急倾斜薄矿体采矿方法创新的探讨.pdf

第 3 O卷 第 4期 2 0 1 5年8月 有 色金属 文 捕 No n f e r r o u s M e t a l s Ab s t r a c t VO l _3 0 No ． 4 Au g u s t 2 01 5 急倾 斜 薄 矿体 采 矿 方法 创 新 的探 讨 姚 蜂 摘要 近年来， 随着我国采矿量的不断增大， 采矿的难度也在不断提升， 传统的采矿方法已经不能满足企业的采矿需求， 因此， 需要对传统的采矿技术进行完善和创新， 以确保矿产开发事业持续稳定的发展。 本文主要针对特殊地区急倾斜薄矿体采矿方法 的发展和创新进行研究。 关键词 急倾斜薄矿体 采矿方法； 创新 中图分类号 T D 8 5 3 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 5 9 0 2 前言 现在国内矿场的采矿方法都是比较单一的， 随着科学技 术不断发展 ， 矿 山开发逐渐 向市场化转变 。因此 ， 在对 急倾斜 薄矿体进行采矿工作时， 不仅要有效提高采矿效率， 还需要 对采矿成本进行严 格的控制 ， 下文将对 急倾斜薄矿体采矿方 法做具体分析 。 1 急倾斜薄矿体采矿方法的概述 目前国内在进行急倾斜薄矿体采矿时， 普遍使用浅孔留 矿法和分层 向上填充法进行开采 。如果遇到矿体不稳定时， 采取支撑填充法和分层崩落法进行采矿 。这些采矿方法普遍 具有机械效率低 、 开采条件差 以及开采 成本高的缺点。在 科 学技术不断发展的今天， 国外专业 学者研究出了很多先进 的 急倾斜薄矿体采矿方法 ，并且在实 际操 作中有 了很大 的进 展 。 2 急倾斜薄矿体采矿方法的发展和创新 2 ． 1无底柱分段空场采矿法 所谓 的无底柱分段空场 采矿法 ，就是在各个矿体阶段 ， 实行自上向下的顺序回采， 从分段端部的切割天井向矿井方 向后退式进行采矿 。在分段向上钻凿崩矿 炮孔 ， 爆下 的矿石 使用机械设备运 上地面。 由于条件原因无法上运 的矿石 ， 暂 时存放在采空区域 ， 等下阶段进行开采时再进行 回收 。在进 行 下一阶段 回采 时， 使用 自动的遥控装置进 行开采 ， 采 矿人 员不必下井开采， 只要在分段平巷进行控制作业， 如图 i 所 不0 图 1无底柱分段 空场采矿 2 ． 2天井深孔开采法 天井深孔开采法是通过矿井两侧向矿体钻凿类似水平 的深 空炮孔 ， 从下向上逐渐 进行爆破 ， 爆下 的矿 石采用机械 设备从矿井中的出矿横巷运出矿井。天井深孔开采法相较于 浅孔 留矿法 ， 其 钻凿的效率得到 了提 升， 且 所有的工作都 是 在天井内部完成， 确保了采矿人员的人身安全。对于矿体的 稳定性没有较 高要求 ， 可 以根据矿体的稳定程 度决定是否运 出矿石或者置放在采空区域。现阶段由于采矿机械设备的不 断发展完善， 采矿效率得到了提升， 进而降低了采矿成本， 因 此，天井深孔开采法在急倾斜薄矿体的开采中应用更加广 泛 。 2 ． 3大直径深孔空场采矿法 以往 大直径深孔空场采矿法只是适合于中厚层矿体。随 着技术手段的不断更新， 现在被世界各国广泛使用。例如， 埃 斯卡兰特的银矿开采倾斜度为 7 5 。、 矿体的平均厚度在 6 m ， 矿体延深 2 4 0 m ， 从地面 倾斜 1 5 。进行掘进 ， 采矿厂的设计为 5 O ～1 5 0 m ， 每个 阶段 的高度为 3 0 m ， 出矿 平巷 设计在底盘 围 岩 内， 断面设计为 5m X3 ． 5 m 。 利用机械设备开凿 3 m 3 m的 侧翼切割天井， 把侧翼切割天井的厚度进行扩宽， 形成切割 槽 ， 然后进行采矿作业 。运输设备采用无线电遥控 装置 进行 控制， 矿产 日产量 为 9 0 0 t ／ d 。 2 ． 4机械化向上分层充填法 秘鲁 华伦铅锌矿在进行开采时 ， 矿体不规 则且 内部 存在 大量的不稳定的二长岩和硅化岩， 矿体平均厚度约 1 ． 5 m ， 倾 斜度 约 8 O 。 ， 矿产的埋藏深 度在 2 0 0 m左右 ， 矿产 的含 铅率 在 2 ． 8 ％ 、 含锌率 5 ％ 。 以往开采都是采用 浅孔 留矿法和分层向上填充法。浅孔 留矿 法工作量大 、 生产效率较 低、 并 且采 矿存在很大 的安全 隐患问题 而分层向上填充法都是使用大 型机 械进 行开采 ， 不利于狭窄矿产的开采，在机械设备走向不变的情况下， 采 矿距离大于 3 0 m时， 生产效率降低， 安全隐患逐渐增加。因 此， 为 了提升开采效率 、 降低经济成本， 矿场 引进 国外的先进 微型电动铲运机。 该设备的容量为 0 ． 3 8 ， 载重 6 0 0 k g ， 可 以 铲装 4 0 0姗 的矿石， 功率为2 2 k w 。 由于水平位置和垂直位置 都有交接装置， 可以在宽度为 I m ， 弯曲为 i ． 4 m的巷道和矿 场中使用。同时，炸药的消耗为 0 ． 5公顷 ／ t ，生产率 6 t ／ 班人， 采矿的成本为 1 9美元 ／ t 。 2 ． 5无底柱分段充填采矿法 无底柱 分段 充填采矿法是 在向上分层充填采 矿法的基 础上 ， 针对深层凿岩 和端 部 出矿 的技 术手 段进 行改进 ， 发 展 而来的一种新型的采矿技术。和传统的分层充填采矿法进行 比较， 具有作业安全、 生产效率高、 生产成本低的优点。 在西德沃尔法赫重晶石矿场，对开采倾斜角为 7 O 。～ 8 O 。、 宽度为 3 ～6 m的不规则矿体进行采矿时， 采用无底柱 分段充填采矿法， 每段的高度为 1 0 m 。由下至上进行后退式 回采， 用凿岩石车的钻凿崩矿炮孔， 回采的布局为 l O m ， 采矿 下接第 6 1页 一 5 9 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