鑫汇金矿不稳固中厚矿体采矿方法探讨.pdf

黄 金 G oL D 2 0 0 4年第 4期／ 第 2 5卷 鑫汇金矿不稳固中厚矿体采矿方法探讨 黄志伟 ， 张利君 ， 陈庆发 1 ． 武汉理工大学 ； 2 ． 鑫汇金矿 摘要 鑫汇金矿属高品位缓倾斜至倾斜中厚矿体 ， 矿体变化很大， 主要采用两步骤回采的房柱 采 矿法 回采 ， 采后 用尾砂 充填 。该 法在 回采矿 体顶板破 碎 、 矿体倾 角较 大 时 ， 贫化 损 失较 大。 为此 ． 根 据该 类矿体 的赋 存条 件 ， 采 用技 术经 济分析 的方 法 ， 对 可用的 几种采矿 方案进行 了比较分 析 。分 析认为 ， 分层充填采矿法能较好地适应矿体的变化， 提高采矿的安全性、 降低采矿贫化损 失， 有较好 的技 术经 济效果 ， 文 中介 绍 了该 分析 研 究过程及 推荐 方案 主要 特 征 。 关键词 采矿方案选择 ； 分层充填法； 中厚矿体 中图分类号 T D 8 5 3 ． 2 5 2 文献标识码 i B 文章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 o o 4 o 4 0 0 2 0 0 3 1 概 述 鑫汇金矿为高品位缓倾斜至倾斜中厚矿体 ， 矿体 形态复杂 ， 矿岩界线不清楚 ， 开采难度很大。近两年 来 ， 通过采矿科研攻关 和试验研究 ， 成功地采用高效 盘区充填采矿法开采。该法采用胶结矿柱的房柱采 矿法两步骤 回采 ， 采后分别用尾砂和胶结尾砂进行充 填 ， 有效地降低 了开采贫化损失 ， 充分地回收了矿产 资源 ； 大幅度地提高 了采矿生产能力 ， 为矿山快速发 展奠定了坚实的基础⋯。 然而 ， 从 四中、 五 中揭露的矿体来看 ， 部分矿体的 形态有了很大的变化 ， 尤其是 1 9 线 的矿体 ， 其倾角 从 原来 的 2 0 。 ， 急剧 地增大 到 4 5 。 ～ 4 8 。 ， 厚 度 变 化也 很 大 ， 矿体顶板破碎 ， 沿用高效盘区充填采矿法， 采矿安 全性差 、 采矿贫化损失大 ， 需要研究合适的采矿方法 进行开采。为此， 针对该类顶板破碎 的倾斜矿体的开 采 ， 采用技术经济分析的方法， 对可用 的几种采矿方 案进行了比较分析 。以下对其作一个简单介绍。 2 地 质赋存 条件 矿体构造发育 。对矿体影响较大的为成矿后期 的构造。成矿前期与成矿期 的构造一般对矿体没有 破坏作用 ， 但局部控矿脉岩在成矿后的构造作用下 ， 有轻微滑动 ， 采矿时很有可能与矿体一起滑落， 造成 矿石 的贫化。另外 ， 局部北西 向脉岩对矿体也有一定 的影响 ， 造成矿体在走向、 倾向上的局部急剧变化。 在三中段、 四中段 ， 见矿构造产状稳定， 走 向约北 东 2 0 。 ， 倾角 3 0 。 ～4 0 。 。五中段 的见矿构造产状则 变 化较大 ， 在倾角上表现 出北陡南缓的现象。 在五中段， 矿体的节理 、 裂隙也 比较发育 。在矿 体受构造集中挤压破碎 的地方 ， 节理裂 隙十分发育 ， 矿体顶板比较破碎。矿岩常呈三角体冒落 ， 出现局部 不稳 固现象 ， 少量 地点也 有较 大 冒落 的现象 。 矿体的下盘围岩主要为斜长角 闪片麻岩。岩体 内裂隙不发育 ， 稳固性较好。但其上盘围岩为绢英岩 化糜棱岩， 厚度较大 ， 岩体 内部裂隙 、 片理很发育 ， 稳 固性差。矿体稳 固较好 。矿体厚度为 6～1 8 m， 倾角 3 5 。 ～5 0 。 ， 矿 石 品位为 4 ． 3 2 ～5 ． 4 1 g ／ t 。 3国内外采矿发展现状 对形态复杂、 矿石品位较高的矿体 ， 采用分层充 填采矿法开采有诸多优点 ， 但 由于其采矿效率低而一 度受到限制。近年来 ， 充填采矿机械化水平 的F I 益提 高 ， 充填采矿法得到了 F I 益广泛地应用， 并进入 了高 效采矿的行列。以凡 口铅锌矿盘区机械化尾砂胶 结 充填采矿法为例 ， 该法采用底盘脉外斜坡道 、 高中段 、 高分段和脉外集 中溜矿井 ， 实现无轨采矿 ； 采用盘区 组合采场采矿 、 出矿和充填 ， 盘 区生产能力 达 4 0 0～ 5 0 0 t ／ d ， 采场生产能力 比普通上向分层充填采矿法提 高数倍。近年来又配套使用凿岩台车、 锚杆 台车、 撬 毛台车、 装药车、 锚索台车和铲运机等高效设备 ， 使盘 区工艺 技术 、 装 备和 主要 技术经 济指标 达 到世 界先 进 水平 。 金J i j 二矿 1 号矿体采用的上向进路机械化胶结 充填采矿法 ， 沿矿体走 向 1 0 0 m划分为 2 个盘区， 进路 断面 5 m4 m， 两步 间隔 回采 ， 采用双机液压 台车凿 岩， 电动铲运机出矿 ， 辅助车安装锚杆和装药 ， 实现了 无 轨 化 开 采 和 管 道 充 填。 盘 区 综 合 生 产 能 力 收稿 日期 2 0 0 3 0 92 8 作者简介 黄志伟 1 9 5 8一 ， 男 ， 四川高县人， 武汉理工大学资源与环境工程学院副教授 ， 博士 ， 主要从事无废开采 研究 ； 湖北省武汉市 洪山 区珞 狮路 1 2 2号 ， 4 3 0 0 7 0 维普资讯 2 0 0 4年 第 4 期 ／ 第 2 5卷 达 1 0 3 9 t ／ d 。 由于充填采矿法效率的不断提高 ， 目前分层充填 采矿法在中小型矿山得到广泛地应用 ， 其应用比例并 有逐渐增 大的趋势。据 1 9 9 7年 的统计 资料显 示表 明， 充填采矿法在我国有色金属地下矿山所 占比重 已 达到 2 2 ． 3 7 ％。在岩金地下矿山， 采用充填采矿法 的 比例更高 ， 就山东省的岩金矿 山而言， 3 7座岩金矿 山 中全部使用充填采矿法的矿山有 1 1 座 ， 使用充填采 矿法和留矿采矿法联合开采的矿山有 9座 ， 采用充填 采矿法采出的矿量 占总采出矿量的 4 5 ％以上 。 在国外 ， 尤其是在发达国家， 采用充填采矿法 的 比例近年来也呈逐渐增长趋势。如加拿大充填采矿 法的比例就高达 4 0 ％以上 。 加上 空场采矿法嗣后充 填 ， 总量达到 7 0 ％ 一8 0 ％以上。世界上著名 的南 非 金矿开采深度达 3 O 0 0 m以上 ， 为避免岩爆 ， 更是广泛 采用了充填采矿法 J 。 可以预计 ， 随着 国家对环境保护要求越来越 严 格， 以及对资源的 日益重视 ， 分层充填采矿法， 尤其是 机械化分层充填采矿法， 将是今后我国采矿技术的一 个主要发展方向。 4 采矿方案选择 4 ． 1 方案初 选 根据鑫汇金矿开采技术条件、 管理水平及生产情 况， 可以认为， 矿山开采可采用空场回采嗣后充填和分 层充填这两大类采矿方法 。 崩落采矿法不宜应用。按 回 采工艺与充填方式不同， 选择下述方案为候选方案。 1 高效盘区房柱采矿法 沿矿体走向布置盘区， 盘区长 4 0 m， 盘区 内划分为矿 房、 矿柱。矿房宽 8 m， 长为矿厚 1 5 2 0 m ； 矿柱宽 6 m， 长与矿房相同。采 用分层落矿 ， 电耙 出矿 。采用两步骤回采， 先采矿柱 ， 采后用胶结尾砂充填 ， 而后采矿房， 采后用尾砂充填。 2 爆力运搬采矿法 采准布置与房柱采矿法相 同 ， 所不同的是 ， 采用 中深孔凿岩爆破 ， 矿石大部分可 借助爆力运出。 部分矿石用 电耙辅助运出。 3 上向分层 充填采矿法 采场垂直矿体走 向布 置 ， 采场沿走 向长 1 l m， 宽 1 5 2 5 m， 每个采场布置 1 个充填井、 1个溜井 和 2个人行井 ， 采场底部用碎石 混凝土浇注假底 ， 厚 l m 。 各采矿方案主要技术经济指标见表 l 。 表 1 采矿方案主要技术经济指标 4 ． 2 方 案 比较 采矿方案技术经济指标 比较分析 ， 是我国采矿方 法选择时常用的方法 ， 它具有直观易懂 的特点。为此 采用该法进一步对上述方案进行 比较分析。各方案 比较分析结果见表 2 。 根据表 2比较计算结果 ， 各方案按效益排序 为 ①上向分层充填采矿法 ； ②盘 区房柱采矿法 ； ③爆力 运搬采矿法①。 表 2 采矿方法技术经济 比较 4 ． 3 选 择 结果评价 与分 析 1 爆力运搬采矿法。该法是结合房柱采矿法与 分段采矿法相结合的变形方案 ， 主要用于解决 3 0 。 一 5 0 。 倾斜矿体放矿困难的问题。其主要优点是 比较容 易适应矿体的变化 ； 采准结构较简单 ， 容易从现用的 房柱采矿法过渡 ； 安全性与贫化损失指标较盘区房柱 采矿法有所改善。其缺点是每次只能进行少量爆破 ， 技术管理复杂 。 生产能力容易受影响。从表 2中可看 出其年利润与总赢利均较其它方案差 ， 不适合于该类 矿体的开采。 2 盘区房柱采矿法。该法主要用于矿体厚体变 化不大、 缓倾斜薄至中厚矿体的开采。该法采用两步 回采 、 嗣后充填工艺 ， 采 场生产能力 大、 采矿成本低 。 比较分析认为 ， 该法在 回采顶板不稳 固的矿体 时， 由 于采矿安全性差、 采矿贫化损失大 ， 其技术经济指标 也较上 向分层充填采矿法差 见表 2 ， 因此认 为， 该 ①武汉理工大学 ． 平度市 鑫汇金 矿不稳 固采矿 方法可 行性 研 究 书 ． 2 0 0 3 ． 维普资讯 黄 金 类矿体也不宜用于该法开采。 3 上 向分层充填采矿法。该法采用分层回采方 式 ， 能较好地适应矿体形态变化 ， 贫化损失较低 ， 采矿 安全性好 ， 是 目前 中小矿 山普遍应用 的一种采 矿方 法。从表 2中可看 出， 其年利润与总赢利均较其它方 案好 。并且 ， 该法 底 部 结 构 简单 ， 如采 用 混 凝 土假 底 结构 ， 可免 除底 部二 次 回采 环节 ， 因此 认 为 ， 该法有 较 好 的经济效果。 综上 比较分析认为 ， 采用上 向分层充填采矿法试 验回采 ， 可解决用盘区房柱采矿法开采倾斜 中厚不稳 固矿体时出矿困难、 采矿贫化损失大的问题 。 5 采矿方案主要特征 将矿体分为盘区开采。盘区内在走 向上又划分 为矿房 和矿柱 ， 矿房与矿柱 的宽度均 为 8 m， 底柱 高 6 m。每个盘区布置 4个矿房 、 矿柱。盘 区分两步 回 采 ， 先采矿柱 ， 用尾砂胶结充填， 再回采矿房 ， 而后用 全尾砂充填。采场长 8 2 5 m， 宽 8 m。 每个采场布置 1 个溜井 ， 1 个充填井 ， 2个顺路人 行井 。溜井与顺路井 均采 用钢板卷制 ， 直径分别 为 1 ． 2 m、 1 ． O m， 厚度分别 为 5 m m、 3 m m。为便 于底柱 回 收， 在拉底后 ， 在其上部构筑 1 层厚 6 0 0 l n n l 的钢筋混 凝土。落矿采用浅孔凿岩 ， 电耙 出矿， 矿石出净后用 尾 砂充 填 一 步 采用 尾 砂胶 结 充填 ， 二 步 采用 尾 砂 充 填。尾砂充填时 ， 用砂浆进行浇 面 。分层采高 2 3 m， 初期采用 一采 一充， 待熟悉掌握其工艺环节后， 再采用二采一充 ， 以提高采充效率。设计的主要技术 经济指标见表 3 资料来源 武汉理工大学 ． 平度市鑫 汇金矿上向分层充填采矿方法设计 ． 2 0 0 3 。 表 3 上向分层充填 采矿法主要技术经济指标 6 结 语 2 0 0 3年矿山的选矿生产规模从去年的 2 0 0 t ／ d ， 跳 跃式地发展到的目前的 8 0 0 t ／ d ， 选矿生产能力提高 4 倍 ， 提高采矿能力是当前迫切的任务。但对不稳固的 中厚倾斜矿体采用分层充填采矿法来解决其开采难 题 ， 也是非常必要的。 需要指 出的是 ， 以上分析 ， 是针对不稳 固矿体而 言。对其它稳 固的矿体， 仍应采用盘 区高效回采 ， 嗣 后充填的方式。这样既可较好地满足生产 的需要 ， 并 有较好的综合技术经济效果。 在分层充填采矿法试验中， 提高其采矿效率是当 前试验和今后推广应用的重点 ， 其中在采场采用多滚 筒电耙或铲出机出矿、 振动 出矿机放矿 ， 是提高采矿 效率的关键环节。 [ 参考文献] [ 1 ] 黄 志伟 ． 鑫 汇黄金 矿业 公 司无 废 开采 技 术 [ J ] ． 黄 金 。 2 0 0 2 ． 2 5 1 61 8 ． [ 2 2 黄志伟 ， 古德生 ． 我国矿 山无废 开采 的现 状[ J ] ． 矿业研 究与 开 发 ． 2 ry 2 ． 2 2 4 9 3 2 ． Di s c u s s i o n o n mi n i n g m e t h o d s o f mi d - t h i c k o r e b o d i e s i n Xi n h u i Go l d M i n e H u a n g Z h i w e i ， Z h a n g L i j u n 2 ， C h e n Q i n 出 1 ． n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y； 2． Xi n h u i G o l d Mi n e Abs t r a c t Th e o r e b o d i e s o f Xi n hu i Go l d De p o s i t a r e s l i g ht l y i n c l i n e d t o i n c l i n e d． h i g h i n t e n o r a n d mi d d l e i n t h i c k n e s s． 卟 e o r e b o d i e s c h an g e s i g n i f i c an t l y． 卟 i s g o l d mi n e b r i e fl y t o o k t w o s t e p s t o p i n g c h a mb e r p i Ua r me t h o d， a f t e r mi n i n g ， fi l l e d t he s t o p e w i t h t a i l ． 1 l e n Th e t o p wa l l o f the s t o p e d O re b o d i e s i S b r o k e n a n d the O re b o di e s d i p s t e e p l y． the i mp o v e r i s h e d l O S S i S l a r g e． F 0 r the s a k e o fthi s ， b a s e d o n the o C C U l T e n c e o fthe s e o re b od i e s ， s e v e r a l r n i nin g me t h o d s tha t c a n b e u s e d a r e an a l y s e d an d c o mp a red wi t h o n e an o the r b y t e c h n i c a l e c o n o mi c an aly s i s ． 卟 e r e s u l t s e x hi b i t e d tha t s u b fil l i n g C an p r o p e r l y s u i t f o r t h e c h an g e o f O re b o d i es ， e n h an c e the s a f e t y o f mi n i n g， red u c e t h e i mp o v e ris h e d l o s s d u ri n g mi n i n g， c a n ma ke g oo d t e c h n i c l an d e c o n o mi c e ffe c t ． nl i s e s s a y i n t rod u c e d t h e res e a r c h an d an a l y s i s p r o c e s s as we l l as t h e b asi c f u t r u re o f thi s me t h od ． Ke y w o r d s s e l e c t i o n o f min i n g p r o j e c t ； s u b fi l l i n g ； mid d l e i n thi c k n e ss 编辑 邢万芳 H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H } - { H H H H H H H H H } - { H H H H H H H H H } _ { H H H H H H H H ．} 复合阳离子絮凝剂生产线在莱芜煤机厂试车成功 山东煤矿莱芜机械厂采用中国矿大国家发明专利而投产的复合阳离子絮凝剂生产线 ， 于近 13 一次试车成功。 有机复合阳离子絮凝剂是 利用化学法合成的一 种新 型阳离子絮凝剂 ， 属 国内外首创 ． 与其它 常规药剂相 比具有 五大优点 ① 与常用药剂 聚合 氯化铝、 聚合硫酸铁、 硫酸铝等相比。 与聚丙烯酰胺类絮凝剂联合使用 ， 药剂量少 。 从而降低废 水处理 费约 2 o ％ 3 o ％ ； ②处理废水 效果好 。 絮团沉 降速度快 。 上清水浊度低 。 清 澈透明。 使废水能再生利用 。 节 约水资源 ； ③其絮团沉渣过滤性能好 。 对选煤厂来说 煤泥全部厂 内回收 ， 既节能又有 利 于保护环境 ； ④对设备腐蚀小 。 减少设备维修量 。 降低成本 ； ⑤具有 多功能 ， 既有凝聚作用 ， 又有 絮凝作 用和助滤作用 。 可作为助滤剂。 经过试验表明 ， 该产品用于较难过滤物料 的助滤 。 具有极其 明显的效果 ， 尤其用于原生煤 泥的加压 、 过滤 脱水 。 具有滤 饼生产 能力高 、 滤 饼水 分低 、 滤液 固含量低等优点 。 有效地解决了原生煤泥脱水难的问题 。同时使加压过滤机 的滤饼呈散状 ， 可 均匀地掺兑到洗 煤产品 中。该产 品的成 功生产 ， 为 山东煤矿莱芜机械厂固液分 离设备在各行业 的成功使用提供 了技术保证 。 经济效益显著。 山东煤矿莱 芜机械厂魏丕杰 ， 崔鑫供稿 维普资讯