厚矿体阶段凿岩阶段矿房法试验.pdf

第 2 9卷第 2期 2 0 0 9年 6月 黑 龙 江 冶 金 H e i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo 1 ． 29 No． 2 J u n e 2 0 0 9 厚矿体 阶段凿岩 阶段矿房 法试 验 刘 守君 双鸭山建龙矿业。 黑龙江 双鸭山 1 5 5 1 0 0 摘要 通过阶段凿岩阶段矿房法的试验研究。大大提高了采矿生产效率 ， 为羊鼻山铁矿厚矿体开采， 奠定了 技术基础。 关键词 采矿方法； 阶段凿岩阶段矿房法； 铲运机出矿 Ex p e r i me n t a l St u d y o n S t o p e r o o m i n Ro c k d r i l l i n g o f Th i c k r oc k St a g e Hu S h o u j u n J i a n l o n g M i n i n g I n d u s t r y o f S h u a n g y a Mo u n t a i n ， S h u a n g y a Mo u n t a i n ，H e i l o n g j i a n g 1 5 5 1 0 0 C h i n a Ab s t r a c t T h e e f fi c i e n c y o f t h e mi n i n g p r o d u c t i o n w a s i mp r o v e d g r e a t l y thr o u g h the s t u d y o n s t o p e - l o o m i n r o c kd r i l l i n g o f thi c kr o c k s t a g e ，l a y i n g a t e c h n i c a l f o u n d a t i o n f o r thi c k mi n i n g i n S h e e p No s e Hi l l i r o n o r e． Ke y W o r d s Mi n i n g me tho d；Mi n i n g o ir e o f thi c kr o c k s t a g e；S e mp e r o r e r e mo v a l 羊鼻山铁矿 为沉 积变质型铁矿床 ， 北 区矿体 呈层状产出， 厚 度 3～3 0 m， 倾角 7 0 。 9 0 。 ， 设计用 浅孔留矿法开采 ， 沿走 向布置矿块阶段 高度 5 0 m， 矿块长度 5 0 m， 矿房长 4 2 m， 间距 8 m。由于矿岩 比 较破碎， 允许暴露面积小 ， 用浅孔 留矿法开采厚度 较大矿体时， 在矿房中间留沿脉矿柱 ， 造成较大的 矿石损失。同时 ， 由于落矿凿岩作业在采场 内进 行 ， 安全隐患大。为此 ， 从 2 0 0 6年 9月开始 ， 对 厚 矿体进行阶段凿岩阶段矿房法工业试验。 目前试 验效果 。 1 试验采场条件与回采方案 试验采场为 1 7 0中段北翼 1 8 矿房 ， 下盘 围岩 为大理岩及片麻岩， 上盘围岩为石英岩， 矿体为磁 铁石英岩， 有部分花岗岩侵人体。从采准巷道揭 露情况来看， 构造裂隙较为发育， 矿岩比较破碎， 稳定性多属 Ⅲ、 Ⅳ级 见表 1 ， 上下盘围岩不稳定 ， 验采场 已经采 出矿 石 4万 多吨， 取得 了较好 的试 矿体总体稳定性差 ， 局部 中等稳定 。 表 1 试 验采场矿岩稳定性分级表 试验采场矿体厚度 2 5 ． 7 m， 倾角 8 5 o ， 平均品位 2 7 ． 4 9 ％， 矿石储 量 2 1 ． 4 4万 吨， 金 属量为 5 ． 8 7万 吨。采用阶段凿岩 阶段矿房法 开采 ， 在 出矿水 平 布置两条 电耙道， 斗穿间距 6 m， 在距阶段水平 9 m 高位 置 布 置 两 条 凿 岩 巷 道 ， 断 面 尺 寸 2 ． 8 m X 收稿 日期 2 0 O 9 0 1 0 7 作者简介 刘守君， 总工程师， 黑龙江矿业学院， 采矿专业。 2． 8 m。 采用 Q Z j 一1 0 0 B型潜孔钻机凿 岩 ， 炮孑 L 直径 9 5 1 0 5 m m， 正排炮孔排距 2 ． 2 m， 切割槽炮孔排距 I ． 5 m， 炮孔密集系数 为 0 ． 8 一I ． 2 ， 最 大孔深 3 6 m。 采用人工装药 ， 孔 口微差起爆。先爆破切 割槽炮 黑龙江冶金 第 2 9 卷 孔形成切割槽 ， 然后从切割槽 向两侧逐排爆破正 排炮孔。 设计回采顺序为 矿房采空后马上回采矿柱。 用垂直扇形深孔崩落间柱 ， 用水 平扇形孔崩落顶 柱。间柱与顶底柱同用毫秒非 电导爆雷管分段起 爆 、 先起爆间柱后起爆顶底柱。 2 试验效果 1 8 采场于 2 0 0 7年 1 0月 2 1日爆破切割槽 ， 1 1 月 6日开始进入正排爆破 回采阶段 ， 且 已采 出矿 石2 ． 2 万吨。目前虽然矿房回采还没有结束， 但 回采作业基本正常 ， 阶段矿房法取得初步成功。 与浅孔留矿法相 比， 阶段矿房法有如下优点 2 ． 1 回采作业安全性得到提高。浅孔 留矿法凿 岩人员需要进入空场作业， 由于矿岩暴露面积大， 矿岩稳 固性差 ， 安全隐患大； 而阶段矿房法采矿人 员不进入采空区， 回采凿岩工作是在跨度较小的 巷道中进行 ， 生产安全可靠性增大。 2 ． 2 对于矿岩不稳 固的矿房 ， 采用浅孔留矿法由 于顶底板暴露面积大 ， 暴露时间长 ， 在回采过程中 顶底板围岩容易片落， 造成矿房内存留矿石的贫 化增大； 阶段矿房法是 随着 回采作 业面的推进顶 底板围岩逐步暴露， 同时爆破落下的矿石可以全 部 出净 ， 大大减少 了矿石贫化的机会 ， 可以有效降 低矿石贫化率。 2 ． 3 对于矿岩稳固性差的中厚矿体， 一般不适合 采用浅孔留矿法。对于厚度大于 1 5 m的矿体应垂 直走向布置矿块 ， 但从 以往所采用 的采矿方法和 矿块布置情况看 ， 为了相对安全地采 用浅孔 留矿 法 ， 在矿体中间沿走 向预留矿柱 ， 将矿体沿纵向分 成两个采场 进行开采 ， 大大 降低 了矿石 回采率。 采用阶段矿房法 ， 可以一次性全厚度回采矿房， 和 浅孔留矿法相比， 可以提高近 2 0 ％的回采率。 2 ． 4 采矿效率 得到大幅度提高。浅孔 留矿法回 采出矿每天 出矿量 1 0 0～1 5 0 t ， 而阶段矿房法出矿 能力可以达到 5 0 0 6 0 0 t ／ d 。 显而易见 ， 阶段矿房法 比浅孑 L 留矿法能够更 好地适应北 区矿岩条件， 具有更多的优越性 ， 是开 采北区厚大矿体的较为有效的采矿方法。 3 存在的问题及改进途径 3 ． 1 存在的问题 1 由于矿岩比较破碎 ， 切割井施工困难。考 2 虑到补偿空间问题 ， 切割槽须两次爆破形成 ， 在一 定程度上增加了施工难度。 2 Q Z J I O O B型潜孔钻机的凿岩效率低 ， 一 般 4 0 m ／ d 左右 ， 为了加快凿岩作业 ， 一个采场需布 置多台凿岩机同时作业。 3 炮孔深度大 ， 深孔装药劳动强度大 ， 效率 低 ， 装一个 3 6 m深的炮孔 ， 需要 四人约三十分钟时 间才能完成 。由于矿体破碎 ， 药卷送 不到位 的情 况时有发生 ， 对爆破质量影响很大。 4 矿岩容易冒落 ， 形不成空场。试验采场刚 出矿 1 2 0天 ， 爆破七排炮孔 ， 顶柱就与 2 2 0 m水平 塌透了， 根本形不成空场放矿条件。 3 ． 2 采取的措施 1 切割槽可以采用炮孔掏槽法形成 ， 也可以 视矿体稳固条件 ， 采用诱导冒落法。分析得 出， 北 区矿岩的持续 冒落跨度不超过 1 2 m， 因此 ， 切割槽 可用诱导 冒落法形成。即可通过 回采切割巷道， 形成不小于 1 2 m跨度的采空 区， 诱导上部矿岩 自 然 冒落 ， 形成切割槽。 2 Q Z J I O O B型潜孔钻机更适合打深度小于 2 0 m的炮孔 ， 即适 合分段法凿岩 。阶段凿岩 阶段 矿房法 ， 凿岩设备宜采用凿岩台车。 3 炮孔装药可以采用机械化装药， 可有效降 低劳动强度 ， 也能提高装药质量。 4 可利 用不能形成空场 的特性 ， 取 消间柱 、 诱导 冒落顶柱 ， 改成沿走 向连续 回采 的有底柱崩 落法。 北区磁铁矿单体强度 4 ． 0～6 ． 6 M P a ， 上盘围岩 3 ． 1 ～5 ． 4 MP a ， 下盘围岩 2 ． 3 ～3 ． 3 M P a 。这就是说 ， 矿岩单体强度 比较适 中， 岩体具有一定 的 自稳能 力。但因节理裂隙发育 ， 岩体 比较破碎 ， 造成矿岩 的允许暴露面积小。换言之 ， 北 区矿岩特性决定 了如下工程特征 当临空面跨度小时， 围岩具有一 定的稳定性 ； 当临空面跨度大时， 围岩容易发生持 续冒落。对于此类 矿岩条件 ， 巷道式作业 的采矿 方法 ， 比空场下作业 的采矿方法容易实现正常开 采。此外， 由于允许暴露面积小 ， 空场放矿条件难 以形成， 因此一步骤回采的崩落法比二步骤回采 的空场法 更容易 控制 矿石 的损失贫 化。这就 是 说 ， 北 区矿岩的稳定性条件， 更适合连续推进 的崩 落法开采。 改为诱导顶柱 自然冒落的沿走向连续推进的 崩落法 ， 同时采用铲运机出矿 的底部结构， 可大幅 度提高出矿效率 。 下转 5页 第 2期 程波 铁钼钨矿经济合理可采品位的计算 上式 为任意铁 钼钨 品位 时折算 后 的综合 品 位。当综合品位大于临界可采品位时表示可采 。 3 应 用及说 明 1 研究和计算铁钼钨矿 可采品位具有重要 的实用价值。临界可采 品位是基于盈亏平衡的计 算， 再将所计算的任意组分含量铁钼钨矿综合品 位与I 临界可采品位相 比， 即可评估 矿石 的经济价 值及是否可采 。 2 试 算 一 组 前 文 提 到 的 地 质 品 位 为 F e 3 9 ． 6 0 ％， Mo O ． 1 3 5 ％， W0 3 0 ． 1 8 9 ％的铁钼钨矿综 合品位 ， 代人 7 式 C综 3 9． 6 0％ 1 3 60． 1 3 5％ 1 1 9 X 0． 1 8 9％ 8 0． 4 5l ％ 计算显示该矿石综合品位远高于 2 1 ． 3 1 ％的 临界可采品位 ， 表 明矿体 外围如有可利用 的表外 矿 ， 可以降低矿体圈定的相关指标。 再 试 算 一 组 品 位 为 F e l 8 ． 0 o ％， M oO． ％， 上接 2页 4 结 语 4 ． 1 北区厚矿体 阶段 凿岩阶段矿房法 的试验是 成功的， 很好地适应了矿岩稳定性差 、 允许暴露面 积小 的特点 ， 取得 了预期效果。 4 ． 2 北区矿岩 比较破碎 、 单体强度适 中。当暴露 面积小时， 矿岩具有一定的稳定性 ； 当暴露面积大 时， 矿岩容易 冒落 。由这一特性决定 ， 北 区矿体适 合采用巷道式作业 的采矿方法 ， 且 因矿体倾 角大 ， 更适合采用沿走向连续推进的崩落法高效开采。 因此， 可将阶段矿房法改造成有底柱阶段崩落法， 进一步增进采矿方法的适应性。 4 ， 3 利用北区矿岩容易冒落的性质， 可用诱导冒 落法形成切割槽。为提高出矿效率， 采用铲运机 w o 3 o ． 0 6 ％的低品位铁钼钨矿综合品位， 代入 7 式 C 综l 8 ． 0 0 ％ 1 3 6 X 0 ． 0 2 ％ 1 1 9 X 0 ． 0 6 ％ 2 7． 8 6％ 计算表明该 矿石综合品位仍高 于 2 1 ． 3 l ％的 临界可采品位 ， 矿体可采。 3 该方法 可计算两种 以上其他 多金 属矿石 的可采品位。亦可计算评估该矿床中赋存 的铁钼 矿和铁钨矿的综合可采品位。 4 因该铁钼钨矿的主要组分共生关系密切 ， 均在设计开采范 围内， 故开采钼 、 钨不需增加采准 工程量 。本文计算可采品位时是按常用的地下采 矿方法估算采矿成 本的 ， 如采用成 本较高的采矿 法成本应考虑增加。在选别 回收钼 、 钨时 已不需 碎矿和磨矿 ， 仅需要选别脱水等少量费用 ， 这部分 费用应用中需给予计算。 5 矿石的可采品位是一项与技术经济重要 相关的指标， 目前的研究和计算还是基于各有用 组分不低于综合评 价指标 ， 相关工 艺参数应以生 产指标或试验数据为依据。 出矿的底部结构 ， 以保证生产效率 。 4 ． 4 为适应铲运机高效出矿， 采用高效的液压凿 岩台车进行深孔凿岩。 4 ． 5 由于围岩破碎， 采准工程应采用必要的支护 措施， 以实现 1 0 0 ％的利用率。 4 ． 6 在北区条件下， 阶段崩落法适用于倾角 8 5 。 以上、 厚度大于 1 5 m的矿体。其他矿体条件的合 理采矿方法有待进一步研究。 参考 文献 [ 1 ] 采矿手册 编辑委员会 ． 采矿手册[ M] ． 北京 冶金工 业出版社 ， 2 O O 6 ， 2 1 1 2 2 3 ． [ 2 ] 沈刚， 龚浩源．崩落采矿法在铜山铜矿的应用[ J ] ． 采矿 技术， 2 O O 5 ， 1 ． [ 3 ] 姜东泉． 分段矿房法在济南钢城矿业公司的应用[ J ] ． 中国矿 山工程 ， 2 0 0 5 ， 2 ． [ 4 ] 张加民． 新浦磷矿深孔矿房大炮孔孔底测斜方法探讨 [ J ] ． 化工矿物与加工 ， 2 0 Y 3 ， 7 ． 5