小铁山矿采矿方法沿革概述.pdf

≥ q 一 I I 9 9 6年第一期c 总第 6 2蝴 程永昌 小铁山矿采矿方法沿革概述 2 9 小铁山矿采矿方法沿革概述 小铁 山矿 g 摘 要 A 小 铣 山 矿 年 柬 对 采 矿 法 进 行 r 许 多 试 驻 、掩 索 工作． 取 得 r奇益的经 验和 教 丰 丈撤 r简 委白 cJ 吲脯 和概 进 脱 争矿 山 已止 出误 医得 以 眭康 世 艟 在 同 采拄 求 ” 洲 积 关 键 词 ．墨 陆 些 措 施经 验 教 训 ／ ＼ 年 ． 作为采矿工艺实例。在此 ， 笔者谈小 l 前 言 采矿 方法 是 矿 山 生产 最 主要 的工 艺依 据 根据 矿山不同 的矿 岩嗽存状况及开采技 术条件 、 生产规模要 求 、 资金 投 入数 量 、 经 济 效益 、 采掘 设备应用可能 、 职工素质等主客观 因素， 选 定适合该 矿的 采矿 疗法， 满 足安全 、 高效率 、 高效益的要 求， 这历来 为矿 山工作者 所 重 视 。 小铁 山矿 自 l 9 6 5年第 二次 基建 以来， 在 采矿方法使用上分 为两大娄 一是前期的崩 落法 ； 二是 近期 的充填 法 这两 类方 法 在实 际生产过程 中， 采取不同的方案， 前后 已超过 十种， 这 在一般 矿 山是 少 见的。两 类采 矿方 法的更选， 始于 1 9 8 6年的矿山技术改造。 目 前， 矿山已全 部实 行上 向巷道 式尾砂 胶结 充 铁 山矿的采矿方 法 主要讲 两方 面问题， 一 是 讲崩落法使 用存 在的 问题； 二 是介 绍使用 充 填法所取得 的新进 展， 其 中夹 叙试验 过的 采 矿方案， 希望能对 采矿同仁有所 裨益。 2 矿床斌存的基本状况 2 ． 1 宝 贵的矿产 资源 小铁山矿是 一个 多金属 矿 山， 主 元素 为 铜 、 铅 、 锌 、 金 、 银 、 硫 ， 开 采价值 高；此外 ， 尚 有 多种分散元素， 有 的具 有工 业利 用价值 见 表 1 。 矿 山虽经多年 开 采， 仍保有较 为丰富 的 储量可利用截 止 1 9 9 4年底 ， 矿石工 业储量 有 8 2 7 8万吨， 铜 、 铅 、 锌练 台 品位 l 0 ． 3 7 ％， 金 、 银储量 及品位 亦 可。按 目前 矿 山生产规 填采矿法。 并被 列 入 采 矿 设 计 手 册 1 9 8 7 模 2 6万 吨／ 年， 仍可继续开采 3 0年 表 1 小铁 山矿矿床 的各种金属元 素含量表 平均 苦量％ 。 L l f P b z n g i 【 C d G I n T 1 S e』 B | 块 状 矿 石 1 5 3 9 4 7 2 3 7 4 9 6 1 5 03 0 1 O 【 ● 71 6 I m3 4 0 0 0 0 4 【 ● I { 1 2 7 1 0 l 2 4 I 1 0 1 4 2 瞪染矿 石 0 3 9 2 l 4 9 4 2 7 9 4 2 O一3 O 0 0 J 5 I m1 7 0 0 0 0 3 0 0 { t 【 8 1 0 l l 1 7 0 0 I l 4 莳铁矿 石 1 2～7 5 I【 m3 6 O o 0 1 9 0 【 m I I 3 【 I O D O a 0 0 0 4 0 0 1 12 0 1 102 0 砌05 l i 【 H 】 1 ～ 0 { 0 D ‘ 】 I I 25 6 l ‘ 】5 工业品位磊水 0 5 I l 7 ～【 1 ～2 5 1 0 0 C 1 ～ I 】00 9 ～ I 01 t l 一0 01 O 维普资讯 3 0 白掘} } 技 1 9 9 6 年第一期f 总第 6 2 期 2 2复杂的开采技术条件 矿床唇急倾斜 ， 局部有反倾， 成矿母岩 为 石英角斑 凝灰 岩。矿床缺 少厚大 矿体 ， 平均 厚度 5 ～5 5米． 走向长度 不大 设计 长度 为 7 0 0米 ， 且矿体 空间形态变 化复杂 ， 其厚 度 、 倾角 、 走向长度， 品位 、 矿种均 有剧烈 变化 ， 很 难掌握。除块 状 矿外． 其余 近矿 围岩 及矿体 稳固性较 差， 极 易发生 片邦 冒落 ； 凝灰 岩及浸 染矿遇水泥化， 作业 条件恶劣 ； 地 质构造亦 多 变， 工程地质复杂， 对安 全生产极 为不利。 如此 宝贵的矿产 资源 ， 人们总 希望 产量 能逐年提 高． 受 复杂、 围难的地 质条 件制 约． 而对采矿方法 寄予 很大的期望， 这就是 3 0年 没停 止过 采矿试验 的 主要 原 因， 主 客观 矛盾 的解 决， 至 今才有一些 眉 目 3崩落 法 使用情 况 及 问题 1 9 8 0年投产 p 』 前， 先后试验 的崩落法 方 案有 带钢筋混凝土假顶的 金属支架 电耙道 出矿 的小中段崩落法 ； 分层崩落 法 ； 刚性 假顶 的无底柱低 分段崩落 法 ； 柔性 假顶 的无底 柱 低分段崩落法 ； 双分段 的无底柱 分段 崩落法 ； 无底柱分段崩落法等。这些 方案试验时间不 ，由于 各种原因． 确定无底柱分段 崩落法为 投产后使用的唯一方法 1 9 8 0年投产至 1 9 9 0 年技改结 束 。现今 仍有 少量 贫矿存有 中深 孔待 时落 矿 回采， 这 种方法 回采了 一、 二 、 三 中段 四中段 以下为充填法 ， 拟 采至八中段 。 无底 柱崩落法 当时在世界上一些有色矿 山采用， 它有高效 、 安 全、 管理 简单的优点． 且 技术经济指 标 尚可。但 在小 铁 山矿 应用， 问 题 却十分 突出 1 损失贫化大。损 失在 2 5 ％以 上． 贫化 在 4 5 ％以上。致使 出矿品 位低， 系统经济 效 益 低 下 2 生产十分被动。由于采矿进路 的坍塌 冒落， 造成重 复支护 ， 且维 护 不住， 致使 出矿 地点很少， 个别 时间甚至 没有。下 部采 准跟 不上 亦有部 分进 路 冒落 ， 上部 已有 的 出矿 进路 则尽量维 持， 常常 是一个 月一条进 路 只 放 1 ～2排 中深孔 ， 而 出矿整 月不止， 矿 石贫 化很大 。生产步履维艰 3 未能 实 施 正规 的生产 管 理 和技 术 管 理 投产初期， 矿 山曾 制定 了 系列的 生 产 管理和技术管理制 度， 包括光爆 、 喷锚 支护制 度． 无底柱分段 崩落法 先进工 艺管理 和技 术 汇总等。可惜 的是， 生产 中 没能很 好地贯 期 执行， 特 4 是 不能坚持 光爆 、 喷锚 技 术， 致 睫 出矿进路坍塌冒落 严重 、 贫化损失大 、 生产被 动。忽视施工技术 殳管理而一味地追 求工程 数量， 造成生产一直处于恶性循 环的境地 。 小铁山矿使用无底 柱分段 崩 落法， 暴 露 出来的问题是严重 的， 也是 长期的 。客观 上 矿岩不稳， 方法本身具 有损贫大 的缺 陷， 但 决 不至于如此 严重， 更深刻 的原 因是主观 上 忽 视对生产和技术的严格管理 矿山技 术改造 正是基于崩落 法的问题 及 充填 法近 年来在工艺 技术 上的进 步做 出 的 管道 输送 尾陟技术的成熟和 充填 效率提 高及 无轨 采掘设 备的使 用， 使 充填法 在采矿 强 度 和经 济效益 上都有 了很大的提 高． 已成 为 当 今世 界常 用的 采 矿法 之 一。以 改 变 采矿 方 法 ， 引进国外 无轨采掘设 备 图 l 、 表 2 为主 表 2 小 铁山矿技术改造 引进设 备一 览表 M 黼 EF Iq 3 y[ 4 I 鬻 ROBOI,T B⋯ROKK PT50CMEFCYByI4IFI3／ESO 项 目 』 j H49522 l j l l j l I 一8一P l 】 l l 维普资讯 9 9 6 年第一期 【 总第6 2期I 程永昌 小铁山矿采矿方法沿革概述 3 1 I 工 ‘ 上L JL ． 。 ‘ 。。l 广 ， 7I I _ t ／ ／ “ A I J I j f 一 一l_⋯一 。 Ⅱ一 皿 I 运转穿 2 陆 早 巷 】 分摩展 5 辩 坡 图 1 上 向 巷 道 式 尾砂胶结充填法 示意 图 的技术 改造 的实 施和 完成， 彻 底地改 变 矿 选厂经过选 硫和两 段 水力旋 流分级 ，合 格尾 山以往生产 被动 、 损贫大 的局面， 展现了新的 砂通过油隔 离泵加压输送 ， 经 1 2 7公里管路 面貌和 发展 前景 。 中 间二泵站 用油隔离泵再 次加 压 输送 至矿 4 充填 采矿 法使 用情 况 及 新进 展 矿 山在进行技 术改 造 的同时 ． 先后进 行 了 低分段 、 分 条风 砂胶结 充填采 矿法 、 高 分段 、 分 条尾砂胶结充填法 、 机械化上向巷 道式尾砂 胶结 充填 法 、 菱形 梯段 尾砂胶结 充填法 等方 案的试验 工 作一出于 满足 产量 要求 ， 解决工艺过 关 、 锻练职工队伍等 为目的 的这 些试验工 作， 都 不 同程 度地 达 到上 述要 求， 取得较好 的技 术经 济效 果． 并得到总公司 科技 进步奖 除菱形方 案 4 l 充填材料 及充填 系统 小铁 山矿 充填 法所 用尾砂为公可锕 系统 的选矿 尾砂 和 尾矿库 尾砂 这 是因 为铅 锌 系统尾砂今后仍有进 一步利用价值 在铜 山尾 砂胶结 充填材料 制备站 。尾砂与水泥加 搅 拌， 经钻孔 、 井 下管路输送 至采场 。整 个 尾砂输送 及胶结材 料制 备． 在输送距 离， 输送 浓度 ， 自动化控 制程 度等方 面部 处于国 内先 进水 平， 保证 了充填法充填工艺的需 要 见图 2 4 2 上向巷道式尾砂胶结充填采矿法试验 概况 矿山技术改造 确定机械化上向巷道式尾 砂胶结充填法 为东部矿体 的采矿 方法 科技 瀑题 立项 于技 术 改造 立项 审 批 的 l 9 8 5年 ， 完 成 于 1 9 9 3年， 历时近 8年 。该方案取 自瑞 典 博立登公司， 矿 山曾派 员出国考察学 习， 亦请 瑞 典 专家 来 矿 山 咨询 维普资讯 3 2 白银科拉 I 9 9 6年靠一期 总第 6 2期 图 显 铜 选 厂 l 2 7公里 图 2 尾砂 输送及充填制备工艺示意图 该 课题组 对凿岩 台车 光爆 掘进 、 铲 运机 出矿 、 锚 杆台车锚 网支护工艺 、 机械 化湿喷工 艺和液体速凝剂应用、 采场 充填工艺 、 充填接 顶新技术 、 进路 充填沉 积特 征和强 度分 布 规 律 、 采 场 结 构 优 化 模 拟 等 项 进 行 了研 究 。 克服 l不利 因 素 ， 使 试 验 采 场 生 产 能 力达 到 2 6 5 ． 3吨／日， 损失率 5 5 4 ％、 贫化率 7 8 ％， 取得较好技术经济指标 试验 中应用且探索 了一些新技 术， 为确定 该方 法在矿 山的 主体 地位做 了许 多有 益的工 作。 矿 山于 ] 9 9 4年 底 。 总结 充填采矿法各种 试验 方案效果 ． 经过 深入广泛 讨论 ， 决 定 全矿 全部 实施 上向 巷遭 式尾砂 胶结 充填 法 地段 不 同． 方 案 有所 改 变 。通 过 1 9 9 5年 的 实践 ， 呈现 出生 产任 务 完成 得比较主 动、 出矿品位大幅度提 高、 贫损 指标较 理想 、 经 济效益 良好 的局 面 作 出 了 矿 山今 后发展的重要技术决策 结 束了长期 试验采矿方 法的 不正常现象。 4 3 上 向巷道式 尾砂 胶结 充填法 的一些改 鬟 进措施 该 疗法虽引 自国外技 术， 但结 合小 铁 山 矿具体实际， 我 们做 了如下一些 改变和探索。 I 第 一分段 标 高确定 为中 段 上 l 6 米 ， 主要保证 出矿 溜井 有一 定的 贮 矿 高度。 第 一分层原穿脉斜坡道为 下向， 后改为水平 ， 即第 一分层不再低 于第一 分段 平巷 4米， 以 便改善第 一 分层的排 水条件 利 于采掘 作业。 第一分层敷设钢 筋网假底， 全部采用 1 4水 泥尾砂 比例 充填， 当 下中段 向 回采 与本 中 段 联接 时作为回采顶板之 用， 保证作业 安全。 2 采用“ 品” 宇型 布置穿咏。本分层矿块 中间开穿脉进行沿走 向进路 回采， 不搞 间隔 进路 回采 。同时 在矿块两 边 界拉开 上 一分 层穿脉． 既用于本分 层进路 充填接 顶 效果十 分理想 ， 同时 在本分 层开 采结 束时 ． 可立即 进 行上 - - 分层 的进路 回采， 节 省了穿 脉的掘 进 时间 转层时问 ， 做到矿块连续 生产 见图 3 。 图 3“ 品”字型布置图 E甘 曙穿昧2 充填管 3 日杀 进路4 堰 5 穿悻 圈 圆 越 厂 棚 一 匡 匦 一 维普资讯 6 年第一期 【 总薰 6 2 期J 程永昌 小铁山矿采矿 方法沿革概述 3 3 3 目前进路 充填挡墙 由本 挡墙改 为空 心砖挡墙 ， 保 留挡墙中间溢流水排放槽， 节省 了挡 墙架设 费用， 又保证溢流效果。 4 ● 东部较厚 矿体 部分 采用 4米分层高 度 ， 块 状 矿 中进 路 规 格 为 44米 ； 浸 染 矿 中 进 路 则 依 矿 体 厚 度 灵 活 掌 握 ， 一 般 都 小 于 4米宽 ； 穿 脉 巷道 规 格 为 3 6 v 3 5米 ， 主 要是保证 进 路开 凿时十字 路 口的稳 定， 余下 的 0 5米 厚矿石在充填前挑 下来 。西 部矿体 采取 3米层高， 穿脉亦可采取同一高度， 主要 是由于 西部矿体 及围岩 不甚稳 固． 且矿体 厚 度不 大 矿块 长 度 基 本 按 l 0 0米 布 置 ， 但 矿 体边缘 延长 部分列 入相邻矿块 回采。 5 中段 穿 脉 运 输 巷 道 原 则 ￡不 穿 过 矿 体 ， 其长度 只保证 溜井放 矿时 能摆设 一列 矿 车 的需 要 。 这 是 因 为这些 巷道 在 F部 中段 上 向回采 至此 时将成 为隐蔽 工程， 届时 对 回采 十 分不利 6 鉴 于 矿 山 近 矿 上 下 盘 围 岩 不 稳 ， 概 易片邦的特 点， 取 消 丁原 初步 设计关 于每 一 分层最后一 条进路 实施水 砂充填 的 规定， 实 施 全部尾砂胶结 充填 ， 保证 整体 充填 效果 ， 利 于多中段 作业 目前矿 山三个 中段 同时进 行 回采 。 7 进 行 了高 水 固化 充填 新 材 料 的试 验． 取得 了好的 充填效果， 充填体 强度和接顶 率有较大提 高， 保证 回采安全。 同时 ， 由于 充 填过 程中无溢 流水排 放， 特 别适 用于 小铁 山 矿凝 灰岩遇 水泥 化的这 一特 定环境 。改善 了 作业 条件， 避免采掘 无轨设备损坏， 节 省排 水 费用， 综合效益 十分 明显 5 结 语 总结小铁 山矿 3 0年不断进行采矿试验 ， 变 更采矿 方法， 最 终 确定 上向巷道式 尾砂胶 结 充填法 为主要采 矿 方法的 实践， 笔 者 有几 认 识 。 1 ． 采矿 方法 的选择和 确定主要是依据矿 山的 矿岩 条件。 由于 具体情 况 不同， 导致 采 矿方法 的不 同， 从 而在安 全、 效率 、 效 益方 面 呈现 出相 当大的差异 。小铁 山矿矿床缺少厚 大矿体， 走向长度 不大 、 开采面 积较 小， 矿 岩 不太稳 固， 属难 采矿体。这样一些 问题 ． 就很 难采用 大 空 区、 高 效 的 采矿 方法。 先 天 不 足 ” 使 矿 山 蓓 采 矿 方 法 选 择 上 和 安 全 、 效 率 、 效益方面的提高成为十分困难 的问题。 2 ． 采矿方法 的选择 和 确定， 在具体 方 皓和方案 方面具 有相 对正 确性 ， 甚至是模 湖 性 。一味地 单纯 企望靠采矿方 法就 能解决安 全 、 效率 、 效益方面的问题是不现实的。严格 的生 产管理 和技 术管理 是 一个． 有 力保证， 可 使采矿方 法 方案 某 些 方面 的 不 足得 以弥 补， 一些 方 面的优势 得 发挥。 那些 不 花气 力 、 胡干、 蛮干的想法和做法是缺乏现 代化管 理 意 识 的 表 现 。 3 ． 小铁山矿 3 0年来， 做了多种采矿方 法 方案 的试验 ， 花费 了许 多 人力、 物 力、 时 力 经验 和教训是深刻 的一个生产矿山变 为试验基地 是 荒谬 的， 好在 矿山如 今 已确 定 丁采矿方法， 更 力求加 强生 产管理 和技术 管 理来达到技 术经济 指标的提 高， 在 走过 一段 弯 路 后 ， 现 已走 到 正 确 的 发 展 轨道 上 来 。 目前 ， 矿山在开 采技 术和 采掘 设 备现 代 化力 面 已达到较高 水平 。相 信矿 山今后 只要 进 一步努力， 将 会有 更加美好 的未来 、 维普资讯