低品位急倾斜薄矿体采矿方法分析.pdf

第 3 O卷 第 4期 2 0 1 5 年8月 有 色金属文摘 No n f e IT O H M e t a l s Ab s t r a c t V0l - 3 0 No．4 Aug u s t 2 01 5 低 品位急 倾 斜薄 矿 体采 矿 方法 分析 刘振廷 摘要 在经济现代化不断发展的今天， 社会对于矿产资源的需求量也在不断增加， 传统的采矿方法已经不能够满足人们的需 求， 因此， 为了满足“ 安全高效低成本低贫损” 的采矿原则， 就必须对传统的采矿方法进行完善和创新， 本文主要对低品位急倾斜 薄矿 体采矿 方法进 行分析讨论。 关键词 低 品位； 急倾斜薄矿体； 采矿 方法 中圈分类号 T B 8 6 8 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 - 5 3 9 1 2 0 1 5 0 4 0 0 6 0 0 2 目前国内的矿场采矿方法都比较单一， 随着科学技术的 不断发展， 矿山运营逐渐向市场化转变， 因此， 研究如何对急 倾斜薄矿体进行科学合理的采矿，既可 以提升采矿 效率 ， 还 可以降低采矿成本。下面主要对急倾斜薄矿体的采矿方法以 及国内采矿现状等进行分析。 1 低品位急倾斜薄矿体的采矿简介 矿体的外部环境和空间分布 及其连续 性， 对于急倾斜薄 矿体采矿方法的选择有很大影响 。矿体根据连续 性差异主要 可 以分为两种情 况， 1 相对连 续性矿体 ， 矿体稳 定， 一 般采 用浅孔留矿法进行开采。 2 相对不连续且不规则的矿体， 多 采用爆破不断浸入采矿法。 原地爆破不断浸入采矿法是 一种 新型的采矿方法 ， 也被 称为就地破碎浸矿法 ，主要是通 过爆破或 者高压的方式 ， 把 矿石破碎到一定的程度， 然后采用浸出液进行喷淋， 选择性 地将矿石中的有用成分提炼出来并送往冶炼车间， 最后加工 为合格成品的冶炼方法。该采矿方法与传统的采矿方法不 同， 把 7 0 ％ 8 0 ％ 的矿石留在采矿场通过浸出液浸出， 很大程 度地提升 了矿石 利用率 ，节省 了矿 石在采矿厂被 碾碎 的环 节 ， 降低了采矿 的成本， 减少了对环境的污染。 2 低品位急倾斜薄矿体采矿方法的实验研究 对某地区锰矿进行分析认为，矿区主要含有氧化锰、 碳 酸锰、 磷、 铁等成分， 矿石的储量极为丰富。该矿主要可以分 为 5 个矿段 ， 现在对两个 矿段进行开采 ， 计划矿段 每年的开 采量为 6万 t 。 2 ． 1 矿山开采的现状 该矿 区现阶段开采水平 为 1 7 0 0 m和 1 8 0 0 m两个中段 ， 并且都设有平桐脉开创 。 1 7 0 0 ii l 中段的矿石使用 0 。 5 5 m的矿 石翻斗车运出采矿场； 1 8 0 0 m中段采用手持式风动凿岩机进 行凿岩， 1 7 0 0 m中段采用 传统的电动式凿岩机进 行凿岩 。矿 体 内的通风 以自然通风 为主 ， 局部使用换气扇和压力空气补 充气进行换气 。1 8 0 0 ffi的采矿巷子无法通行 ， 采用 6 ～8 I ll 的 水平距离作为回风巷道 。在矿体开设的矿道 以索喷混凝土、 索喷网支柱及木材支柱为主。 2 ． 2采矿方法 的选择 现在 国 内外有很 多针 对低品位 急倾 斜薄矿体的采矿 方 法， 例如无底柱分段 空场采矿法、 天井深孔开采法 、 大直径深 孔空场采矿法、 机械化向上分层充填法、 无底柱分段充填采 矿法等 。 该矿区主要采用横支柱空场法和天井深孔开采法进行 回采 ， 下图为天井深孔开采法示意图 一 6 0 2 ． 3 采矿过程 中存在的安全 问题 1 采矿过程中存在较大的安全隐患。采矿的底板为不 固定到中等固定， 虽然使用了横 掌支撑支柱底板 ， 但是， 如果 使用时 间过长 就会 导致顶板受损 老化、 出现 局部冒顶 ， 威胁 采矿工作人员的生命安全 。工作人员进行上下通行不方便， 采用炸药包和雷管等进行爆破时， 很容易出现爆破弓 I 起安全 隐患。 2 采矿矿石损失较严重。在采矿时 ， 采矿的暴露面积 会不断增大，一般除了采用横掌支撑支柱进行底板固定外， 还有很 多不规 则的支柱进行 底板固定，造成严重 的矿石损 失。 3 采矿效率较低。 采矿过程中主要依靠采矿人员耙 出矿 石并人工将其运出矿体，不仅工作人员的劳动强度较大， 且 采矿效率较低 。 3 目前国内低品位急倾斜薄矿体开采现状 3 ． 1不规则的“ 香肠状’ 矿 脉 目前国内在进行急倾斜薄矿体开采时， 经常会遇到不规 则 的“ 香肠状 ” 矿体 ， 且矿 脉的走 向较长 ， 变 化很大 ， 薄 厚不 一 ；急倾斜的矿脉较多， 中下层的围岩不稳定。这类矿脉 一般 使用浅孔 留矿法回采 。其行人巷和通风窗都处于矿脉较薄区 域， 切割天井处于岩石较厚区域 。以切割天井 为 自由面进行 厚矿开采， 采矿幅度以矿体厚度为标准， 由厚矿区域向薄矿 区域进行开采， 回采过程需要严格控制矿脉采幅的厚度。 3 ． 2不规则的“ 巢状’ 矿脉 这类矿 脉的走 向较长 ， 且厚度变化幅度很大， 时薄时厚 ， 呈不集 中和不规则的几 何体 ， 形状 巢 状” ， 急倾斜 的矿 脉 较多， 中下层的围岩不稳定 这些矿脉一般使用分采留矿法 进行开采 。为了减 少矿块 间柱损 失， 行人巷和通风窗都处于 岩石 内部 。开采时先采矿石 ， 后采废石， 矿石堆放在矿场 ， 从 天并运出矿井， 废石放在天井内部， 从顺路天井运出， 当废石 量较大时， 在矿石中间设置专用的废石溜井； 采矿的厚度控 制在 1 ． 5 ～2 Ill 之间。 3 ． 3 不规则的“ 树状 ’ ’矿脉 这类矿脉的走向较长， 波动起伏较大 ， 分枝复合 ， 膨胀狭 缩， 急倾斜的矿脉较多， 中下层的围岩稳定。一般使用浅孔留 矿法进行开采 。在矿体的一端布置先进的矿井， 一端布置顺 路天井 当采矿体的分枝矿脉夹层厚度大于3 m时， 在围岩稳 定的情况下进 行开 采， 可 以把 混合采矿程 度降到最低 ； 在进 行单采区向分采 区过渡段时 ， 必须预 留矿 柱防止矿体发生坍 塌。 3 ． 4急倾斜和急薄形矿脉的特征 急倾斜和 急薄形矿脉具有矿体走 向较长， 厚度 小于 1 m ， 倾 向倾斜和急倾斜 ， 顶、 下层 围岩稳 固的特点 ， 采矿 方法 大多 第 3 O卷 第 4期 2 0 1 5年 8月 有色金l属文摘 No n f r r o u s M e t a l s Ab s t r a c t V0 1 ．3 O No．4 Au g u s t 2 01 5 会选择机械化向上分层充填法、 无底柱分段充填采矿法以及 削壁充填法 。削壁充填法一般需要在采矿厂 内架设顺路溜矿 井， 采矿 的其他设备和工艺与浅孔 留矿法相 同。在进行回采 时 ， 一般将回采矿脉 下的废 石运 出后再进 行矿 石回采 ； 当底 部结构和回采截面在相同高度时，再进行下层的废石回采， 此时回采的废石要填充在采矿厂内。在下层回采完成后， 进 行废石填充时， 要设置垫层。在进行上层 回采时， 废石用来填 充采矿场， 矿石从顺路天井运上地面。采用削壁充填法进行 采矿， 矿石损失少。在采矿中心位置的两侧设置天井 ， 当矿脉 的采矿幅度 小于 0 ． 5 m时 ， 先采 围岩的上层部分 ， 矿石从顺路 天井运出； 废石用隔离带隔离起来， 从而减少矿石的贫化率。 1 一通风平巷； 2 一天井； 3 一K I I B l 型爬罐； 4 一炮孔； 5 一通风钻孔； 6 一局扇； 7 一运输平巷 天井深孔开采法示意图 4 国际上急倾斜薄矿体采矿方法的发展和创新 一 般来说 ， 急倾斜薄矿体的采 矿方法 大多为浅孔 留矿法 和 向上分层填充法 。如 果矿体不稳定 ， 一般采用支柱 填充法 和分层坍塌法进 行采矿 。这些采矿方法都具有机械能力低、 采矿效率低、 工人工作量大 以及生产成本高等缺点。随着 科 学技术的不断发展， 无底柱分段空场采矿法、 天井深孔开采 法 、 大直径深孔空场采矿法、 机械化 向上分层充填法 、 无底 柱 分段充填采矿法等采矿方法逐渐被广泛使用， 这些采矿法解 决了传统采矿法的缺陷， 其采矿工艺相对简单、 作业安全 、 生 产 效率高， 对于各种矿体都能够进行顺利回采 。 5 结束语 由于人们生活水平 的不断提 升， 能源的消耗量也在不断 增加， 因此 ， 科学合理的对矿产资源进行开采是很重要 的。为 了保障采矿 的安全性和采矿效率， 就需要对急倾斜薄矿体的 开采方 法进 行研 究， 对于采矿过程 中的各个细节进行不断完 善， 从而确保采矿工程的整体质量。 参考文献 [ 1 ] 张福星． 赣南某铀矿低品位急倾斜薄矿体采矿方法的探讨[ J ] ． 中 国矿业。 2 0 1 2 ， 2 1 S 1 2 9 2 2 9 4 ， 3 2 3 ． [ 2 J 谢武华． 急倾斜薄矿体采矿方法创新[ J J ． 大科技。 2 0 1 4 0 9 2 5 4 ～ 2 5 5 ． 作者简介 刘振廷 1 9 8 3 - ， 男， 湖南省邵阳市新邵县， 大学本科， 采 矿助理工程师 ， 研究方 向 采矿技 术。 作者单 位 湖南 新龙矿业有限责任公司， 湖南 邵阳 4 2 2 9 2 7 上接第 5 9页 量为 6 0 0 1 0 0 0 t 。矿石使用运输车进 行运输，形成 l 5 0 ～ 2 5 0 的空间， 最后从分段巷进行充填。 在用铲斗进行废料运 输前， 首先装载 1 5 0 k g的水泥， 再进行废料产装和加水。 当填 料斗到达上部分段平巷的低标高度时， 剩于的空间用废石进 行填层， 再加水泥。 2 ． 6 混凝土顶板下向分层采矿法 混凝土顶板下 向分层采矿法 是由法国学者创造 出来的 一 种局部 分层 充填 的采 矿方法 ， 目前在 国外广 泛使用 ， 但是 只适合于倾斜角大于 8 O 。且不稳定的矿体 。 采矿场的宽度 2 ～3 m ， 有些区域可以到达 8 m ， 每采完一 个分层时， 铺设 0 ． 4 m厚的混凝土钢筋制板， 用来做下一个分 层的顶板 。制作方法如下所示 ， 1 平整的底板， 在下层 留一 层 0 ． 3 ～O ． 4 m厚的碎石矿石， 主要作用是阻挡下层人工底板 发生爆裂引起的危害； 2 混凝土顶板要紧靠矿石层表面， 向 两边 的岩石层钻凿 1 m深 、 直径为 3 5咖 的钻孔 ， 每 间隔 0 ． 5 m ， 然后插入直径为3 0 m m的钢杆； 3 把直径为 1 0 m m的钢筋 札在钢杆上， 使用钢筋在钢杆上焊接 1 5 0 i n to 2 0 0 舳 的网状 钢筋网 4 使用混凝土泵将混凝土输送到浇灌地点。在进行 浇灌时， 每隔一定的距 离预 留相应 的通风 口和下料孔 。宽度 小于 5 m的采矿厂， 人工混凝土顶板的厚度为 0 ． 3 m 大于 5 ffi 宽的矿场， 人工顶板的厚度要大于 0 ． 5 m ， 混凝土的颗粒直径 要大于 1 5 咖 ， 钢筋的厚度为每平方米铺设 1 t 。如图 2所示 如果矿体不稳定或者矿体 厚度大于 6 ffi时，在人工顶板 的下面可以支撑混凝土支柱， 或者每间隔同样的距离建立混 凝土挡板。法国伊铀矿在开采时， 采用混凝土顶板下向分层 采矿法 ， 采矿 率为 l 1 ． 7 t ， 和以往的分层采矿法 相 比提升 了 1 ． 5倍， 并且采矿的成本大大降低。 - A 1 一钢杆； 2 一钢筋混凝土顶板； 3 一碎矿石垫层 图 2 混凝土顶板下 向分层采矿法 3 结束语 本文主 要对 国际上 比较先进 的急倾斜 薄矿体采矿方 法 的发展和创新进行分析， 可以看出， 对传统的急倾斜薄矿体 采矿方法进行创新， 提升 了采矿效率 ， 降低 了成本 ， 并且采矿 人 员的人身安全也得 到了保证 。因此 ， 综合不同急倾斜薄矿 体采矿方法的优点， 结合实际情况对国内目前的采矿技术进 行不断的完善和创新，才是现阶段采矿方法发展的主要途 径 。 参考文献 [ 1 ] 张福星． 赣南某铀矿 低品位 急倾斜 薄矿体采矿 方法的探讨 [ J ] ． 中国矿业 ， 2 0 1 2 S 1 2 9 2 2 9 4 ， 3 2 3 ． 作者简介 姚峰 1 9 8 5 一 男， 河南省信阳市人， 本科， 采矿助理工程 师 ， 研 究方 向 采矿技 术。 作者单位 湖南新龙矿业有限责任公司，湖南 邵阳 4 2 2 9 2 7 一 61