中山沟金矿采矿方法探讨.pdf

V 1 3． No 2 J u n e 1 9 9 4 沈阳黄金学院学报 J oURNAL OF S HE NYANG I NS TI TUTE OF GOLD TE CHNOL OGY 总 第3 8期 SUM N03 8 7 1 一 中山沟金矿采矿方法探讨 全圭 王大海 塞 至 殷志刚 沈 阳黄 金学 院 中 山沟金 矿 摘要提 出上 向分 层 水平 工作 面近 顶 充填 法和 连续 分 区上 向分 层选 别 回 采 采矿新 方 案 - 用 以解决 中 山淘 金矿 的采 矿难 题 ， 阐述 了理 论 依据 、 工 艺方 法 、技术 措施 及 其应 用前 景 ． 关键 词 墨 直 遑- 堑 盘 基 整壁 坌垦， 中山 沟 垃 分 粪号T D8 5 3 ． 3 中 山沟金矿位于河北 省张 家 口市东北 3 5 k m， 隶属 崇礼 县管 辖． 原为地方群 采矿点 ， 9 0年 代初形成 2 5 t ／ d规模 ，1 9 9 3年建成 5 0 t ／ d的采选综 合生 产能力的地方国营金矿． 1 采矿问题 的提出 矿 山井下 以平硐开拓 ，现 已形成 1 2 9 0 m，1 3 3 0 m和 1 3 6 5 m 三个 中段 ．一 年多的基 建和 生产实践表 明 ，矿 山井下 开采条件很复杂 ，围岩 不稳 固 ，巷道 冒落严重 ，支护 量大．而 正在 施工的两个普通 削壁 充填 法采场 ，由于其急倾斜极薄矿脉 的上 下盘 围岩遇风 、水 易吸潮膨胀 变软片落 ， 使 顶板管理 复杂化 ，安 全性 差 ，损失贫化大 贫化率达 5 0 以上 ，工 人的劳动环 境差．而矿岩接触虽较明显但不易分离，更增加了采矿难度，这些问题已严重影响了矿 山的 经济效益．因此 ，寻求行之有效的采矿方法方案，已经成为矿山生产的当务之急． 在大量现场调查和实 验室观测 的基 础上 ，经过认真分析研 究 ，提出了 中山 淘金矿的 采矿 方法方案并进行 了初步探 讨． 2 矿床地质 及开采技术条 件 2 ． 1 矿床地质 矿 区主要控矿构造分北西 向 ， 北北 东 向， 近 南北 向三 组．主要含金矿化蚀 变带 有两条 ， 即 1号脉和 2号脉 ．总俸走 向近南北 ，倾向西．两矿 脉在 东北 端复合 ，膨-大．南 部则 分枝变窄 ， 近 于平行展布． 间距 1 0 3 0 m． 1 河 99 北 4-- 省 0科 3 --委 等1 9 ； } 盂 ； 者 { 男 一 岁 ， 讲 师 维普资讯 l 8 O 沈 阳黄 金 学院 学 报 1 9 9 4 由于受 构造 的影响 ，矿 区岩石节理发育．二长岩杂体 为矿床直接溶矿 围岩 ，经 后期 构造 和热液 作用 ，形 成不同类型的蚀变岩 ，常与构造破碎带相 伴 ，并与成矿关系密切．主要 有钾 化 、硅化 、绢云母化、高岭 土化等． 矿石类型以石英脉为主 ，其次为钾长蚀变岩型和 硅质 角砾岩型． 中 山沟矿区总储量 2 3万 吨 ，平均 品位 7 ． 1 3 g ／ t ． 2 ． 2 矿床开采 技术 条件 主矿体为 1号矿脉 ，厚度 O ． 3 ～1 ． 1 r fl，倾角 5 0 6 0 。 ，走 向长 2 8 0 m，延深 2 7 0 m． 脉 石矿物 以石英 为主 ，次为钾长石 ，少量绢云母 、方解石．石英脉 因硅化而变硬 ，f 一7 ～8 ，故 矿体的稳固性较好．顶底板围岩为辉石二长岩 、高岭土化二长岩，硅化蚀变二长岩及高岭土 化 蚀变岩．正常情况 下 ，蚀变岩较致 密 ，但风化受 潮后多呈 松散 土状 结构 ，硬度大降．硅化 、 绢 云母化蚀变 岩主要分布在 顶底 板 ，厚度较薄 0 ． 2 ～0 ． 3 m ，未经 风化 受潮时稳固性较好． 高 岭土化蚀变 岩分 布范 围较 宽 ，遇 水膨胀变软 ，极 易片落．矿 石无 结块性 氧 化性 和 自燃性． 地表 允许 陷落． 3 采矿方案 3 ． 1上向分层水平工作面近顶充填法 此 充填法 见图 1 ． 圈 】 上向 分层 水平 工 作面近 顶 充填表 Fi g-】a pwar d-- s l i c i ng ne a r r o0 f f i l l i ng 3 ． 1 ． 1 矿块 构成要素 矿块 长 3 0 ～4 0m， 高 3 0 r fl， 一侧为顺 路人道 ，另一 坝 I 从 相邻已采充矿块的顺路 人道为 下行 人道 ，此人道 下部改为 出矿漏 斗．矿 块中部以探矿天井或矿块开井 为充 填 井．矿块底部 留 2 m厚底 柱 ，不 留间往 和顶柱 ．沿 走向设 两个顺 路溜矿 井， 间距 l 5 m ． 3 ． 1 ． 2．采 准 切 割 一 - 在阶段运输水平上挑顺路 人道 ，并在 下盘围岩中 ，沿矿岩接触线上挑 顺 路溜矿 。 h o r i n t a l f a c e 井至拉底水平 ， 然后沿走向 掘进拉底巷道 ， l _ 喷 装帆； 2 一 充填 天井； 3 - - 砬垫 层l 4 一 瓶 踏人 道} 5 一 底 高 2 m 宽 1 ． 2 m．其一端以顺路人道始， 1 臣 6 一下行凡道， 7 一电耙绞车； 8 一下盘堰路涫井， 。 一充填料 另 一端与 相邻 已采 矿块 的 原顺 路 人道 贯 。 一砼假底’ 通 ． 在拉底 水平底板铺 设 0 ． 4 m 厚的 钢筋 砼假底 ． | 一 3 ．1 ． 3回 来 矿块 中部 的充填井为界 ，将采场分为左右两部分 ，以便合理地 组成 回采 工艺循环 图 维普资讯 1 3卷 2期 全忠等 中山沟金矿采矿方法探讨 1 8 1 囝 2 采 场沿 走向工 艺 话环 囝 F i g 2 Pr o e s Cy c l e a l o ng t h e St ri ke of s t ope 1 一厢 路 道 I 2 一溜井 I 3 一檀 井 I 4 一垫 层 I 5 一充 填料 l 6 一溜 井J 一 电耙杖 车 2 ． 1 落 矿采场 左右分 别作业．从充填井和 人道 一侧分 别同时打水平炮孔落矿以 7 6 5 5 型凿岩机凿岩， 2 号岩石炸药 爆 破 ， 非电导爆 管起爆． 分 层崩 矿高度 1 ． 6 r fi， 炮孔深度 3 r fi， 梅花形 排列．最 小抵 抗线 0 ． 6 m， 采 用 合理的起爆顺序 ， 少装 药 ，空 隙问隔爆 破 ，以减 少猛 度 ，充分利用爆 力 ，避免对 围 岩破坏 图 2 ． 2 矿 石运 搬采场 以人 工和 电耙出矿相结 合．靠近顺 路 人道 的矿 石由人力倒运 至顺 路人道的放矿格 中．靠近 充填 井一端 的矿石用 电耙 5 ． 5 k w，耙斗宽 0 ． 6 m扒运至顺路 溜 矿 井 中． 3 采场支 护 出矿 后 ， 对其上下盘 围岩 及时 喷浆 支护 ， 其 目的在于防止围岩遇潮膨胀片落．L H P 一7 0 1 型喷浆机置 于上阶段 ，并 以软管经 充填 井与采场 喷浆管相连 ．当下放充 填料时 ， 应将软 管提 至上 阶段 ， 以免碰损．个别不 稳固处 ， 可 视具体情况 ，辅 以临时木支护． 4 充填 准备包括顺 路人道 上挑 1 ． 6 r fi高 ，以为下一 循环凿岩落矿创造工作空间， 接高顺路人道和顺路溜矿井． 此 井位于矿体下盘，靠近矿岩接触线，接高前上挑 1 ． 6 rfi ，所产生废石可作采场充填料． 5 充填由充填井 下放 干式 充填料 ，用 电耙从顺 路人道方向后退式逐段 充填 ，充填高 度等于分层高度 1 ． 6 m ，段长 3 r fi，充填一段 ，整平一段 ，并 及时在其表 面喷 浆以形成垫 层．直至天井一 侧采 场充填完毕 图 3 ，此时 ，充填体表面距顶 板高 度仅 1 m．此即 为近 顶 充填．垫层形成后 ，经 2 0小时 的养护即可 具备电耙 工作 要求 的强 度．为减少电耙 移动次 数和 作业方便，左侧充填完毕后，应继续上采一个分层高度，出矿后，喷浆护壁，再将电耙移至 左侧采场．然后，进行右侧采场的充填、落矿⋯⋯等 回采怍业循环．表 1 所示为单侧采场回 采作 业循环 图表． 6 底柱 回采此法采场两侧均 以顺 路人道 为界 ，故 不留问柱 ．一般情 况下 ，其底 柱应 在阶段运输水平报废前 回采．但如采场上部巷道 不需 保护时 ，则可 在采到上 阶段水平后 ，继 续上 采 ，以砼假底为限 ，将底柱全部 回收． 7 采场 生产能力按两 个工作面计 ， 每个工 作面一次 落矿 量为 1 ． 6 3 lm。 约 1 3 t ．每 次循环需三天．经计算 ， 其采场生产 能力可达 1 7 t ／ d ．只要 合理 安排 开采顺序和 布置同时开 采 矿块 数 ，可满足 5 0 t ／ a生产能力的需要． 3 ． 1 ． 4『 亘板 管 理 ． 这是 此法成功的关键 ，主要措施有 1 近顶 充填充填料表面 垫层距 顶板高仅 l m，因而大大缩小 了上盘 围岩的悬顶高度 ， 从而 改善了上 盘 围岩的受力状态 ，加强 了顶板的稳定性． 2 水平 炮孔落矿由两个工作面 ，分别 以水平炮孔落矿 ，实 行控 制爆 破 ，不仅爆破 效 果好 ，而 且对 顶板和 围岩震动小 ，能使顶板和 围岩表面平整 ，减少应 力集中现象． 维普资讯 1 8 2 沈 阳黄空 学院 学报 l 9 9 4丰 表 l回采工 艺 循环图 表 Ta b l e l Pr o c e． s s C y c l e o t S t o p i n g 工 序 日 l 癌 癌 班 ， 癌 斑 瑶 I斑 斑 斑 钻 矿 石 孔L ]h {I 畦 l l f f l l 薏 凡 l l l 出 矿 1 u _ 嚷蒙主 护 l ． 1 掘 J阡 路 凡 井 f 掘 矿 石 {冒 井 l L 1 接 j匣 路 L ] 接蛳 陪{ 冒 I { J { 充 填 u1 禁 垫 嚼 lH l 电} 巳 穆 L 注目 1 日2 、日 3 为左半采场韵工艺精环 3 ． 2 连 续分区上向分层选别 国采 方案 此 回采 方案见图 3 ． 3 ． 2 ． 1矿 块 构 成要 素 矿块长 4 0I T [ ，高 3 0m，底部 留 2m 底 柱 ，不 留间柱和 顶柱．矿块 一侧 为探矿天井 或 以相 邻 已采 矿块 的原顺 路 人道 为 下行 人 道 ．另一侧随矿块 回采而跟顺路人道．栗场 中设有两个溜 矿井 ，间距 1 5 I T [ ． 3 ． 2 ． 2采 堆 切 划 从阶段运输水平 ，在适 当位置分别掘进 顺路人道和两个溜矿 井至 拉底 水平高度 ．再 沿 矿块垒 长掘沿脉拉底巷遭 ． 断面宽 1 m． 高 2 1 1 1 ． 3 ． 2 ， 3回 囊 3 实行 喷浆支 护及时的喷浆可使 围岩表 面与空气和水 份隔绝 ，避 免其吸潮膨胀 片落． 4 加快 回采速度一是尽 量实行 平行 作业 ， 二是电耙与人工运矿相结合，提高了出矿和充填 效率 缩短了 围岩暴露 时间．从而 减少了围岩下 沉量． 5 加强对 顶板和 上下盘 围岩的 观测 ，处理 好浮石 ，对局 部不 稳固处及时支护． 中山沟金矿的极薄 矿脉 ，其 上下盘围岩 暴露 后 ，短期内即吸潮膨胀而饭易 片落． 因此 ，不能 用空场法．普通干式充填法 ，落矿后 ．其 上盘 国 岩悬顶高度达 3 ． 5 ～4 m， 极易失稳片落 ， 很不安 全． 上向分层 水平工 作面近顶充填采矿法 就是 为开采中 山沟金矿上下盘围岩不稳 固的极薄矿 昧 面 提出的干式 充填法新 方案． 由于采取综合性的 技术措施 ，所 以此法的顶板管理将大大改善 ．能 保 证安全 ，损失贫化 低 ，因而经济 效益明显． 图 3 连续分 区上向分屡选别国采方案 F I g 3 Up w a r d s | l i n g r e s m s t o p i n g o f O l q ／ J ] Do i L 8 z o nJ M 自下而上 ， 以水平分层实现矿岩分采． 分 卜 电耙绞车； 2 一顺路人道 卜 下行人道 4 一刖塔 涫矿井； 层高度 1 ． 6 I T [ ．用 7 6 5 5型凿岩机钻水平炮 一 垫层； 6 - 假 底； 7 一 底柱 - 孔 ，装 2 岩 石炸药 ，非电导爆管起爆 ．为减 少崩 落矿石时的夹 制性 ，先崩下盘 围岩 ，以 电耙搬运岩石均匀充填采空 区，平 整后 ，在充填 体 表 面喷射 O - I 1 1 1 厚的砂浆 ，形 成腔结垫层 ，待垫 层形成 井达到要求强度 后 ，以水平深孔 崩 落矿石 ，仍以电耙搬运至溜井中．碎矿搬运后 ，再人工 清扫粉矿．最后接高溜 井和 人道 ，对 维普资讯 l 3卷 2期 奎忠 等 中山沟金矿采矿方法探讨 1 8 3 采场上下盘不稳 固处可喷 浆支 护． 溜井在下盘脉外 的跟进 ，是 与崩 落围岩同时进行．溜 井的 - 。 E F ～ 三面均 为 围岩 ， 靠近采场一侧用块石砌筑或 喷浆胶结 而形成 ， 经 济而 又实用 ， 见图 4 ． 采 场 实行综合工作 队的 组织 形武 ，凿 岩爆 破工 2人 ，运 搬工 4 人，支柱工 2 人 ，平场及喷浆工 3 人共 1 1 人． 一 个 分 层 作 业 完 戚 ， 即为 一个循环． 回采 圉 4 下盘脉外溜井 作业循环图表 见表 2 F ． 4 0 r e c h u t e l n f o o t 3 ． 2 ． 4主 要 技 术措 施 w 日 I l r o c k 对 厚度小于 O ． 6 m 的极薄矿脉 ．为降低损 失贫 化 ．提高经济效益 ，必须实行分 采 ，而必 要 的 技术 措施则是方案成功 的保证． 1 确定合理的削 壁厚度 ～ 削壁量 大 ，则须从采场 中放 出充填剩余 的废 石 ，反之又不能满足充填需要．因此 ，必须确定 合理 的削壁量 ，使之恰好 充填栗 空区． 通常 ，在矿岩稳 固 ，接触 明显易分离 的状态 时 ，削壁厚度按 下式 计算 磐叫 1 1 式 中Mt ～ 削壁厚度 ，m； 衰 2 目采工艺哲环圉衰 Ta b l e 2 pr o c e s s c y c l e o f s l o p i n g I 一 班l 班 2斑，班 l斑 2 斑 ， 斑 班 2 斑5 _ L 卜 卜 t L 平盎场| 皂 f l 一 壬 目 l 撒 l 钻矿石 孔 ■砖通HI 一 出 矿 I ； } J f r r I 亘丑[ 广 广 注 钻 国岩溜 井上方 岩石 及电 耙硐 室 Ml 一 矿脉厚度 ， ； Kc 一 采空 区须充填系数 O ． 7 5 ～O ． 8 ； Kp ～ 围岩崩 落后 的松散系数 1 、 4 ～ 1 ． 5 ． 在本矿脉围岩不稳固，矿岩不易分离的条件下 ，为防止带下矿石 ，在削壁时，矿脉表面 需留一薄层国岩保护层，而崩矿时，应带下薄层围岩 ，才能减少矿石损失，所以在计算削壁 量 时应考虑 这两个 围岩薄 层 ，渡其 厚度 为△ ， 见图 5 ．则 M而 2 A Kc 。 2 根据生产实 际 ，△一般为 0 ． O 5 ～0 ． 1 m 厚． 2 选取 合理的落矿参数 ①炮孔方向极薄矿脒，爆破央制性大．为提高爆破效果 ，应先爆下盘围岩．本法落矿 采用水平炮孔，沿走向方向自上而下崩落矿石，此种炮孔可充分利用下部 自由面 ，改善爆破 效果 ， 也可减少对顶板的破坏 ，使岩石平整．根据辽宁二道沟金矿的经验[ ，为增加崩矿量， 炮孔深度取 2 ～2 ． 5 m，一次崩岩高度 为 1 ． 6 m 许 可沿采场 全长布置 2 ～3个作业 面同时作 业 、其炮孔布 鼍及爆破顺序见图 6 ． 维普资讯 1 8 4 沈 阳黄金 学院 学报 1 9 9 4年 矿脉的爆破是 以崩落 围岩造成 的槽形 空 间 为 自由面 ，可用水平炮 孔沿 采场全 长进行 片帮 崩矿．因为其 下盘 一侧 和底 部均 为 自由面 ，故， o 非常有利 于改 善落 矿效 果． ， 一 ②用 “ 控制爆破 改善爆破效果崩落围 尊 、▲ ， 卜 岩时，采用预裂爆破技术 ，即在矿岩预分离线厂 上 ，打一排小孔距平行炮孔，减小装药量 ，采 ／ ／ 用不耦合装药， 并使装药孔与空孔交替布置． 矿 ／ 岩分离线上的预裂孔首先同时起爆，以形成预 ， 一 ／ 裂缝 ，再用控制爆破 方法起爆炮孔 图 6 ．在 、 圈 5 削壁量计算 崩落 矿石 时 ， 应使 片帮眼超深 0 l m， 以减少矿 围 6 崩落围岩炮孔排 5 C - I c u l a U 0 t 自 碾 失 盈起爆 强序 o f r o c k c u t q u 日 n t i t y ③ 固围岩对上 下盘围岩 、天井等及时 F l g ． 6] I o l e a r r a g i n g 采取 加固措施 ，以喷浆为主 ，保持 围岩的整体 a n d i n l t l a t | o n o r d e r i n 强度 ，防止风化和潮湿膨 胀． 对局部不稳固处 ，可以辅以术支护． r o c k b ] a s t l n g ④充填料表面 用喷射 砼垫层 ，砼配 比为水泥 砂 碎石 水 速 一1 ， 袋装药孔I b 一装药 凝 剂 l 6 2 0 ． 6 0 ． 0 3 ．喷射 层平均厚 度 0 ． 1 m．经 2 4小时养护 孔。 一预裂空孔。 其抗 压强度可达 3 5 k g ／ c m 以上 ，足 以承受崩 矿和 电耙 的考 验． ⑤提高劳动 生产率除采用 电耙运搬矿岩外 ，还设有两个 以上作业面 同时工 作 ，在加强 通风的基础上 ，实行凿岩与爆破 ，交替进行 ，喷浆与接高溜井 、人道等平行 作业 ，加快作业 循 环．经采取综 合措施 ，其采场平均生产能 力可达 1 9 t ／ d． 中山沟金 矿其极薄 矿脉矿岩接触 虽较 明显 ，但 围岩 易风化 ，遇潮 则膨 胀强度下降 ，增 加 了分采难度． 连续分 区上 向分层选别 回采方案 ，采取 了综 合技术 措麓 ，故明显 优于 普通 的削 壁充填法。 主要 优点为 1 能有效 地实现分采． 回采 中 ，以水平炮 孔落 矿，并改进 凿岩爆 破参 数 ，实行控制爆 破 ，不仅使顶板平整，而且利于矿岩分离 ，减少 “ 带矿”或 “ 带岩”现象，据初步测算 ，其 采矿 贫化率为 1 5 ． 2 上下盘 围岩及时喷浆 支护，改善 了顶板 管理 ，能保证 作业安全． 3 充填表面喷射砼形 成胶结垫 层 ，省时省料 ，不但可用 电耙出矿 ，而且也 便于人工清 扫 ，减 少了粉矿损失． 4 使用 电耙出矿 ，多工作面平行作业 ，因而缩 短了回采作业循环时问 ，提高 了劳动生 产率，采场生产能力可达 1 9 t ／ a，可以满足矿山生产的要求． 4 结论 围岩 不稳 固的急倾斜极薄矿脉在黄金矿 山占有较大的 比重 ，通常采用干式 充填法和削壁 充 填 法开 采． 但 由于这两种方法对 围岩 的稳 固程度 ，矿岩是 否易分离 等要求 较高 ，且工艺 复 杂 ，工人体力消耗太 ，因此 ，一些矿 山的实际指 标很 不理 想． 中山 沟金矿的极薄 矿脉 ，围岩 维普资讯 l 3卷 2期 全忠等 中山沟金矿采矿方法探讨 1 8 5 不稳 固 ，遇潮 易膨 胀片落 ，属 难采矿石．因此 ，解决 其开 采方法 问韪 已是 当务之 急 ． 上 向分 层水平工作面近顶 充填 法 和 连续分 区上 向分层选别 回采方案 就是 在现 场调查和实验 室 测试的基础上，提出的采矿方法改进方案．我们深信，通过实践的检验和不断完善，这两种 方 案可以解决 中山沟金矿 的采矿难题．而且，其成功 的经验也必将扩大 “ 削壁充填法 和 “ 干式 充填法 ”的适 用范围 ，从而取得更为广泛的经济效果． 参考 文献 1 崔墓文等 黄金矿山宴用手册 中国工人出版牡，1 9 9 0 2 季卫东等 二道 盘矿采幅控审 | 的研究 抗阳黄盘专科学校学掇 ． 1 9 8 4 1 An Appr o a c h t o M i ni ng M e t h o ds i n Zho ng s ha ng ou Gol d M i ne Qu a n Zk o n g，W a n g Da h a i Sh e n y s n g I n s t o f Go l d Te e h Cu i Li j u n，] qn Zh i g a n g Zh 0 “ g s h a “ g 0 u Go t d M i n e KEY W ORDS mi n i n g me t h o d，n e a r -- r o o f f i l l i n g，c o n t i nu o u s z o ni n g，Zh o n g s h a n g o u Go l d M i n e ABS TRACT Two mi n i n g me t h o d s t o s o l v e t h e mi n i n g p r ob l e ms i n Z h o n g s h a n g o u Go l d M i n e a r e p r o p o s e d{t h e u p wa r d--s t i c l n g n e a r -- r oo f f i l l i n g o n h o r i z o nt a l f a c e a n d t h e u p wa r d -- s l i c i n g r e s u e s t o p i n g o f c o n t i n u o u s o n i n g ． Th e t h e o r e t i c a l f o u n d a t i o n，p r o c e s s ，t e c h n 0 1 0 一 g i e s a n d f u t u r e a p p l i c a t i o n a l e d i s c u s s e d． Re c e i v e d O n M a r 1 9 ． 1 9 9 4 维普资讯