金厂沟梁金矿采矿方法的选择及实践.pdf

8 ’ 霏 前 脂 金厂 沟梁金矿 采矿方法的选择及实践 ， 舭 北京有色冶金设计研究总 院王佩 盾 } 、 一 【 摘要 】 金厂相巢金矿具有悠九的开采史．7 0 ～8 。 年代． 该矿对急倾斜薄矿 脉矿体的开采一直 沿用普 通削壁充采填矿法．由于谖方怯存 在着某些缺点．所以推荐了机械化村壁充填法 ，经过几年的现 场实践 ，其各项经济指标均达到或超过设计指标 ．为国内开采急惯斜薄矿脉开辟了一条新选{ 至 ． 关键词 急倾斜薄矿脉机械化削壁充填采矿法脉内斜坡道 1 采矿方法 的选择 金 厂沟梁金矿 已有 近百 年 的 黄金 开采 史。现已探明具有工业开 采 价 值 的矿脉有 3 0 条，保有地质储量为1 6 6 ． 0 4 万t 。 1 ． 1 矿床开采技 术条 件 采场出矿完毕清场后，用1 5 的水泥尾 砂浆将采场填平， 铺设一层钢筋网 主筋机J ～ 1 6 ra m，副筋 6 ． 5 ～8 irn m，网度3 O O mm 。 3 0 0 tur n ，安 装泄水井后，用1 5 配 比充填 料一次充填5 m，形成人工底柱，后 改为1 1 0 配比充填整个采场，直至接顶，随充填进 行 ，不 断接长泄水 井。 水体下矿床开采安全与否，很大程度上 取决于充填效果，故应设 法 保 证 充填体质 量 ，采场充填宜采用分区多点排放，每充填 分层 高度0 ． 3 ～0 ． 4 m，经钻孔取样 检 查 ，人 工底柱充填体平均抗压强度4 ． 5 7 MP a 8 0 3 2 0 ‘ 采场 ，满足安全要求。 5 应用条件 水体下矿床采用空场嗣后胶结充填法， 除 了应满足空场 法应用 的基 本条 件，如矿岩 稳固外，还有其固有的条件 1水体下矿床开采 的关键是保 证回 采 过程 中导水裂 隙带 的发育高度不导穿 矿体 金 厂淘梁金 矿 区位于华j E 地区北缘内蒙 地轴东段，矿床严格受构造控制，矿脉成群 出现 ， 矿化 连续性 好 ，矿体 倾角为 6 0 9 0 。 ， 矿休以0 ． 0 B ～0 ． 8 6 m的扳薄矿脉为 主，其中 厚度O ． 3 ～0 ． 5 m的约占3 1 ％，厚度≥O o 5 m的 约 占4 6 ％， 厚度≤0 ． 3 r a 的 约 占 2 3 ，矿脉 与含水层之间的隔水层，导水裂隙带的发育 高度与许多因素有关，但最重要的是空场高 度，因而水体下矿床开采使用空场嗣后胶结 充填法，其空场高度不宜过大，根据康家湾 矿区特点，规 定控制在 l O m以内。 2为保证 水体下 矿床开采的安全， 空场应能快速回填完毕，且接顶效果要好， 因 此使 用空场 嗣后充填 法必须有 可靠高效的 充填系统相配套，如康家湾矿区充填系统实 方充填能力达2 3 ． 6 4 m ／h 。 6 主 要技术经济指标及评价 空场 嗣后胶结 充填采矿 法与上 向水平分 层胶结充填法主要技术经济指标 比较见表2 ， 从 中可 以看 出，对采 高仅 为 1 0 m 以 内 的 采 场 ，采用空场 嗣后 胶结 充填 法，可减少采切 工程量 减少2 5 ，降低采矿成本 降低 5 ． 7 ，J ． 5 9 元 ／t ，提高经济 效 益 8 0 3 2 矿块 减少 支 出5 1 ． 5 万元 。 责任 编辑肖泽铭 有 色矿 山I I 9 9 6 ． 1 维普资讯 。 ． 一 均赋存于古老基底的变质岩中。 矿体与围岩界线清楚，围岩以斜长角闪 片麻岩及斜长角闲岩为主，f 4 ～1 4 ，顶板 围岩 中等稳 固，但在 构造破碎及 蚀变 岩地段 容易片帮冒落，个别地段因古高岭土，有遇 水 化的倾向。矿石平均 密 度3 ． 2 5 t ／ms ， 围岩平均密度2 ． 7 t ／m。 ，松散系数1 ． 5 。 为 了保 护地 表农 田和 建筑物，矿 体开采 后不 允许地表陷落。 1 ． 2 采矿方法的演变及存在 的问题 金 厂沟梁金矿在 1 9 ,55 8 年建 矿初期 ， 曾大 量采 用普 通浅孔留矿法进行开采 ，但 由于矿 体 薄，而且 部分破碎 带蚀变岩矿 体因含高蛉 土，遇 水泥化 严 重， 致使 采矿损失率和贫 化 率指标 均不很理想 。7 0 8 0 年代沿 用普 通削 壁充填采矿法，该法在控制采矿损、贫率以 及采 场作业 安全方面 比留矿 法 前 进 了一 大 步，但仍存在 以下问题 ； 1 采场综台生产力低， 仅7 ～8 t ／a 。 如果矿山生产规模由z o o t ／ d 扩建 刘,5 0 0 t l d ， 相应 的同时作业采场 数量 约3 O 个， 毫无 疑问 会给 井下 的安全生产和生 产组织管 理等都带 来一 系列问题 。 2 工人劳动强J蔓 大， 掌 子 面 工效 低 。普 通削壁 充填采 矿法不管是采 用 电耙 或 工人出矿，其削壁下来的充填围岩基本上是 依靠人工 进行平场 ，致 使井下工人劳动 强度 大 ，平均 掌子而工鼓仅为 3 ． O 9 t ／ 工 班 。 采 场内人工出矿的工效就更低了。 3 采场采切比大。普通削壁充填采 矿法每隔4 0 5 0 m需先掘 进 两 条 人 行通风 井，这对于薄或极薄矿脉来说，采切比就显 得大多了。据统计，该削壁充填法的采切比 高达4 8 ． 3 m／k t 。 ， 4 采矿损失和贫化均偏大 。普通削 壁充填采矿法的损失率 为 6 ％～1 0 ％，贫化 率高达4 0 ～5 0 ，而国外同类 型矿山采用 微型机械化设备采场，其损失率可以控制在 5 左右，贫化率控制在5 ～6 ，其 差 距 是显而易见 的。 1 ． 3 改进采矿方法的紧迫性及可行性 急倾斜极薄矿脉的开采，尤其是贵重金 属及品位较高的矿脉，在国内外一直是重点 研究的课题 5 0 年代初，前 苏 联的P． Ⅱ． 卡 普隆诺夫等人对此课题 已进 行 过 专 门的研 究，结果认为对急倾斜极薄矿脉应用削壁 充填法进行开采，可以减少 回采的贫化及资 源损失。到7 0 年代，国外对急倾斜极薄矿脉 的开采 又有了一个瓿 飞跃 微 型无孰采矿 设备 的 应 用。如 法 国 采 矿 设 备 公 司 的 CTs 0 0 HE 微型 电动铲运 机 斗容 0 ． 3 8 m。 和 微 型凿 岩 台车 ，宽 度只有0 ． 8 mj 美 国瓦格 纳 公 司的E HS T 一 0 ． 5 电动铲运机 斗容0 ． 3 8 ma 宽度为0 ． 8 6 m j法国赛格马公司A T F - 1 2 F 全 液压单机凿岩台车宽为1 ． 2 m，还有前苏联研 制了以天井爬罐为基础的单轨成套采矿设备 等。使用这些微型无轨设备，可以使采场的 采幅控制在1 ． 1 N1 ． ,s m以内，瑞典 波立登公 司、维埃勒蒙格纳公司和爆破研究基金会联 台对世界上约3 O 个开采急倾斜极薄矿脉 的矿 山进行了系统的调查， 其调查结果表明 随着 微型无轨化设备的应用，将使削壁充填采矿 法 的采场 结构形 式和回采 土艺 产生一 系列 的 变 化}微型无轨化设 备运 用 于 薄 矿脉 的开 采，不 但可 以降低 采矿损失和 贫化 率指标， 而且能达到降低采矿成本，减轻工人劳动强 度，以及提高采场综合生产能力之目的J机 械化削壁充填法无疑将是开采急倾斜极薄矿 脉 的一条新的途径。 综上所述，在借鉴国外使用微型采矿设 备成功经验自 基础上，结合金厂沟梁金矿矿 床开采技术条件，决定选择机械化削壁充填 采矿法作为 扩大 矿 山规模 的主 要采矿方法 。 一 2 机械化削壁充填采矿 法 回采 工艺设计 2 ． 1 采坜构 成要 素 2 ． 1 ． 1 采场 采幅 B 的确定 盒广淘粱盘矿采矿方法的选择及赛践王佩盾 一5一 警 维普资讯 依据 公式 雾 j 毛， B i Kp Kc 式中 B 一采幅宽度，m； A ．一矿脉厚度，0 ． 3 ～0 ． 5 m， K 岩石松 散系数， 1 ． 5 ， K c 采空区充填系 数，1 ～1 ． 1 2 。 。 根据公式计算，采幅宽 B为1 ～1 ． 5 m， 而C T s 0 0 H E 微型铲运机宽为0 ． 8 5 m，这对铲 运机的运行是合适的，其剥采关 系 见图1 。 圈1 剥采关系示意图 2 ． 1 ． 2 采场长度的确定 机械化削壁充填法采用脉 内 斜 坡 道采 准。根据无轨设备性能和国外一些矿山的经 验， 斜坡遭的坡度一般不大于2 5 ％， 结台矿 山 中段高度，确定首采矿块长度为 1 6 0 Nl 0 m 左右，相邻矿块为两条 斜坡道之 间 的 平行 四边形形状，其间距 即为相邻矿块 采场工作 线长度 ，即采场 长 度 ， 约 为 1 0 0 1 1 0 m左 右 。 2 ． 1 ． 3 采场内回采单元的确定 根据采场内凿岩爆破 、出矿 、削壁充填 等工序衔接要求，并考虑到劳动组织作业 的 合理性 ，将 整个 矿块再划分成长 4 0 m左 右相 对独立的回采单元，在每个回采单元内布置 一 条溜矿井，并在首采和终采回采单元内布 置人行、通风天井。采场布置见图2 。 2 ． 2 采准切割及 回采工艺 ’ 采准切割工程首先在首采矿块的端部开 凿一条人行 ，通风天井，之后 ，在 回采矿块 的脉内沿脉平巷上进行挑顶，崩矿形成人工 混凝土假底浇灌空间，人工假底形成后，掘 进一条环形联络斜坡遭至首 采 矿 块 的坍割 层，然后开始进行首采矿块的回采王作。随 着首采矿块的逐层回采，在脉内顺路形成斜 一 Ⅲ 圈2采场布置 j 一 沿晾运辅平苦 5 ． 6 4 m 2 J 2 一人行，通风天井 2 ． 5 m{ ． 5 m，3 一 联培斟驶道 2 - 5 m 2 一 。 mj 一 沿脉斜坡趋 2 ． 5 rex 2 ． 0 m }5 一顺路款矿渭井 ． 5 咀 }c 一人工混凝土儡底 2 ． 5 reX 0 ． 5 l T 一剖壁碎石 坡道，首采矿缺采至上一中段后，形成一条 完 整的脉 内斜坡道。放矿溜 井是 随着圊 采过 程顺 路架设形 成的。 回采时，为了减少采矿贫化，掏槽后落 矿分两次进行，第一 次 控 制 高 度 为0 ． 5 ～ 0 。 7 m，第二次控制高度为1 ． 2 ～1 ． 5 mo炮孔 一6一 有色矿山一1 9 ． 1 维普资讯 笼 ’ 彦℃ 呈 之”字形布置 。当 矿 体 厚 度 为 O ． 3 ～ 0 ． 4 m时，采场凿 岩主 要 用 7 6 5 5 及YS P 4 5 型 凿岩机 ； 当矿体厚度0 ． 5 m时，采用H1 0 2 型 液压凿岩台车凿 岩。出 矿 采 用 c T 5 0 0 HE 型微 型铲运 机。为了 控制采场内采充平衡 关 系，采场内回采工艺要求 “ 掏 1、削 2、 充填 3”。采场 准备 工作 包 括 架 设 顺路 天 井 、安 装钢 筒溜 井 、撬渣平场 、采场支 护及 设备维修保养等。 2 ． 3 预期 达到的主要 技术经济 指标 金厂沟梁金矿机 械化 削壁 充填 采矿法预 期达到 的主要技 术经 济指标为 矿房生产能力5 0 t ／d ，采矿 台效 7 0 t ／ 台 班 ； ‘ 采矿工 教 7 t ／ 工 班 ； 采 切 比 5 ． 3 2 m／ k l 采扩贫化率4 O ； 采矿 损失率 ；l 0 。 3 机械化削壁充填采矿法 在金厂 沟粱金矿的实践 3 ． 1 采场作业循翻 ’ 采场作业采 用三班一个 循 环 韵 工 作 制 度，其循环内容包括凿岩、装药、爆破 通 风、撬 毛 ，铲运 机出矿 ，清 理 粉 矿 ，移 胶 垫、削壁充填，采场支护及铺胶垫，还有架 设顺路天井和安装钢筒溜井与凿岩工作平行 作 业，从而完成一个循 环。 回 采 作 业 主 要 采 用 YS P“ 4 5型 和 7 6 5 5 型凿岩机， 并配有H 1 0 2 型液 压凿岩台率 凿 岩 。 炮孔采 用 之” 字型排列 ， 炮孔 闻距 约 0 ． 6 m, 孔深0 ． 7 ～1 o S m， 炸 药采 用 2 ’ 岩石 炸 药，人工装药，装药系数为0 ． 5 ，采 用 非电 导爆雷管起爆，每次崩矿量约5 0 t 左右。 凿岩爆破后 用局扇进行采场通风，排出 采场炮耀之后， 立 即进行 检查 顶 底 板 和撬 毛，避免 出矿 时浮石 落下 ， 出现事 故。 出矿采用C T s 0 0 H E 微型 铲 运 机将矿石 铲运到采场的顺路架设的钢溜井内，溜井采 用水闸门放矿。每次出矿后，将胶垫上的粉 矿清理 干净 ，然 后移 去胶垫 ，为下一步 削壁 充填做好准备。 削壁的宽度根据矿脉掏槽 的实际宽度， 下盘田岩 的松散系数及铲运机运行要求的宽 度来决定。根据公式计算，如果掏槽宽度为 O ． 5 m，削壁宽度则为 l 珥，则 采 幅 宽 度为 1 ． 5 m，铲运机宽度为0 ． 8 5 m,可 以满足其运 行要求。削壁落下的碎石平整后，方可在上 面铺l设胶层，为下一采矿循环做好准备。 3 ． 2 采矿劳动组织形式 为了使机械化削壁充填采矿法在金厂淘 梁金矿顺利推广应用，该矿缉织了机攘化削 壁充填采矿法综合作业队。作业成员有凿 岩工 3 人、爆破工 1 人， ． 铲运机司机 2 人， 撬毛王 1 人 、平场工 2 人、电机车工 1 人， 运搬工 3 人，支护工 1 人 管道工 1 人及趴 长 1人，共l 6 人。综合劳动组织形式有效地 保证了采矿作业循环的实现，这到了提高劳 动生 产率，充分发挥 了CT5 0 0 HE铲 运 机的 优势．提高采矿综合生产能力的目的。 3 ． 3 实际达到的技术经济指标 经过几年的现场实践，逐步掌握了微型 无轨采矿设备有教地应用于急倾斜极薄矿脉 的回采工艺，并且通过综合作业队的形式， 保证了三班一个循环的实现 在作业过程中 不断总结经验，使机械化削壁充填采矿 法获 得了理想的效果。实现生产指标不仅达到了 设计要求，而且超出了该要求，其设计指标 及实际生产指标见下表。 ． 3 ． 4 机械化削壁充填法的主要特点 1 在采场采准工程布置方式上改变 了传统采场人行，回风井或脉外采准斜坡道 的形式。通过采用全新脉内斜 坡 道 采 准形 式，不但有效地解决了无轨设备在长采场中 几个相对独立回采单元的联络问题，而且有 利 于充分发挥微 型无 轨设备 的机动 灵活 、高 效的特点，并太大地降低了千 吨 采 切 比。 机械化 削 壁 充 填 采 矿 法 的 采 切 比 仅 为 盘广海桨垒矿采矿青洼的选择砖宴眭壬佩盾 一 Z一 维普资讯 、 { ． 、 指标 比较表 注 普通肖 0 壁充填法之指标 引自采生技术 1 9 9 2 年第3 期自福 林的文章 3 ． 9 4 m ／ k t ，远远低于本矿过去应用的普通削 壁充填采矿法4 8 ． 3 3 m／k t 的指标。 2 采场综台生产能力显著提高。 由 于采用了先进的微型无轨设备，大大地缩短 了采场出矿和充填两个重要生产环节的作业 时 间，使 采 场 的 综 台 生 产 能 力 提 高 到 6 8 ． 7 4 t ／ d ， 与普邃削壁充填采矿法 的7 8 t ／ d 生产能力相 比，显著提高。 3 由于采用微型无 轨铲运机代替传 统的人工或电耙进行采场出矿、充填和平坜 作业，不仅提商了作业效率，而且大大降低 了工人 的劳动 强度，采场的 采矿 工效 由原 来 的 3 0 9 t ／ 工 班 提到 高8 ． 4 3 t ／ 工 班 ， 远远 高出国内 同类矿 山的平均水平。 3 ． 5 需完善和改进之处 1 采准切割工作中，脉 阿斜坡道为 顺路架设，每当开采新的分层时，斜坡道与 采场的交点处空顶高度较大，要 注意顶板管 理 ，必要时进行支 护。采场 充填 时，采场 与 脉 内斜坡道 的交叉 处必须认 真砌 筑， 否则难 于形成规整 的斜坡道。 2 对薄至极薄矿脉的开采，使用微 型设备是发展方向，但必须加强对设备的维 修a如果 维修不及时 ， 设 备不 配套 ， 备 品备件 不 足， 本采矿方 法的推广应 用必将 受到影响 ’ 4 结论 通过矿 山多年生产实践及不断探索，使 机械化削壁充填采矿法成功地应用于该矿极 薄矿脉的开采，走出了一条以技术和设备更 新发展矿山企业的新路o 1 脉内斜坡道的采准布置形式是为 解决开采急倾斛薄矿脉使用微型无轨设备而 设计的一种全新采准结构形式，它取手 睁 了充 分发挥微型无轨设备高教率作业的性能和降 低千吨采切比的效果。 2 通过几年的现场实陂，逐渐摸索 出了一套充分发挥无轨设备效能的综台作业 队的劳动组织形式，解决了以前国内采矿各 工 种之 间衔接不紧而使 回采作业循 环时 间过 长的矛盾。 3通过利 用胶 垫铺 底代 替其它形式 的铺底材料，既有效地解决了微型铲运机在 充填体上的运行问题，又减少 了 粉 矿 的损 失。在爆破方 面，改变了 以前单一 的 “ 一字 形 ” 为 “ 之字形 。 炮孔布置 方式 ， 减少了崩矿 的贫化率，因而使机械化削壁充填采矿法较 其它采矿法的 两率 指标均有明显 的降低。 机械化削壁充填采矿 法成功地应用于金 厂沟 梁金矿 急倾斜薄矿脉 的开采， 其各 项技 术经 济指 标均达到 目前 国内的先进水平 ，个 别指 标 已达到世 界9 0 年代初 的水平 。在 急倾 斜脉金薄矿脉约 占1 7 ％的我 国地下矿 山，该 采矿法具有较广 阔的推广 应用 前景。 参 考文 献 略 责任编辑张焕臻 一 8一 有色矿山一I 9 ． 1 维普资讯