地下难采铁矿体采矿方法问题的思考.pdf

S e r i e s No ． 2 2 2 De c e m b e r l 9 9 4 金 属 矿 山 M ETAL M I NE 总 第 2 2 2 期 1 9 9 4 丰 第 1 2期 ／ 7一 叫 地下难采铁矿体采矿方法 问题 的思考 北 京 科 技 太 学任 天 贵 宋 卫 东 ％ l ／ 文章着重分析了难采矿体无底柱分段崩落法应用的过程和合理性 ， 针对矿岩赋存条件 ， 指出了不同 采矿工 艺联 合开 采的 必要性 - 最 后提 出 了选 择合 理采 矿方法 的前提 及 思路 。 关键词苎工壁 、壁 鱼 玉 玉 暑 考嘻 是 f Th i n k i n g f o r Un d e r g r o u n d M i n i n g M e t h o d o f Di f f i c u l t M i n i n g I r o n Or e b o d y l Re n Ti a n gu i S o n g W e i d o n g Th i s p a p e r e mp h a t i c a l l y a n a l y e s t h e a p p l i c a t i o n p r o c e s s a n d r e a s o n a b l e n e s s o f t h e s u h l e v e l - c a v i n g me t h o d f o r t he d i I fic u i t mi n i n g o r e bo d y- a n d p o i n t s o ut t h e n e c e s s i t y o f t h e c o mb i na t i o n mi ni n g meth o d c o v s i s t e d by t he v a r i o u s mi r mg t t c 1 ． d t h e t r a i n o f t h o u g ht a n d p r e mi s e of s e l e c t i n g r e a s o na hh m i n i ng m e t h o d． 自 1 9 6 5 年 引进无底柱分段崩落法之后 ， 该 法在我国矿 山设计 中和老 矿 山技术改造中迅速 推广应用。 一些部 门仅从 放矿 的角度 出发 ， 提出 了一条铁 矿开采采 矿方法 的选 择界限 矿体厚 度和I顷角能保证各铅垂面上分段数达到 3 个就 用无底柱分段崩落法， 少于 3 个就用有底柱崩 落法 。对于缓I 顷 斜矿体 ， 此界限相应为矿厚 2 5 ～ 3 0 米 。按 此原则 ， 除极个别 矿 山开采缓 倾斜 中厚矿体 采用底 盘堑沟有 底柱崩落 法 外 ， 基本 上彤成了无底柱分段崩落法一统天下的格局。 在难采矿体 中如 此简单 的处 理 ， 既 没有 注意 在 此条件 下无底柱 分段崩落法 工艺、 结 构上 应具 有的新 特点 ， 实际 上又 否定了其它 方法使 用的 可能性。 到八十年代初， 这些矿山出_觋巷道大量 垮冒、 回采率低、 生产能力低等严重问题之后， 对该法的怀疑 或否定达到 了最高峰 ， 认为是“ 开 错了药方” ， 改用其它采矿方法变成压倒一切的 趋势。只是因为许多矿山已形成了无底柱的采 准 回采 格局 ， 不得不当作残局 去收 拾 ， 以争歇把 损失减至最小 。 “ 七五” 攻关 的实践 见附表 突破 了矿石不 稳 固时不能使 用无底柱分 段崩落法 的原有的结 论 。 小官庄铁矿和 玉石 洼铁矿 以矿石松软破碎 、 地 压显现突 出而 闻名 ， 采 用以控制地 压为 中心 的综合措施之后 ， 扭转 了局 面 ， 使 该采矿法从濒 临衡底否定的逸缘重新成为两矿主要使用的采 矿方法 ， 并且逐在扩大其使用范围。 比如玉石洼 2 2 0 m～1 9 0 m 水平矿体 倾角为 1 o ～2 5 。 ， 垂厚 1 0 ． 2 5 m， 按 过去 垂厚 3 0 m 这 一选 择 界 限 ， 理 应采用有底柱崩落法 ， 但该矿经过分析决定仍 采 用无底 柱分段 崩落 法 。小 官庄 铁矿 厚 l o ～ 2 0 m左右的分枝矿体 ， 实际上也用无底柱分段 崩落法开采 。 如此扩 大使用范 围 ， 其 实际效果如 何 有待 实践 的进一步证 明 ， 但 仍可 以说 明在矿 岩不稳面条件下使用无底柱分段崩落法的可能 性 和合理性 。 “ 七五” 攻关 的实践并没有表明除缓倾斜中 厚矿体或薄矿体以外的矿体 ， 唯有用无底柱分 段崩落法开采为最优 的绝对化论断 。从无底柱 分段崩落法改为其它采矿方法 ， 只要条 件适合 工艺得当， 也可获得较好酌效果{ 有底柱崩落谣 开采急倾斜厚矿体 中获得成功， 取得了比原先 维普资讯 总 第 2 2 2期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 1 2期 嚣 。 兰 耄 器 ’戟警 篇普 耋 尊翥 霉 ⋯⋯ 嚣 。 ⋯⋯稳 警 糍 i 警 瓣 s z ” z。 10 稳 董 嚣 西石 ． 1 铁矿 南 区 金 山店 I 采 区 薪段 酉帮 盘 山店 艇 2 1 5r块 幢铁山 Ⅳ号矿 体 2 o ～ 2 1 就 彝缺山 Ⅳ号 矿 肚15 ～ 1 9线 盍 戡 ⋯ 胄形孔落矿有底桂崩落平行密集柬 6 1 0 中等稳固， 但夹层多 矽卡岩 ， 蚀变闷长 法 ． 采准工程量太 1 7 ． 4 状孔有底柱 1 5 ～3 0耐 不氇匐 岩 ． 不穗同 m／ k t ． 电耙道厦堑沟颈崩落法， 采 垮冒， 回采率报低 准降低 4 0 s s s 等 ； } 占 。 。 ’ 石 英 cq 长 岩 平 均 竺 ‘ 5 ∞ 7 O 4 5 ～ 9 o 鐾 嚣誓 囊 上讯 和靠上盘为糖 矿 、 粉 块 矿 ． 后 者 掇 幂 话萄 石垒 丧但节理簦 青 硅碎 ． 警蕾 募垮 膏． 蕾岩 英忏， 于 L 壁 掉藏， 无法甩中簿孔 藉r r石坚硬但 节理 发 育、 砬碎 ． 善谴 暑垮 罾． 凿 岩夹睾 } ， 孔盛 捧辕， 无法席串辣孔 藉矿 宫矿 彝景坶拯 教不 穗圈， 可崩性辩 妻 主 重 ’ 矿 石 白 采 场 溜 磊 罨 无底 住分 段崩落 法 - 只 采 要 太纛 万 l 鬣 蔷 耋猫 道 l 翡 黜 双屡 出 瑟蔫 豢聃 鬟 s 。 z 。 崩落 法 南喜 瓣钿 ⋯ l 差 墨 音 着 铁 矿 ， 葶 毽 商 缺 r 9 3 9 0 。 ⋯ 蝴匾 ， 琴” 1～4 蝴 召 区 ～ 一 嚣 1 7 鸳 耄 址 有 溶 并 和 哦 碎 章 36．8 - 贫 化 事 带 ，暑 垮 ■ e -生 产 隹 力 _睢 屯耙出矿有蒜桂阶段崩 颦 掘 片 岩 ， 不 穗 誓 蓥 鲁 藿 襄 橐 荤 巍 7 5 ～7 9 - 黄化事 2 5 多采 出 矿 石 2 0 8 万 t 年遘 增 7 ． 2万 t l8 轴 ～伯 辫雌 维普资讯 总 第 2 2 2期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 1 2期 底柱 崩落 法好 的结果 ； 各 种形 式 自然 崩落 法的 应用取得了较好的效果 ， 即使是采用无底柱分 段崩 落 法的矿 山， 在 条件适宜 的地方 也在 该采 矿工艺过程中部分采用了 自 ’然崩落这一技术 七五” 攻关 以来 ， 我 国难采铁 矿体 采矿 方法 的 发 展突破了单一化 、 绝对化 的框框 ， 显示 出多样 化 以及 不同采矿方法相互 结合的趋势 。不仅无 底柱分段崩落 法 、 有 底柱分 段 阶段 崩 落法 以 及 自然崩 落法均在 使用 ， 而且 在结构 和工 艺上 互相取 长补短 ， 具有联合开采 的一些特 征 ， 以适 应开 采条件 ， 提 高开采效果 。 联 合开 采主要分 两种类 型 ， 第 一种类 型是 用 不同采矿方 法分 别开采矿块 的不 同部位 ； 第 二种类型是矿块 的结 构和 工艺具有不同采矿方 法相结合的特征， 主要体 现封强制崩落和 自然 崩落相结合、 无底柱和有底柱相结合 。 金山店铁 矿 I采 区一6 0 m 阶 段西 部矿 块 的 自然崩 落 法 可 作为第一类 型 的实例 ， 矿块下 盘三定带 用无 底 柱分 段崩落 法开 采 ， 而 上盘部分 则用有 底柱 自然崩落 法 开采 ； 该矿 I采 区一6 0 m 阶段 2 1 5 矿块采用 的方法 也属于第 一种类 型 ， 差别在于 上盘部分采用无底柱 自然崩落法。属于第三种 类型的有多种情 况， 弓长蛉地下铁矿 1 6 0 m 西采区应用的分段留矿法实际上是采用无底柱 分段崩落法落矿结构和工艺的有底桂阶段崩落 采矿 法 ， 如果 矿体变 厚， 进 路垂直走 向布 置 ， 则 其采准布置、 采场结构完全和无底柱分段崩藩 法相 同， 落矿和放矿工艺分别具有无底柱和有 底 柱崩落 的特点 ； 矿 山村铁 矿 的落矿 结构和 工 艺与有底柱强制崩落法相同， 但不是通过底柱 中的 固定出矿 1 3 实现平 面放 矿 ， 而是从 底柱端 部形成的移动放矿 13 放 出， 具有有底柱和无底 柱崩落法的结构和工艺特征，实际上是端部放 矿的有底柱崩落法{ 小官庄铁矿是采用典型的 无底柱 分段 崩落l法开采 的矿 山 但 在上 下盘部 位分别采用了不同的回采段高和不同的落矿工 艺 强 制一 自然崩落 ， 强制崩落 。 上述 多样化和 互相结合 的趋 势是否 合理 ， 是否有地 质上 、 技术上和经崭 上的依据 ， 这需要 进一步地进行分析 。一个矿 山如能实现采矿方 法单一化 ， 这当然是好事 ， 但 这不取决 于人们主 观上对 采矿方法 的喜好 ， 要取 决于一 系列主 客 观因素 。 从矿体 倾舟来分析 ， 难 采铁矿 体存在 多种 倾角一 厚度 组合 ； 缓倾 斜 中厚矿体 } 缓倾斜 厚矿 体 ； 倾斜 、 急倾 斜 倾 角 小于 7 厚 矿体 I 急倾 斜 8 0 。 ～9 0 。 中厚矿体 ； 急颇斜厚矿体 从 这些 组合可以看出 1 用一种采矿方法 去适应上述 组合 是困 难的。 2 适 于采 用 自然 崩 落法 的倾角一 厚 度 组 合仅限 于少量矿体 ， 在 某些情 况下 自然崩落法 可与其 它采矿 方法 联合应用 。 3 以强制崩落法 为基 础的有底桂崩 落法 或无底柱 崩落法对矿体 几何 特征具有 更宽广 的 适应性 ， 这两 种方法 对于倾角 和厚度 变化 的适 应性 各有所长 ， 因而各有优势使用范 围。 铁矿 体 中的矿岩特 性 ， 特 别是 矿石 特性 比 较复杂 根据有关矿 山矿石可崩性 的研 究 ， 有几 个难采铁矿体具有较好的可崩性和采用 自然崩 落技术的客观条件 ； 矿石 的爆 破性 一般较好 ， 如 能基本按设计要求完成凿岩爆破作 业， 可获得 较好的爆破效果， 但也存在下述两种情况 一是 矿石特别 松软 ， 炮孔变形破坏 严重 ， 出现悬顶和 太块多等不 良后果 { 二是矿石 坚硬 破碎 镜铁 山 矿 ， 深孔凿岩央钎 ， 被迫致 为药室爆破 ， 在这两 种情况 下 ， 利用 自然崩落 技术就显得更 加迫切 各矿大都有无底柱崩落法开采的历史 ， 尽 ’管存在这样或那样的问题 ， 但都拥有 自行装运 设备和 用该法开 采的经验 ， 由于 无底 柱崩落法 结构和工艺衙单、 作业条件好 ， 因此 ， 完善无底 柱崩落法总是被列入优先考虑之列， 即使是使 用尉盼方法也乐意采用自行装运设备并引入无 底柱崩落法的一些结构和工艺。 有底柱价段 分 段 崩落 法在 我爵有色矿 山 已成功地应用多年 ， 但在铁矿山仍缺乏丰富的经验， 与无底柱崩落 法相 比， 该法具有某些优点 ， 但实际应用起来还 有许多问题需要解决。 因此 除矿体埋藏条件啊 1 葛 维普资讯 总第 2 2 2期 g 属 矿 山 1 9 9 4年 第 l 2期 显有 利外 ， 有底柱 崩落法 要在更大 范 围内取代 无底柱崩落法需要在简化采场结构、 降低采切 比方面有 明显突破才行 综合分 析上述 观点 ， 不难对 近几 难采铁 矿体 采矿 方法多样 化并 互相结合的趋 势作 出客 观解释和积极 评价 ， 片面强调单一化 、 急于作唯 一 性排 它性 的论 证 既缺 乏实 践基础 ， 也没有必 要 。 在矿床开 采决 策中 ， 采矿 法选 择 的确是一 个十分重 要的问题 。 选择是否正确 ， 对未来矿 山 的生产能 力、 资源 回收以及经济效果影响极大 ， 因而人们总是 给予 高度 重视 。 既然讲选 择 ， 当然 要从众 多方 案中选优 ， 需要排它。问题 在于 选 择的基础是 什么是 不是仅在现有采矿法或其 方案中选择 ， 就可保证作出正确的决策 对矿床埋藏条件和矿岩特性掌握的正确程 度， 将首先决定采矿法选择结果的合理程度 ， 我 国难采铁 矿床 开采 中前些年 出现的 严重 局面 ， 问题 之一就 出在这里 。这里要讨论的是 保证采 矿 方法正 确谴 择 的另一个重要 问题 ， 在难 采铁 矿体 中几乎 清一色地 选用无底柱 分段 崩落 法 ， 最初的生产实践濒牺彻底否定。玉石洼铁矿和 小官 庄铁矿几年的攻关重新确立该法在两矿的 地位 ， 攻关结果认为， 前一段出现的严重问题源 于工艺不合理， 不是采矿方法本身的问题。 类似 的倒子 并不少见 ， 在人工 充填 的条件下 ， 充填法 曾被认为适用于矿石稳 圊、 匿岩不稳固的矿体， 随着充填技术的发展和高效采矿设备的应用， 充填法成 为开采高_价值矿石最有效 的方法之 一 ，实际上 可适 甩于任意稳 固性的矿岩中 上述 倒 子说明 t 一个 采 矿方法在反 映其本 质特 征工 艺的基础上， 其结构和工艺内涵不唯一， 可以变 化和发展， 其优缺点和适甩条件也相应改变。 比 如无底柱分段崩落法的本质特征为 在崩落矿 岩下自进路横部逐步崩落和放出矿石。在此基 础上， 采场结构参数、 巷遭位置 ， 采准回采顺序、 是否支护及等级 回采单元太小、 回采强度 是 否留矿石蛰层、 放矿截止品位、 落矿技术等都可 根据需要调整， 从而使滚方法的适甩条件和技 2 0 术经 济指标均 可改变 。因此 采矿 方法在一特定 条件 下是否适用 ， 不仅取决于采矿法本身 ， 还取 决于所采用的结构 、 工艺是否得 当， 是否 适合矿 体实际， 而且还要看对该工艺的掌握程度和管 理水平 难采铁矿体中应用无底柱分段崩落法 所 出现的反 复很大 程度在 于 先 是照搬 该采矿 方法在开采矿石稳 固的急倾斜厚大矿体 时所形 成的工艺 ， 碰壁之后 ， 叉不加分析地将采矿方法 应用的可能性几乎否定。一先一后， 实质都一 样 ， 把该采矿法 的 已有结构和 工 艺看 作是难 一 的凝固的模式。 因此 ， 不要用 固定 的工艺模 式和 概念 去理 解一个采矿方法I 不要丢开具体的工艺内容去 做采矿方法的选择评价； 不要因为采矿法的某 一 具体工艺模式在某一条件下的一时成败就把 该 采矿方 法或视 为万能 良方到处 套用 、 或绝 对 否定 ， 连采矿法本身也一棒子打死 ， 这都 不利于 生产和采矿 科技 的发展 应该对成败 的原 因及 其内外条件都进行实事求是的分析 ， 弄清是采 矿 方法本身 不可 改变的特性 形成 的后果 ， 还是 具体结构工 艺上的原因 。只有如此才有 可能作 出比较合理韵 分析和决策 。 由此看 来 ， 保 证采矿 方法 及其工 艺选 择结 果合 理性 的前提是参 与 比较的采矿方法所采用 的结 构和工艺在 所研 究的开采条 件下可 行、 合 理 。 而 当开采条件 十分 复杂 和困难 ， 所有采矿方 法及其工 艺 尚不能 满足生 产要 求时 ， 急于从现 成的采矿方法中进行选择比较， 即使进行激烈 的争论、 论证， 也并不一定能保证选择的结果合 理 滩 采铁矿体前 几年就属 于这 种情 况 。 在这 种 情况下面临任务的重心是根据现实的开采条件 和 目标 ， 调整 、 完善各采 矿方 法的结 构和工 艺 ， 甚至发展创造新的结构和工艺。然后再进行采 矿方法的驭舍决策才有较可靠的依据。 采矿技术的发展无止境 ， 各采矿方法的发 展进程也不会平衡。今天某一采矿方法具有一 定 优势 ， 也许在 将来叉 会为改进 了工 艺 的别 的 采矿方法所打破 。 因此 ， 即使需要根据 已有 的成 就作出当前的选择决策， 但是从发展的观点看， 维普资讯 总第 2 2 2期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 1 2期 从 采矿工 程学科 的观 点看 ， 只要一个 采矿 方法 的本质特 征决 定其在所处地质条件下具有使用 价值 现实的 、 潜在的 ， 即使暂时处于劣势也不 要 作绝 对否定 的结 论 ， 要继续 研 究和 创造 新工 艺 ， 力求变劣势 为优势 。如此往复 ， 推动采矿方 法向更高水平演变。满足于对已有工艺模式的 绝对肯定 和否定 ， 对科学 的发展 不利 。 何况， 在生产实践中进行难采铁矿体采矿 的探索时 间还不长 ， 虽然成效 突出 ， 但存在的问 题仍很 多 ， 远 不能说 探索 已基 本完成 。比如。 关 于进一 步降低无 底 柱分段崩 落法 的采准 比、 支 护费用和矿石贫化 ； 关 于在更 加松软破碎 较之 小官庄矿和 玉石 洼矿 条件 下使 用无底柱分段 崩落法 的可能性 、 合理性和工艺 ； 关 于有底 柱崩 落法 采场结构 简化 和采准工 作量 大幅度降低 的 途径 ； 关于 自然崩落过程 的有效控制 ， 特别 是矿 体形态不规则、 可崩性不均布等条件下自然崩 落技术 的合理应 用 ； 关于各种 采矿 方法更 加有 效的结合等 。 因此 ， 要着眼于发展 ， 着眼于创新 ， 而不要把精力和时间主要花在从现有的采矿法 及其工 艺模 式 中去 争高论低 ， 这 是我 们从 已往 的经验教训 中应该得 出的结论 。 收稿 日期1 9 9 4 0 6 3 0 上接 第 1 0页 1 Ho v hnd H】 ．Th r e “j m e m j ∞ a l s l o pe s t a bi l i t y a n al ys i s me t h o d AS CE J ou r n a l o f t he Ge ot e c h ni c a l En g i n e e r i ng D； v i on， 1 9 7 7I 1 0 3I GT91 9 7 1 9 3 5 8 Ch e nR H． Ch a me a u J L． Thr e e - d i men s ion a l l i mi t e q ui l i b r i l l m a na l y s i s 0 f s l o p e ．Ge ot e h nl q ue， 19 6 2 33 31 4 0 3 Hut c his on N Sa r ma S K．Di s c u s s ion o n Th e e - d i me n - s i o n a l l i mi t e qui l i br i u m a na l ys i s o f Mop e ．Geo t e c hn l q u e} 19 8 5 3 5， 2 1 5 4 Ca v o u ni d l s S． Oa t he r a t i o 0 f“ t 0f f e t y i n sicp e s t a b i l l t y a n a l y s e s ． Ge ot e e h nl q u e， 1 96 7 37 I 2 07 ～ 2 1 0 5 Hun g r O ． An e x t e n s i o n 0 f B i s ho p‘ s s mpl ifie d m e t h od o f l c p e s t a b it y a n a l ysi a 加t h r e e d i me nsior mi ．Geo t e c h n i q e ． 19 6 7 3 7 | 1l 3 ～ 1 1 7 6 Ca v ou ni d h 金 D／ g c u 3 g i D n 0 f An e xt e ns i o n o f Bmho p’ B s i re p l i f ie d me t h o d o f s l op e s t a bi l i t y a n a l y s i s t o t hr - di me n s icn B ． G e o t e c h n l q u e． 1 96 8 3 8 l 5 5 ～ 1 5 6 7 H u ng rO ． Sa l g a d o F M ， ]3 y eP M ． Ev a l ua t i o n at h r e e d l m e ns i o n a l m e t ho d o f s l op e s t a b i l i t y a n a l y s i s ． Can a di a n Ge o t e c ha i c a l J o ua 1 ． 1 9 89 2 6 67 9 ～ 68 6 3 La in L J Fr e d l un d D G．A ge ne r al l i mi t eq ui l i b r i u m m o d e l f o r t hr e e - d i me n sio na l 0 口e s t a bi l i t y an al ys is． Ca n． G ot e h． 1 99 3 3 0 9 0 5 ～ 9 1 9 9 M or g en s t e r n N R ．Pr j 。 eV E． The a n a l y s i s oft he s t a b i l i t y g e ne r a l s l ip s u r f e s ． Ge o t he e hn l q u e 1 96 5 1 5} 7 9 93 } O Fa n K．Fr e d l un d D G．W s on G W ．An i n t e s l l c 如r c e u n c t i o n f or l J ml t e q i l i br i n m sicp t s t a bi l i t y a n a l ys is Ca n a d Ja nGe o t c hn i c a l J o ur n a l ， 1 9 86 2 3 } 2 8 7 29 6 收稿 日期 1 9 9 41 0 0 6 2 0 1 0年冶金矿 山科技规划研讨会 【 本刊讯】为了贯彻落实 “ 2 0 l 0年钢铁工 业 科 技 规划 会 议 精神 ， 冶 金部 科学 技术 司于 1 9 9 4年 1 0月 1 7日～ 1 8日在上 海组 织召开 了 2 0 1 0年冶 金矿 山科 技规 划研讨会 ， 来 自全 国冶 金矿 山系统的 1 4名专家 、 学者参 加了会议 。 与会代表依据国家“ 2 0 1 0年科技长远规划 思路” 和冶金部“ 2 0 1 0 年钢铁工业发展规赳翔 要 ” ， 结合 我国冶金矿 山的具 体情 况和 国内外科 学技术发 展趋势 ， 分析 了冶金 矿 山 目前 的现 状 和存在 的问题 ， 就采矿和选矿 、 自动化 、 环保 、 二 次资源利用等方面讨论了 2 0 1 0年冶金矿 山的 奋斗 目标 、 重 点任 务和 关键 技术 ， 最后在原讨论 稿基础上形 成了一份“ 2 0 1 0年冶金 矿 山科技进 步规划” 稿并上报冶金部 。 纪衡吴少 华 维普资讯