中稳岩矿缓倾斜中厚矿床采矿方法的改进途径.pdf

8 中稳岩矿缓倾斜 中厚矿床 采矿方法的改进途径 昆 明 工 学 院 四川建材 学院 周君 才 宦 秉炼 张 志 呈 提 蔓 中稳岩矿蠼馈斜中厚矿体的开采，目前国内、外所采用 的采 矿方法～般都存在下 述问题采切比大，采场出矿教率不高，矿石损失较大。为此，毫者研究出若干种圆柱拉底结 构 构房 柱空场 祛。它 们的共 同特点 是先在矿 房 中进行 拉底回 采，井 根据具 体情况 留以 适 当矿 柱，接 着回采矿房中剩余矿体，最后韵情回采残留的闻柱或窄柱。这些方i 击 都是易行的，把它们直 用于 中稳岩 矿缓惯 斜中厚 矿体 的开采， 必将 带来好的 经济教 益 。 缓倾斜 中厚矿体 的特点，就是 倾角一般 在0 。 ～1 0 。 ～l 5 。 左右 ， 矿体厚度 一般 为5． 0 ～ 6 ． 0 8 ． 0 ～l 2 米 左右 ，矿 体一般 比较稳 固， 矿体 上盘一般 由稳固至很 稳固，矿体 下盘一 般 由很 稳固、 中稳至很不稳 固。本文 着重 研 究撵讨 当上盘 稳固性改变条件下采矿方 法的 改革 问题 。 从国内生产矿山来看，铁矿、铜矿、锡 矿 以及其它非 金 属矿 康都 有此 类矿体。长 期 以来，国内外对此类矿体的开采主要使用下 盘漏 斗采矿 法和房柱法 。下附表 列出了国内 一 些矿 山生 产的技术经 济指 标。从 中可以看 出，下盘漏斗采 矿法尽管在技术 上易行 、安 垒上可 靠，但需 要掘进大量的 底盘漏斗，采 切 比特别大 ，尤其是 随着 矿体 厚度 的减 少， 采 切比将急剧上升 有些矿 山遇有矿体的底 盘 围岩不稳固时，需要采取混凝土支 护， 有 时掘进施工 很困难，不仅增加巷 道 支 护 费 用 ，而且 增加 采 场 准 备时间 ，影 响强 化开 采。另有一些矿 山遇到 矿体 底盘形状不规则 或未圈 出矿体时 ，采切工程 难以布置 ，而且 放矿 漏 斗间易产生残柱和 残矿 ，从而造成矿 石 损 失 。 对此类矿体 ，使用普通努柱法也存在以 下 问题 在顶板 围岩稳固性变化 的情况 下， 采场尺寸不 易掌握。 当顶 盘 围 岩 趋于 中稳 时，常有局部坍塌和浮石 晌威体，而在 中厚 矿体 下作业，不易检查发现 围岩情况 ， 因此 安垒性较差。 笔者 认为，研究试验 和应用房柱拉 底结 构 ， 以 代替 目前 广泛 应用的底盘漏斗结构 ， 是 降低 采协 比和矿 石损失贫化 以及实现 强化开 采 的重 要途 径 ，也是此类矿体采矿方 法的 改 革 方向。为此 ，经研究分 析，现提 出以下 几 种房 柱拉 底结 构的新采矿方 法。 一 、圆柱 拉 底矿 块 空 场 法 圆柱拉 底矿 块空 场法如图 l所示。其特 点是沿矿体走向 划成矿 块，在矿块内，先 沿矿体下 盘进行拉底 回采 ，并 留有 圆 形 矿 柱，然后从拉底水平 向上钻 凿平 行炮 孔， 回 采拉底水平以上矿体。崩下矿 石是在空场 下 进行出矿。整个采矿过程 应做 好以下工作。 一合 理确定采场 结构沿矿体 倾向 划 成阶段，其斜长一般为5 0 8 0 米。在阶 段 内划成矿块，其走 向长度 一般为 4 0 ， v 6 0 朱， 主 要根 据围岩稳 固性来确定。在采场结 构选 定 中，阶段斜长和矿块 长度 应综 合进 行 考 维普资讯 9 袭 _ } ∈营 l l 三 蟮普 ∈ -一一 i l 罂 器 虹 宴 取 窖 拄 薹 I 卧 H 牡 拿 岫 糯 矍 虹 哥 磊 暑l l I 晋 嚣 丹 0 芒 I I I T h l 担 ∞ 鞍 喜 H H l l J 妻 夸 I 翥 } 蠹 中 中 f 餐 暮 ∞ l 昌 l l l l 诺 { L 一 州 皿 l l l J I l I 鬃埋善 _ 捌 癯 骨 喧 删 卜 - 也 堞 辑 妻 l 雇 略 j 讣 l H 啡 蒜 鞋 j l 救 圈l 圆柱拉底矿 块空场法 1 一阶段 运 输 平巷 I 2 一脉 内 平 巷 |3 一 放 矿 祸 斗 |{ 一 间柱上 山I 5 一 上 山与空 区联 络 道| 6 一 时 内平巷 与空区 联络道 |7 一 圆形 矿拄| 8 一 挑 砸 炮 孔 I 9 一 大型 电耙 。 虐 ，以保证 其最大暴露面在整个矿块 回采 过 程 中，不发生大片 冒落。长期以来， 国内外 对岩石力学 和采场地压方 面的问题 曾作过大 量理论研究并 采用 了一些测试 技术，取得 了 一 定的成果 。但是，这些 成果 与实际生产之 间尚存在较 大差距 。所以，最大暴露面 积的 确 定一 般还 是以各矿 多年生产实际经验 为依 据 。阶 段矿柱 一般为8 ～l 0 米， 矿块 间 柱 一 般 为 6 ～8 米 。 二 正确 选定 回采腰序在 一般情况 下，应大力提高矿块 生产能 力，采 取集中强 采 。但是， 为了进一步提高矿 山生产能力， 在岩矿稳 固性允许时，可采取多阶段、多区 段和多矿块同时回采。在矿块回采中，为了 减 少矿石运距和提高 运搬 效率，一 般宜 沿倾 向 由下而 上进行 回采 。为 了降 低矿柱损 失， 可 以采 取采后尾 砂充填并进行 回采，或 者采 后强制崩落上 盘围岩并进行 回采 。 三大 力降低采准工程此 法的基本 特 点就是 采用圆柱拉底回采来 代替 目前 广泛 应用的底 盘漏 斗结构，从而可以大 力降 低采 准工程量 ，如 图 l所示 。 圆柱拉底结构可以采用水平薄矿体中应 用的一般房柱 法进行，所 以采矿 效率 报高， 决不 同于一般 切割 工程 ， 因而称 为圆柱拉底 骣靼 崩*辎辣 州鼍 } 丰 I 鹰 霹啦 赞膏龋型 维普资讯 f 0 回 采 。 采 准工 程完 成后 ，先在矿块 中央开 掘切 割上 山，然后从此 向矿块 两倒进行全面拉底 回采。在拉 底回采 中，应 台理 选定拉底高度 和其 间的临时矿柱的规格 ，拉底高度一 般为 2 ． 5 ～3 ． 0 ～4 ． 0 米，主要根据所 选 定的采 、 装 、运设 备类型和 岩矿稳 固性 。拉底水 平的 临 时 矿柱一般 为1 ． 8 x1 ． 8 ～2． 0 x 2 ． 0 l2 ． 0 3． 0 米，主要根据 岩矿稳 固 性 确 定。圆柱 间距一般为l 2 ～l 8 米，也主要取决于岩矿稳 固性 ，如 图l 所示。为 了提高 拉底 回采 效 率 和实现 强化开采，一 般应采用长工作面进行 回 采 。 四摄 矗采 墙崩矿质 量拉底回采完 后， 就进行拉底水平 以上 矿体的挑顶 回采及 临时矿 柱的回采 。挑顶 回采前，先在采场 下 端 进行切槽，切槽形成后 ，从拉底水平向上 营平行炮孔 ，如 图 l所示 。炮 孔深度一 般为 2 ． 5 ～8 ． 0 米，取决于矿俸厚度 和拉 底高 度 。 炮 孔间距一 般为1 ． O ～1 ． 2 ～1 ． 5 米，主 要 根 据爆破性 来选定。为 了充分发挥装 运设备效 率，应台理选取爆破参数，以减少大块产出 率。 为了实现强化开采 ，应采取 多钻 机台车 和 多排炮孔集 中钻 眼以及集 中崩 矿集 中出 矿 。 五推 广应用矗 效设备在袅倾斜矿 床开采 中，采场装运是一项最繁 重的作业 ， 它 对回采效率 、回采成本 和开采 强度 影响最 大 。从 我国 目前矿 山来看，对此类矿体豹开 采，采场装运一 般都 是采 用小 型电耙或小型 装运机，这是一些矿l山未能达到设计生产能 力或难于进一步提高矿山生产能力的根本原 因。底盘漏斗 结构限制了高教设备的应 用 这种 圆柱拉底矿块 空场珐具有极为宽敞 的拉底空间，为广泛推广使用新型高教装运 设备，提供 了极好 的条件 。因此 ，为了实 现 强化开采，应根据矿块 拉底 水平 的倾 角及 其 起 伏程度以及上盘 围岩稳 同性等不 同条件 ， 合 理选 取大型 电耙畿大型 多斗电耙以及新型 铲运机，以大 力提高采场 生产能力。 图 l中 表 示大型电耙 出矿 。 六 严密 控嗣 采墙地压在 采场地压 控 制中，应特别注意 以 下几点 1 应合理 确定矿块结构参数。 2 广泛使用现行地压 测 试技 术，严 密监测采场地压活动情况 ，及 时采取必要 措施 。 3 采后空 区及时充填尾 砂或强制崩落顶板，并及 时回采 采场 间柱和 阶段阊柱。 七努力鼓●采婿矗风以宽敞 的拉 底空间代替底盘漏斗结构，不仅可以避免大 量采 准巷道掘进的恶劣 作业 条件，而 且可以 从根本上解决 回采 作业 中的通风 问题 。 八推 广 中强采经验中条 山、易 门铜矿等地下矿山多年来的集中强采经验， 是 实现强采 的有 效措施之一 。在这 种圆柱拉 底矿块 空场珐 中，同样可以推 广使 用他们的 宝贵经验 。其经验 内容是 坚 持掘进先行， 干线超前，集中兵力，平 行 交叉，连 续 作 业，垒歼速 决。 二、圆柱拉底房柱空场法 圆柱拉底房柱空场 法如 图 2所示 。其特 田 2囡柱 拉底 房柱 空婿洼 卜 阶殿运输 平 巷I 2 一脉 内 平 巷，3 一放 矿 精 斗，4 一间柱上山，5 一上山与空墙 联 培 道I 6 一 酥内巷道与空场联络道I 7 一圆形矿拄I 8 一撤 顶 ， 炮孔 I 9 一集 矿机 点是 沿矿 体走向划分成矿房和 矿柱 。回采 方法和焉序 与上一种 方珐类似 。同时 也应散 维普资讯 好 上述 的八 件工 作。其 中应注意 以下几点 1 ．矿房倾斜长崖 般为如一5 0 米，走 向长度一 般为l 2 ～l 5 ～2 0 ～2 4 米 。矿 柱走向 宽度一般 为6 ～8 米 。 2 ．此法适用 条件是矿体倾 角0 ～ 5 ～ l 0 ～1 5 。 之间，矿体 厚 度5 ． 0 ～8 ． 0 ～1 0 “- -“ 1 2 米，上盘 围岩一般在 中稳 判稳 固， 即稳 固性 较前述方法所要求的 差 。下盘 围岩 可由稳 固 垂极不稳 固，特别是在 后者情况 下，此 法具 有更大的优越性。矿体的稳 固性一般由稳固 至 中稳 。 三 、圆柱拉底 窄柱房枉法 圆柱拉底 窄柱房柱 法如 图 3所示 。其特 『 1 ． 宙 3■拄拉 毫窄拄 房柱 法 1 一阶段 运 输平 巷I 2 一膊 内 平 巷}3 一放 矿祸 斗 4 --间柱上山，5 --上山 联 络 道I 6 --脉内平 巷联络道}7 一圆 柱l r 8 一房 间 唪矿柱I口 一撬顶 炮孔 。 点是 船 矿件 走向 划分矿 房和矿 柱，并 闻隔 地留有窄柱。同样，在矿房内，先沿矿俸下 盘进行拉赢回采，并留有圆柱，然后从矿房 拉底 内向上钻 凿平行炮 孔，回采拉底水平以 上矿体，崩下矿石是在拉底空间内出矿。 这种 圆柱拉赢 窄柱 房柱法与前述 圆柱拉 底房柱空场法的不同特点是 1 ．在房柱 划定 中， 沿矿体 走向间隔地 保留矿 房 内的 窄矿 柱，其 宽 度一 般 为2 ． 0 ～ 2 ． 5 ～3． 0 米，主要 根据 岩矿稳 固性和矿体厚 度 来确定 。 3 ．采用此法可相应减少采准工程量， 但由于留有窄柱，会造成一定的矿石损失。 3 ．此法适用条件与第一种方法相似， 但 此法的上盘 围岩稳 固性 较差 ，而 且矿石 品 皿也较低 。此 法比第 二种 方法采准 量少。 四、圆柱拉底 多窄枉房枉法 圆柱拉底 多窄柱房柱 法如 图 4所示。此 圈 I I I I 拄 拉雇 多窄拄房拄 法 ， 1 一阶段运 输 平 昔}2 --脉 内 卓巷}3 一放 斗l 4 一间柱上山，5 一上山 联 碧 遭，6 --聃 毛 巷联络邀I 一嗣柱，8 一房 间 窄 矿柱I 9 一挑项 炮 孔 法特点是先器矿体走向划分为矿块，然后在 矿块中划分成若干矿房及共同的窄矿柱。此 法 的回采 方法，顺序 、过程和注意 事项 与前 面所述 基本一样 。 此法 与上述 圆柱拉底窄柱房 柱法不 同点 是留有若干窄矿柱， 控制稳 固性更差的上 盘围岩，防止在回采过程中产生大片岩层冒 落，引起矿石损失贫化和影响安垒生产。此 法由于 留的窄柱较多，必将导致更犬韵矿石 损失 ，故适用条件是 上盘 围岩稳 固性较前法 差，矿 石 品位 { 氐的矿 体。 结 语 、 本文主要研究了矿体倾角在O 々l 5 。 ，厚 度5 ． o 1 2 ,、上下盘围岩稳固性有 所 变化 的条 件下 的采矿 方法改革 问题 。 从当前国 内外 科技动态来 看，对此叠 矿 体类型，一麓韩采用底盘漏斗采矿法翻房桂 下转 页 维普资讯 7 以控 制顶板不被破 坏 。 2 ．采场 上部 的贫矿体及 围岩 的破坏变 形 大 小与 采场 充填料密实 接 顶 和 第 l ～3 层 约9 ～l 2 米充填料刚度有直接关 系。 垒 川矿区的原岩水平应力大约是垂邕应力的二 倍 ，所 以充填料 是能最有效控 制围岩变 形和 顶板下沉破坏的 。为 了增加第 l ～3 分层 充填 料的刚度和达到 完整 的假 顶，应该在每层充 填料 底部 铺设 网孔2 0 0 3 0 0 毫米的钢筋网进 行 加 固。 3 ．下向分屡 胶结充 填采矿 法使 用的 充 填辩强度 一般 不应 低 于5 0 公斤 ， 厘 米。 ， 这样既 能保证 回采作 业人 员的安垒，而且对 控 制围岩变 形破 坏是有效的。若充填料 的弹 性模量过低 5 矿石的弹性模量 ， 则会 使采 场围岩变形加速 。 4 ．下 向分层胶 结充填采 矿法应该是不 保留垂直矿 柱 ，这样才 可毹达 到最小 的矿石 损失 率。 由于 围岩 破碎，长 时间维持采准巷 道的正常 使用是很困难的 ， 其 费甩也很高 ， 所 以留 有垂 直矿牲进 行第 二次 下向分层胶结充 填法 回采是不合理的。一般情况下水平矿 桂 也是 不留的，仅仅是 由于改变采矿 方法或多 阶段 回采时，为 了回采 安垒才 留有一 定的水 平矿挂 ，以待上分层来 回采该矿 桂。 5 ．采用下 向分层胶结充填 法开 采，其 围岩、顶部贫矿 发生 移动、下沉和破坏都 比 上向分层胶结充填法开采要大得多，但是总 的来说对整个的岩层移动是馓乎其镦，即使 在相当长自 锄} 闻以后，对重新开拓新的巷道 J 和回采贫矿不构成任何威瞬。 四 、 小 结 金川矿区的矿石和围岩都是特别破碎， 其开采的难度是 很大 的，尤其是 矿 石 价 值 高，要求损失、贫化率都很低 5 以下 ， 而生产效率要高则难度 更大。经过二 十多年 来的岩石 力学 、井 巷掘进及 支护 ，采矿方 法 等盼科学研究才掌 握 了这方面科学 技术、积 累 了较 为丰 富的经验 1 ．掌 握国 内先进的 岩石 力学理论 ，开 展 和指 导金 川矿 区工程地质研 究工作 和岩体 质量的评价 2 ．根据金 J I I 矿 区工 程地质预 报图和岩 体稳定性分析法来确定井巷掘进 及 支 护 方 J 式 。 3 ．采 用上、下向胶结充填采矿法 开采 厚矿体、富矿体是经济、合理开采的最好方 法，并能有效的控制围岩的移动，确保生产 的安垒和产量的提高。 4 ．充填体的密实度和提高第l ～3 层下 向胶结充填法的充填体刚度对控制围岩有很 大作 用。 上接第l l 页 法 。主要 存在问题 是采切比大 ．开采强度低 或矿石 损失较 大 因此，进一步改革此类矿 体的 现行方 案，是 当前和今后此类矿体采矿 方法 的科研试验主 攻方向。本文提 出了圆桂 拉 底采矿法 ，是 大力降低采切工 程量 ，实现 强 化开采的重要途 径。 应该指 出的是，这些 圆桂拉底采矿法是 针对 中稳 岩矿缓倾斜 中厚矿床提 出的有效采 矿法 ，具有一般适 应性 ，在 实际不 同的矿 山 中，一定 要根据矿 山具体情 况，灵活采用最 适合 的圆柱拉底结构，使 这些方法在实 践中 发挥最大 的效 率。 维普资讯