红透山铜矿深部采矿方法变革.pdf

1 9 9 4年第 3期 有色矿冶 5 红透 山铜矿深部采矿方法变革 ＼ 摘要 本支着歪 甥 盘区连 续采矿 ． 红透山铜矿 三查立堡全星 ● 关键词 f 遥 采 古 ‘ } 戌 ． 盘 区连续天 1 采矿 方 法 沿 革 该矿从 1 9 5 8 年建矿 以来一直 沿用浅孔 留矿 法，6 0 年 代为 提高 产量大面积推广 了 深孔和 中深孔 两种 采矿方法，7 0 年 代中期 以后 由于地压 、损失 、贫化的原因这两种 采矿 方法予 以淘汰，从而 以普通上 向尾砂 分埕 胶结层 而充填法 ， 自7 0 年 代至 今 一 直 沿用浅孔 留矿法和普通充填法 ，其所 占比倒各为5 D 左右 。 浅孔 留矿法用 于5 5 。 以上 的急 倾 斜 矿 脉，厚度不大于1 O m。矿块沿走向布 置， 一 r 驴 6 王 、 1 分 殴甚和 盘区 逄臻 长度一般不大 于4 O m，厚度 小 于 5 r f l 者 矿 块长度取 7 0 m，矿块之 目留 8 m宽 永 久 损 失矿壁 j顶柱 6～ 8 m，底柱6 ． 5 ～7 ． O m， 底部结 构脉 外耙 道平底结构 。 普通充填法 用于任何倾角的 中厚 以上 的矿体 ， 一般矿 体厚为 1 0 m～2 O m～3 0 m。 矿块之 问以天然岩脉为界或 留 8米宽 永久 损失矿 壁，矿块长6 O ～ 1 O O m，面积8 0 0 m ～ l O 0 0 m ， 顶柱 6～ 8m，底 桂 0～7 m。 采场 内留不规则 点柱 支撑 。 这 两种方法从应 用条 件和矿 块 结 构 E，对深部开采 已不 能适应。其主要原因 3 结语 1激 光散斑 干涉 涣 l 量位移 ，是一 种理 想的实验应力分析技术 ，它具有测 量 精度 高，非接触 ，无 损和 具有 遥 感 的 特 点。 2激光散斑对位移 的量测 是精确 的，例如 同样长度 的两种 岩石梁 ，由于岩 石 的弹性模量及截面大 小不 同，在受 同样 大小的载荷作用时 ，其 产生 的位移是不 同 的， 由激光散斑测 量位移的 精度可达 微米 如 表 2，表 8所示。 3在研制 出便 携式激光 设 备 以 后 ，使 这种 方法走 出实验室 ，将其甩 于矿 山岩石 及其它工程微 小变形的量测是 极方 便 的 。 参考 文献 1] [ 美 ]姜 复本著清华大 学译 激光散斑二维和三维实验应 力 分析技术清华大 学印刷 [ 2]刘北辰陆鸿森弹性力 学 冶金工业 出版社 乙 维普资讯 。 6 青色r冶 1 9 9 4年第 8 船 是 ； 1 ． 1地压 随开采深度增加 而 增 大。 如在 6 5 0 m深 度测得原岩应力 最 大1 9 MP a ，最小 9 ． 5 MP a ；在8 0 0 m深度测 得 原 岩应力最 大3 0 ． 4 MP a ，最 小1 4 ． 2 MP a ，大 体上 还是 符合6r ． H规 律 的 6 为 原 岩 应力 ，r 为岩石体 重 ，H为深 度。结果 导 致采矿场随深度增加冒顶落盘事件频繁发 生，为保 证安 全生产，对工人直接 在顶板 暴露下 作业 的采矿方法要进行改 选。 深 度 、采场面积 、失稳 见表 1。 1 ． 2 在深部地压 大的条件 下，保 证 采场稳定 的主要 措施之一是 缩小 矿 块 面 积 。 表 1 深部采场失稳实例 采场 l 酉 蕊m 开栗深度m 采矿方谣 地 压 现 象 1 2 300 3 6O O 1 3 0 0 6 3 00 1 3 3 00 1 35 3 0O ～ 1 0口O 1 4 3O 1 ～ 4 4 OO 1 53 00 6 5 00 1 53 00 4 1 00 O 阶 墨矿房 留矿 浊 充填洼 留矿法、充填芷 留矿 洼 充填洼 爆印 。 后采场顶板全面积 』 倒楔形冒落 ，落高2 0 m。 采至近顶柱全面识冒落，冒落高 3 m， 乘副接近顶柱时，三十采场均发生落盘，有落高选1 O m 帮壁失稳，顶板险情经常发生，出现伤亡事故若干起． 采至2 O 米高顶板大面积 目藩． 被迫缩小面积 ， 损失矿3 0 0 O t 来到最后一层东部冒落面强3 O 0 m ，局 部落高 1 m 如用 常规的 留矿法或充填法 布 置 模 式 ，矿块 面积缩小，布置矿块数 目增 多， 矿壁数 增 多，矿壁损失矿量增 大 }尤其深 部矿 体厚 度增大 ，按4 0 m宽度 计 ， 留一 个 永久矿壁 矿量 损失 达2 ． 5 9 7 t ，价 值6 0 0 万 元 。 1 ． 3 深部矿 体倾 角变缓，水平 厚 度 变大 ，常 规的 留矿法无 法实现 自溜放矿 ， 常 规的普通充填 法的暴露 面积不能保证安 全。为此， 自8 8 年 以来 ，经多次研究与论 证，推 出小 分段 采矿 法和大面积盘 区充填 采矿法 。 2 小 分段 采矿 法 的应 用 以 一4 6 7 m中段为例 ，淘汰原 来 的 留 矿 法方 案 ，在 东北大 学的指 导下，采用 了 两 步骤 回采 的新 模式。两步 骤采 矿 法 应 用的 主要 前提本 中段 三号 脉，深 度 大 9 1 7 m，地压 明显 ，采场 面 积不 宜 超 过4 0 0 m j且矿体最宽 达4 0 m，为减 小 采 场 面积，只有 垂直 走向布置。为减少矿壁 引起的矿 量损失，只有搞不 留矿壁的两步 骤开采模 式。 两步骤开采 的方案 是 ； 在 沿走 向 1 8 0 m 长度上垂直走 向划分若 于矿块 ，分 一 、二 期矿房 ，中间不 留 壁 。顶 柱 8 m，底 柱 1 3 m。顶、底将来用进路式充 填 法 回 收 收至距 充填体 2m处 。一期矿房宽 度 1 0 m，用普通浅孔 留矿法开采 。 目前 已 采 完 7、 9、1 1 、1 3 、1 5 、1 7 等六个采场， 回采过程 顶板 情况良好 ，实 践 证 明，在 9 0 0 ] 0 0 0 m深度下 ，工人直接 在顶 板 暴 露 下作业 的采场 ，其宽度 在1 0 m以 下 ，暴 露 面积在4 0 0 m z 以内，是可 以 保 证 安 全 的 。一期矿房采 、出矿结束后 空区施 以水 泥 、尾砂 、块石 胶结充填 ，要 求充 填体 强 帅们们曲加加 ；i ～ ～ ～ ～ ～ ～ 帅如蚰呻曲呻 6 T T 8 8 8 维普资讯 l 9 9 4年第 3期 有色r冶 7 ’ 度达到4 ． O MP a 以上 。 目前 已充完 9、 1 1 、 1 3 三个采场 ，但 充填质量不高 ，充填体强 度 不 足 2MP a 。 二 期矿房 用小分段法 ， 矿房宽 度1 6 m， 长度等于矿体厚 度，采场 面积 在 6 0 0 m 2 左 右 ，工 人只在 集 中凿 岩巷 道中作业可 以保 证安全 和提高 采矿效 率。分段法 的切割槽 布 置在 采场 中央 ，槽 宽 6 r a ，长度 等于 采 场 宽度 即1 6 m。 分 段法主要采准工程 形式底柱厚度 同一期矿房 矿房 高4 0 m， 分段 高度 l O m， 由上而 下共 布置 4个 分段。每个分段分别 L B B 由上盘天井 、下盘 天井 对送分段凿岩 平巷 至 中问切割槽 ，最 下一个分段在 切割 层 中 凿岩爆破 中间的切 割槽用浅 孔留矿法 形成。故 其 实际为独立采场 ，需 有两个进出 口，设 计 中将上 、下两平 巷垂直打透形成盲井 、 以代替联络道 。 底部结构 为 电耙道两侧布置高斗，高 斗之上切 割层 全部 拉开后 即可进 行 中间立 切割槽的上采，但为保证矿块岩体稳定， 切割 层 中留条柱支 撑，待分 段法 中深孔放 炮时一并崩掉 。 图 1两步骤回采方法 I 期 一 留矿 、 腔结 忙 I期～ 小分嚣 采矿 洼 1一 芪部结 构 2一 舒段 平巷 3一 矿 体 4一上 下 盘 井 5一 切割 立槽 留矿麓彤 成 9～瓴 井 T ～临时柱 维普资讯 8 有色矿冶 1 9 9 4年第 3期 分段 凿岩平巷 规 格2 ． 5 2 ． 5 mz ，切 割层高2 ． 5 m，以适应所选 用的凿岩机需 要 的规 格。凿岩机型号Y Gz 一 9 O ，天水 风动 工具厂 产。该机凿5 0 5 5 mm直径 的 孔 ， 其 深度可达1 5 m。布 孔方式 设凿岩平 巷 的上部三个分 段为竖 向束状 炮孔，抵 抗线 W 1 ． 5 m，孔底距 8 1 ． 5 mj在切割层 中 作 业的最下分段布置竖 向平行炮孔 ，参 数 同上 ，孔径5 5 ram，孔深 均 在 1 O ～ 1 3 m范 围 。单位崩矿 药量为0 ． 3 5 k g ／ t ，单位长 度 炮孔崩矿量 5 ． 5 t ／ m。爆破 方式采用非 电起 爆微差 起爆 系统，爆破顺 序 由上而 下梯 段 式推进 上面分 段爆破 排数多 ，下面 排数 少，采用矿 山 自制 的胺松腊炸药 ，一 次 爆破 总药量不超 过0 ． 5 t ， 以减轻对两侧翼 充填体 的震动。 二期矿房保有 数1 0 万 t 富矿，它 的 开 采对我矿有重要 的技术经 济价值 。 目前 正 在加速采准工作 ，还没有 一个成 型 的 实 例 。矿 内人员统 一的看 法是 ，二 期矿房 开 采的成 败关健在 于一期矿房 的充 填 体 强 度。多次研讨论证结 果要 求达到抗压强度 4 ． O I V P a 以上，但 原充填 系统不 能满 足 达 到高强度充填体 的需要 ，主要问题 是原系 统没有贮砂仓 ，不能重新 制浆 输送，输送 浓度取决 于来砂 浓度 ，又没 有 自动监测装 置 ，操作工人 思 想觉悟 、技术 素质不高 ， 结 果充 到采场 中砂浆 浓度只有 十几度 。 而且倍线关系不尽 合理，充填胶 管 余 压 大，无法 实现 人工调节使之充填 均匀，结 果充水泥浆 时薄厚 不均，离析现 象严重 。 针对上述 弊病，经有关部 门批 准耗 资 四、五百万 元对原充填 系统 进行了改造 。 改造后 的充填系统增设河砂 系统 ，块 石系统 ，卧式贮 砂仓， 自动监1冽 浓度和 流 量 的装置。从9 0 年 动工，9 1 年春季竣工 。 试 车时 经有 关部门验收合格 ，效 果 良好 。 9 1 年四季发改为全尾充填 ，出现 很多具体 问题，如砂量不 足 导致输送 浓度 很低 ，计 量 装置 不准等 ，经过攻关后 有一定改善 ， 但效果仍然不佳。为生产之急需，一期矿 房 只得 将就 充填，采取加长充填体 脱水和 养护时 间措施，其它 问题仍在 边 干 边 探 索 。 表 2 分段法主要 参数 顶柱 厚度 m 8 底柱厚度 m1 8 由运输道底板起 算 ． 矿房长度 m 为矿体厚度，5-4 0 m． 甲均2 5 m 矿房 宽度 m 1 6 矿房高度 m 4 0 切 割 槽 形 式 嘉 茎 ’ 设 于 采 场 中 央 沿 矿 体 走 向 切割槽趣椿 m宽 6．长1 6 ．高4 0 。 分段高度 m 1 0 分 段数 E I十 4 千吨粟 难 E l 0 ～1 2 3大面积 盘 区 充填连 续 采 矿 法 3 ． 1以 一6 4 7 m中段 8号脉为例 。 沿走 向长2 0 0 m，平 均厚度2 0 3 0 m， 最大6 0 m，平均倾 角3 0 。 ～ 3 5 。 ，提供矿 量 级别c级 ， 距下盘 3 0 m有 3 O 号矿脉，其开采 深度 4 0 0 m，按岩体应力 与深度 关系 推 算 垂直应 力达3 0 MP a ，水平应力这 I O MP a ， 矿岩主要力 学指 标见表 3。 3 ． 2采矿方 法的确定 采矿 顺序先上 盘 后 下 盘 。根 据 设 计矿 块矿 量和矿 山经济能力，没 必 要 购 置新 型采矿设备 ，并对 该矿 现有 的 留 矿 法与分段法不 适用 ，因矿体 倾 角 缓 ，矿 石不 能 自溜 但该矿具 有 完 善 的 湿 式 充填 系统 和充填法采场的生产 装 运 出 矿 维普资讯 1 9 9 4年第 3期 有色矿冶 ． q ‘ 黑 云母片麻 1 0 口 曲 铣 1 1 1 0 黄 锖矿 - 打 3 0 垂直 B 2 r 行 6 2 ‘ 1 4 7 0 2 { 3 55。46 3 60’3 3 0 70 2 0 1 55’{ 1 8 60 2 2 8 7 0。2 0 6 设备 、脱水设施及充填 技术管理经验 ，控 制地 压活动，这些是选 用充填法的条件 。 在选 用湿式充填法 的前 提下，7 0 年代 沿用 下来 的普通充填法 已不 适用，因为这 种方 法特 点是建立在大面积 采场 基础上才 能保 证较 高的采 、出 充综 台供 矿能力 ； 这里 的特 点是采场 面积 要小，不仅不 留矿 壁 ，而 且不降低生 产能力 ，只靠减 少采场 面积 来保证安全 ，靠增 多矿块数 目来保 证 生产能力，只有采 用大面积盘 区式开 采， 划为一 、二期矿房 ，一期矿房要高 强度充 填体 ，以支撑地压 白重 应力，二期矿房可 用一般 尾砂充填 ，以降 低充填成本 。 3 ． 3 矿 块 划 分 根据 该矿 脉赋存特 点，东西 侧 伏 明 显， 中问有V 、V z 岩 脒分 割，故 将 该 矿 段 划 为 三个 大 盘 廷 ，V 岩 脉 以东 为一 区 ． 沿走 向长1 2 0 m，V ～V 岩脉 之 间 为 二 Ⅸ，走向长6 0 m，V 岩脉 以西为 三K，长 度 7 0 m 图略 区 、二 区特 点是矿脉 下宽 4 0 m～ 6 0 m上 窄 2 4m ，在采用 两步骤 回 采条件下 ，⋯ 、二期矿房不能太 宽，如按 [ o mH 算 ，采 到上 部Ⅲl 积仪为2 0 ～4 0 m 。 为此，在一6 1 0 m高 程 以 下 ，一盘 区 划 了1 1 个矿房 ，一G 】 0 m以上划 为两 个矿房 } 盘区 F N划 了 5个采场 ，上部划为一个 矿房 ；三盘区 医 【 可 采高 度小 ，倾 向方 向按 一 步划分 ，共 5个矿膀 ；其 中，所有一期 宽发 小于二 } 蜩 房 ， } ≈ 在于节省充填用 水 泥 。 顶柱 留 8 m，问隔 式 留 底 柱 6～ 8m， 目的有二 ；其一无 底柱部分可 以 从运输水平 开始切割， 见 块 ．并 减少矿 柱矿量损失 。其二是 有底桂部分便于下 中 段 往 上 投 入 工 程 。 3 ． 4主要采准工稃 采准工程分两部分 ．采场 处工程布置 在脉外下盘 。包 括斜坡 道 坡度 l 5 由运输水平起坡 ，分别通 到各 分段 平巷 ， 最后 由琏 上的 一5 9 2 m平巷通往上中段运输 水平 ，主要作用是运行 无轨设备，入风 、 维普资讯 1 0 有色矿冶 1 9 9 4年第 3 期 行 人 }分段平巷 ，距矿体下 盘1 5 m，垂直 方 向间隔 6 m 每层平巷服 务采 场两 个分 层 ，层 高 3m }进路 开凿时坡 道0， 以后再压 顶，一条进路服 务两 个分层， 长度 1 5 m，每个采 场设一条 进路 ，平巷和 进路的作 用是供 设备 出矿行 走 、入风 、行 人 }溜 井设两对 。因矿体 倾角缓，每对并 中前一 溜井服务下部 ，后一溜井 服 务 上 部 。溜 井作用一是供 平巷 、斜 坡道掘进 中 出渣，临时通风 ；二是 矿房生产时 出矿 、 下料 。采场 内工程包括 切巷，无论有 、 无底柱采场 ，均垂直走向设切巷一条 ，进 至边界后开帮切 割 }回风井 ，采场新鲜风 流 由进路进入 ，污风 由 回风井进入上 中段 的回风 道，并入 回风 系统。为保证通 风效 果 ， 回风井设于采场 末端 ， 因矿 体 倾 角 缓 ，风 井为接力 式布 置，采 下部用前面风 井，采上部用后 而风 井，脱水设施，随采 随长， 视具体情 况随机布置 表 4 设 计主 要参数 顶拄厚度 底柱厚度 矿房 高鏖 矿房 地质 目 量 矿舟 矿置 粟准 米数 千 吨栗准 一 期矿房 二期 矿房 上 部 矿劈 am 0～ a m 50 m T 2 万t 5 5 万 t 6 50 0m 1 1 B 0 宽l 0 m采场4 0 0 m 宽l 2 m采场 4 8 0 m z 酉视不 I r ‘ B O O m ． 柱战喀直 径 5 m 3 ． 5 盘 区稳定 性 深部 开采用这种采 矿方法的成败关健 在于盘区和 矿块岩体 稳定性， 简单论 证如 下 t 3 ． 5 ． 1 二 期矿房 的稳定性 一 期矿房采 完后空丘 ￡ 虽然进行了胶结 充填 ，但 由于接顶 技术不完善，接顶状态 和充填休 强度 不够理想 ，大面积盘 区顶板 来压后 ，二期矿房能否承受 ；解决办法一 用经验法进行宏 观判断 ，认为可靠 解决 办法 ，用莫 尔公式对 二期房进行 剪 切 破 坏校核 。 已知该深度下垂直应力 6 ， 与水 平应 力 6 之差6 l 一6 ， 2 0 MP a ，矿岩 极限剪切破 坏强度[ t] 在破 坏角 a为 5 5 。 、6 0 。 、7 O 。 时分 别 为4 1 ． 8 MP a ，2 2 ． 8 MP a ，2 0 ． 6 MP a 。求解 二期矿房是 否发 生破 坏。解 岩体破坏 都是 以剪 切形式出 现 的 ， 故可 用莫 尔公式计算 s i n 2“，代入 相关 值后，实际发生 的剪 切 破 坏力分 别 为 5 5 。 9 ． 4 MP a ， f 6 0 。 8． 7 M Pa， 70。 6 ．4 MP a ， 即 f 5 5 。 [ 5 5 ] ， 6 0 。 [t 6 O 。 ] ， 7 0。 [ f 7 0 。 ]与 经验 判断法结论一 致稳 定 可靠 。 3 ． 5 ． 2盘区顶 板稳定性 当二期矿房底部采 空后 ，采场上部矿 岩 自重作 用必 然对 盘区项板造成 巨大拉伸 作用 ，那 么能 否在 顶柱 处被拉断 在一期 矿房 充填体对上部 岩层 有一定支撑功能条 件 下 由于岩体 中存在 的拉应 力不 能实测， 只可 用计 算法确定 。因为可 能发生的 拉应 力 E O b 3 ，是在矿 岩 自重应力6 c 和水 平应 力 6 、 6 的综 合作 用下发生 的，6 、6 的参与在 一定 程度上使6 的作 用减弱而6 t 值减小 ，而此处 水 平 应 力6 。 期矿房 两侧为充填体 可 视为 0，故 正符合格里菲斯理论 求解 式 一 维普资讯 1 9 9 4年第 3期 有色矿冶 用 “ 实际价值 回收率 ” 评价选矿 作 业 的 优 劣 、 锦西八家子铅锌矿 童 旦堕 下p1 ‘I 摘 要 本文就如何评价多盘属选矿作业的忙劣提 了 选矿价值回 收率”的概念正其计算方 关键 词 寅际价值回收章 选 评价 1 多金属选矿作业管理遇 到 了 两 个 实 际 问 题 问题一 单一金 属选矿 作业用选矿实 际 回收率 的高低 即可 评价选矿 作业生产技 术管理水 平的好坏。 然而 ， 对于两种和两种 以上的多 金属选矿作 业，用每种金属实 际 回收率 的高低比较无法评价其综 合程度 的 好与坏 。如表 l所 示的情况，报告期各种 金属回收率与基期比较有高有低，无法评 价报告期 的优 劣程 度。当 出现各指标均 向 表 1 选矿实收率 指 标对比 表 负 号 表 示 方 向 向下 代入值后 得6 t 1 ． 8 3 MP a 向下 矿 岩允 许抗 拉强度 [ 6 t ] 5 ． O MP a ，故盘 匹顶 板稳定可 靠 。 3 ． 5 ． 3～ 、二期矿房跨度 ，主 要 是 用类 比法 求得 略 ，认为矿块 宽度 一 期 、二期 宽度 之和 不可 大于2 2 m 3 ． 5 ． 4 垂直走 向布置 的二 期 矿 房 ， 两侧为充填体 ，回采中顶 板可能 出现悬臂 情况 ，为保证 安全可 加 点柱支撑 。 维普资讯