O～6 0 ℃， 炮孔 温度一 般 为 4 05 0℃ ， 最 高达 1 2 0 ℃。由于矿石 自燃 、 药包 自爆 、 曾使 2 1 ． 5 1 1 1 和 l 5． 5 m分段 两 度被 迫 停产 。为 降低 损 失 贫化 ， 改善作业环境 ， 后改用有底柱小 中段 崩落法开采。但有底柱分段崩落法仍然役有 解决矿 体 回采 过 程 中矿 石 自燃 、 药 包 自爆 、 S O 2 毒气危害 、 残矿无 法 回采等 问题 ， 1 9 6 5年 矿 山 不 得 不 改用 露天 开 采 。 随着 露天开采境界 的最终 形成 ， 铜 山铜 矿于 1 9 8 1年 又 转入 地 下开采 。采矿 工艺 改 用小中段空场嗣后一次充填法 回采 。先采矿 柱 ， 采后用混凝 土充填 ； 后 采矿 房 ， 采 后 用尾 砂充 填。实 践证 明 ， 采 用充 填 法开采 急倾 斜 矿体 比用崩落 法开采 损失 贫化率 降低 5 0 ％， 作业环境 明显 改善 ， 作业 面温度 由 3 5℃降至 2 0～2 6℃ ， 中深 孔温 度 由 加 ～5 0℃降 至 3 0 4 o℃ ， s O 浓 度也 相应 降低 。因此 ， 铜山铜 矿从 1 9 8 1年开 始 一直 措 用该 法 。但 随着 开 采 中段从 一4 0 m下 降至 一2 5 7 m， 缓倾 斜 、 倾 斜矿体 比重 逐 步增 加 ， 单 一采 用分段 空场嗣 后 一次充 填法存 在如 下问题 1 随着矿体倾角变缓 ， 厚度 变薄 ， 采 切 工程量 随之增加 ， 千吨采切 比高达 2 5 m ／ k t ； 2 支 护工程量增加 。 由于矿体 底板为 花岗闲 长斑 岩 ， 揭 露 后 易 风化 ， 遇 水膨 胀 成 泥 ， 为保证 采切 工程的稳 定性 ， 不得不加大支 护工作 量 ， 导致 掘进 成本 高达 6 5 0 3元／ 3 损 失 贫 化 增 大 。统 计 资 料 表 明 ， 矿 石贫化 率为 1 8 ． 5 ％ ， 矿石损 失率为 l 7 ． o 4 ％。 4采 矿 方 法 的选择 与实施 综 观矿 山开采 史 ， 倾斜 、 缓倾斜 中厚矿体 的开采 主要 采 用分 段空 场法 和房柱法 ， 其次 为充填法和崩落法 ， 通常采用无轨化开采 ， 实 现高度机械 化。结合 铜 山铜矿 的实 际 ， 在 目 前经济效益 滑坡和 资源 减少 的情况下 ， 对 此 类矿林 采矿 方法 的选择 必 须满足 “ 三 高三低 二 易一 不变 ” 的要求 。“ 三高” 即生产能力高 、 采矿工 效 高 、 安 全 程度 高 ； “ 三低 即采 切 比 低 、 损失贫化低 、 采 矿成 本低 ； “ 二 易 即采 矿 工艺易于掌握 、 施工简 易 ； “ 一不变 即充分利 用矿 山现有 的 中深孔 凿岩 设备及 电耙 、 振 动 出矿机 等出矿设 备 。通 过对 国 内倾 斜 、 缓倾 斜 中厚 矿体 矿山的实地考察 ， 提 出对倾斜 、 缓 倾斜 中厚 矿体 的开 采 ， 宜采用爆 力运 搬分段 空场嗣后 一次 充填 法 ， 设 计采 场生 产能力 为 1 5 0～2 0 0 t ／ d ， 千 吨 采 切 比 51 0 m ／ k t ， 矿 石 损失率 5 ％ ～8 ％， 矿 石 贫 化 率 5 ％ ～1 0 ％。 该方法拟在 3 O 矿体 中进行工业试验 。 4 。 1 矿块 布置 和构 成要素 维普资讯 第 3期 划明 生等铜 山铜 矿 采矿 工艺技 术 改造之 我 见 9 在试验过程 中， 沿 矿体 走 向划分 矿房矿 柱 ， 先采矿 房两侧矿柱 ， 后采矿房。采用 中深 孔凿岩 ， 分段爆破 ， 爆力运矿 ， 空场下 电耙 振 f 动放 矿机 出矿 。矿柱 回采 后用尾 砂腔 结 充 填 ， 矿房 回采后 用尾砂 充 填。矿块 布 置和构 成要 素如附图所示 。 附图 矿 块布 置和构 成 要素 l 一 上盘运输 平巷卜 阶段联 络道3 一振动 艘矿帆 嗣室4 一 下盘 运输平 巷5 一堑 构平 巷6 一 凿岩 上山 7 一上 山联络 道 8 一 中殷运输平 巷 一 中段联培 道 l O 一 中段脉外 平巷 1 1 一 充 填钻孔 l 2 一 切割 天井 其 阶段 高度 为 4 3 E f t ， 中段 高度 分别为 l 8 m和 2 5 m； 矿块长为 中段斜长 ， 为 2 8 1 ] fl 和 3 8 m， 矿块宽为 1 83 6 m， 其 中矿 房 l 2～2 4 r l l ， 矿柱 6～1 2m。阶段不 留顶 、 底 柱 ， 分段 中留 人工或 矿石问柱 。 4 ． 2采 切 工 程 布 置 采用 电耙 底 部 结构 或 振 动放 矿 底 部 结 构 ， 前者构成 接矿堑 沟加电耙道 ， 用 电耙耙运 矿石 ； 后者构成接矿堑 沟加振动放矿机硐室 ， 振动放 矿机出矿。切 割槽 的形成为首先 在堑 沟平巷 矿房 柱 中央垂直矿体倾斜方 向向上 掘切割 天井 ， 然后 以切 割天井为 自由面 ， 采 用 中深孔 凿岩 ， 打平 行或扇形 深孔 ， 向矿房 柱 两侧拉 切割槽 ， 拉槽与辟漏 堑沟 一并完成 。 4． 3回 采 采 用 YG Z 一9 o型钻 机 ， 配 F J Y 2 7 B型 凿 岩 台架 ， 在凿岩上 山 内钻凿 中深孔 ， 所有炮孔 一 次打完 ， 分次装 药爆破 ， 每次爆破 的矿石量 以堑 沟恰 能容纳 为准 。爆 后矿 石经 电耙 振 动放 矿机 放 出。矿块回采时 ， 先采矿房两侧 矿柱 ， 采后尾 腔充 填 ， 再采 矿房 ， 采后 尾砂 充 填。 5 结 语 倾斜 、 缓 倾 斜 中厚 矿体 因其采场 矿 石运 搬和控顶 比较 困难 ， 通 常视 为难采矿体 ， 寻找 安全 可靠 、 经 济合 理的 采矿 方法是 有待 进一 步研究 的课 题 ， 而对 于铜 山铜 矿此 类高 硫矿 体的采矿方法更值得深入研究 。本文提 出的 爆力运 矿 分 段 空场 嗣后 一次 充 填 法可 否适 应 ， 还有 待于在 回采工业试验 中得 以证明。 参考文献 l 张强 ． 爆 力运矿 采矿方 法使用 现状 与改进 发展方 向 第 2届 全 国青年采 矿学术 会议论 文集 ． 1 9 9 6 2 采矿手册翁委会采矿手册第四卷北京 冶盒工业出 版 社 ． 1 9 9 l 维普资讯