获各琦铜矿上向水平分层充填采矿方法的完善.pdf

第 6 4 卷第 4 期 有 色 金 属 矿山部分 2 0 1 2 年 7 月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 I ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 4 1 7 2 ． 2 0 1 2 ． 0 4 ． 0 0 4 获各琦铜矿上向水平分层充填采矿方法的完善 彭福 军， 朱天平 ， 王训 青 巴彦淖尔西部铜业有限公司， 内蒙古 巴彦淖尔 0 1 5 0 0 0 摘要 上向水平分层 充填采矿法 已在获各琦 铜矿成功 应用。通过近两 年的采矿 实践 ，发 现获各琦铜 矿深部 中段 C u I 矿体 中的矿岩较破碎 ， 若继续采用原有充填采矿法的采 场结 构参 数 ， 很难 满足正常生产 的需求 。因 此 ， 对 采场结构参数进行调整和完善 。通过分析对比各项技术经 济指标 ， 发现调整后 的上向水平分层充填采 矿法 的采场 结构参数更优化 ， 从 而为其 它矿 山提供借鉴 。 关键词 采矿 方法 ； 结构参数 ； 上 向水平分层充填采矿法 ； 经济指标 中图分类号 TD 8 5 3 ． 3 4 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 1 2 0 4 0 0 1 4 - 0 3 I mp r o v e me n t o f u p wa r d h o r i z o n t a l s l i c i n g a n d f i l l i n g mi n i n g me t h o d i n Hu o g e q i Co p p e r Mi n e PENG F u j u n，ZHU Ti a n p i n g，WANG Xu n q i n g B a y a n Nu r W e s t e r n C o p p e r Co ．，Lt d ． ，Ba y a n Nu r I n n e r M o n g o l i a 0 1 5 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t ．．Th e u p wa r d h o r i z o n t a l s l i c i n g a n d f i l l i n g mi n i n g me t h o d i s s u c c e s s f u l l y u s e d i n Hu o g e q i C o p p e r M i n e ． Th r o u g h t WO y e a r s mi n i n g p r a c t i c e ，i t i s f o u n d t h a t s o me o r e b o d y i n t h e Hu o g e q i Co p p e r M i n e mi d d l e Cu I o r e b o d y a r e b r o k e n ．I f t h e o r i g i n a l f i l l i n g m i n i n g me t h o d i s c o n t i n u e d t O b e u s e d ，i t ’ S d i f f i c u l t t O me e t t h e r e q u i r e me n t o f n o r ma l p r o d u c t i o n ．I n v i e w o f t h i s ，t h e q u a r r y s t r u c t u r e p a r a me t e r s a r e a d j u s t e d a n d p e r f e c t e d ．By a n a l y s i s a n d c o mp a r i s o n o f v a r i o u s t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c i n d i c a t o r s ，i t ’ S f o u n d t h a t u s i n g t h e a d j u s t e d q u a r r y s t r u c t u r e p a r a me t e r s o f u p wa r d h o r i z o n t a l s l i c i n g a n d f i l l i n g mi n i n g me t h o d a r e o p t i mi z e d ，wh i c h c a n b e r e f e r e n c e f o r o t h e r mi n e s ． Ke y WO r d s mi n i n g me t h o d；s t r u c t u r e p a r a me t e r s ；u p wa r d h o r i z o n t a l s l i c i n g a n d f i l l i n g mi n i n g me t h o d ；e c o no mi c i n di c a t or s 获各琦铜矿位于内蒙古巴彦淖尔市狼山山脉中 段北 麓 ， 从 2 0 0 9年 开 始 进 行 充 填 采 矿 方 法 试 验 ， 2 0 1 0年对矿山采矿方法进行优化 ， 将原浅孔 留矿法 优 化 为上 向水平 分 层 充 填采 矿 法 ， 并 成 功运 用 。但 是 在采 矿 的过程 中发 现部分 地段 的矿岩 节理裂 隙 非 常发 育 ， 采 场不 同程度 发生 垮塌 ， 给安全 生产 带来 很 大影响 ， 在类似地段若继续采用原有采场的结构参 数 ， 已经很难满足矿山安全生产 的需求。 因此 ， 需 要对矿化较均 匀 、 矿岩较破碎 、 节理裂 隙 发育较大地段的上向水平分层充填采矿法采场结构 参数进行调整 ， 结合矿山实际， 完善采场结构参数。 1 开采技 术条件 以 1 5 7 0 I n中段 3 ～8 线的 C u I 矿段为例 ， 矿体 作者简介 彭福军 1 9 8 6 一 ， 男 ， 助理工 程师 ， 地质专业 ， 从事矿 山采 掘技术计划的编制工作 。 呈 层状 、 似层状 产 出 ， 走 向为近东 西 向 ， 向南 倾 ， 倾 角 6 O 。 ～8 O 。 。矿区主构造总体走 向为 8 0 。 ， 向南倾斜 ， 倾角 6 5 。 ～8 0 。 。地下涌水 量小 _ 1 ] 。铜 矿 体主 要赋 存 于石 英 岩 中， 品位 高 ， 厚 度 大 ， 硬 度 系 数 为 8 ～ 1 O 。 矿体上盘围岩主要 为云母石英 片岩 ， 下盘围岩主要 为千枚岩和黑云母 石英 片岩 ， 矿化 均匀， 平均含铜 1 ． 8 5 ， 地表不允许陷落， 该 矿段下盘 的 1 提升运 输系统必须保护， 采空区必须充填。 2 结构参数优化方案比较 根据该矿段矿化较均匀、 矿岩较破碎 、 矿体水平 厚度大以及采空区必须充填等开采技术条件。选用 上向水平分层充填采矿法这一总体原则不变。由于 原有 采场 面积较 大 ， 且 充填采 场上 盘经 常垮塌 ， 在铜 市 场价格 较 高的市 场 条件 下 ， 初 步 选 出 点柱 式 采 场 结 构参数 方案 和两步 回采 采场结 构参 数方 案 。 具体方案如下 第 4期 彭福军等 获各琦铜矿上向水平分层充填采矿方法的完善 1 5 1 方案一为点柱式采场结构参数方案 。中 段 高 度 6 0 m， 矿房 长度 4 6 m， 问柱宽 度 4 m， 矿 体 的 水平厚度为矿房宽度 ， 分段高度 1 0 m， 在采场 内按 1 5 m1 5 m 的网度 留 1 ～2个点柱 ， 采场里面的废 石都 留成 点柱 或 条柱 。采 用脉 内外 联 合 采 准 ， 在 矿 体下 盘布 置一 条采 区斜 坡 道连 接 各 分 段 平巷 ， 再 布 置一条采场联络巷连接采场各分层 ， 采场 中央布置 一 条 充填 回风 井 ， 脉 外布 置脉外 溜矿 井 ， 采场 内架设 直径为 2 m的脉 内溜矿井 ， 并再架格筛 。第一层设 计采 高 5 ． 3 m， 以后 每个分 层 回采 3 ． 3 r n ， 第 一 分 层 以 1 4的灰砂 比充填 下 部 3 m， 以后 分 层下 部 2 ． 5 m采用 1 1 2的灰砂 比， 并充填一定比例 的废石 ， 上 部 0 ． 5 m 依然 采用 1 4的灰砂 比_ 6 。 使用 0 7 6 5 5凿岩 机 配 4 0 mm“ 一 ” 字 型钻 头凿 岩 ， 采 用 隔一 采 一 间 隔 式 回采 ， 采 场 顶 板 用 光 面 爆 破 ， 采 用铲 运机 出矿 。该 方 案 在获 各 琦 矿 前期 的充 填采场做出了很大的贡献 ， 尤其是在 以 1 4 5 0 m 中 段 0 7 0 2 1采场为典型代表的采场运用非常成功 。该 类 似采场 的 特 征 为 有 多 条 厚 度 3 m 以上 的夹 石 ， 矿体 水平 厚度 一般 在 2 O r n以 下 ， 矿 房 品位 与 整 个 中段 品位 相 比较 低 。实 际 采 矿过 程 中 ， 把 这 些 夹石 留作永久的点柱或条柱 ， 既减少了留设矿石点柱和 部 分 间柱 带来 的矿 石 损 失 ， 还 减 少 了 因采 下 夹 石 而 造 成 的贫 化影 响 。 ’ u 3 线 4 线 5 线 线 J 线 ／ 】 I 。 ] 。 二 J L ／ ， 一 __ 图 1 1 5 8 0 m 分 段 3 ～8线 平 面 图 Fi g ．1 Pl a n e g r a p h o f 3 ～8 l i ne i n 1 5 80 m s e c t i o n 2 方 案二 为两步 回采的采 场结 构参数 方 案 。中 段高度 6 0 m， 矿房和矿柱宽度各为 1 0 m， 矿体的水 平厚 度 为 矿 房 矿柱 的 长 度 。采 用 隔 一 采 一 两 步 回 采 ， 待矿 房 回采 到 一 定 高 度 后 初 步 确 定 为 两 个 分 段 再 回采相邻 的矿 房 。一 步 回采 的矿 房 内不 留设 矿石 点 柱 ， 二 步 回采 矿 房 时 ， 根 据采 场 情 况 ， 在 保 证 安 全 的前提下 ， 可 适 当留设小 尺寸 矿石 点柱 。 采用脉内外联合采准 ， 在矿体下盘布置一条分 段 平巷 ， 再 布 置 一 条 采 场 联 络 巷 连 接 采 场 各 分 层 。 相 邻 的一步 回采 的两个 采 场 ， 见 图 1 ， 实 际 采矿 过 程 中 ， 采 用“ Y” 字 形 出矿 进 路 ， 前 期 共 用 一 条 出 矿 进 路， 靠近矿体部分再分岔 ， 分岔的前提条件是要满足 铲 运机 正 常出矿 和压 矿 的需求 。采场 中央 布置 一条 充填 回风井 ， 一 步 回采 的 矿 房 的充 填 天 井 放 在二 步 回采相邻 的矿 柱 中， 以节 省充填 天井 的个 数。在 1 6 2 0 m分段时 ， 相邻的充填天井联络巷采用近“ L ” 形联络进路 ， 以节省充填联络巷的工程。初步统计 ， 仅在 1 5 7 0 m 中段 3 ～8线地段 ， 相邻充填天井采用 “ L ” 形 联络 进 路 比采 用 两 条独 立联 络 巷 能节 省 3 5 0 m 的 工程 ， 节 省 费用约 9 2 5 9 2 5元 。 一 步回采矿房的充填与方案一相 同 脉外布置 脉外 溜 矿井 ， 采场 内靠 近 中段 运 输 穿 脉 的采 场架 设 直径为 2 m 的脉 内溜矿井 ， 并再架格筛 ， 采 用脉内 与脉外联合出矿 ， 第一层设计采高 5 ． 3 m， 以后每个 分 层 回采 3 ． 3 m。二 步 回采 的矿 柱第 一 分 层 以 1 4 的灰 砂 比充填 下部 3 m， 以后 分层 下部 2 ． 5 m 采 用 全 尾砂 充填 和废 石充填 ， 上部 0 ． 5 m 依然 采 用 1 4 的灰砂 比。 3 技 术经济分析 两个方 案 的主要 技术 经济指 标见 表 1 。 从表 1可以看 出， 方案一的生产效率指标 和采 切指标较好 ， 但是采用方案一时， 在 C u I 矿体 中， 同 时采出矿的采场一般为 5个 ， 而采用方案二时 ， 由于 其采场尺寸小 ， 在 C u I 矿体中， 同时采 出矿 的采场可 以增 加 到 1 O 个 以上 ， 因此 ， 可 以通 过 增 加 采 场个 数 有 色 金 属 矿山部分 第 6 4 卷 璧 力 的 不 足 。 另 外 ， 方 案 二 的 损 失 指 标 5 结 论 与 建 议 远 远 优 于 方 案 一 。 ⋯⋯ ～ 表 1 主要技术经济指标 Ta bl e 1 M a i n t e c hni c a l a nd e c o n o m i c i nd i c a t o r s 4 综合分析 比较 从 安全 生 产方 面 分 析 ， 由 于方 案二 的采 场面 积 减小 ， 只有方 案 一 的 i ／ 5 ， 因此 ， 方 案 二 单 个 采 场 回 采一个分层的循环周期以及暴露面积都远远小于方 案一， 其安全系数也就远远高于方案一 。 对 方 案 一 和方 案 二进 行详 细 的技术 经 济 分析 ， 具体参数见表 2 。从 表 2中可以看 出， 采用方 案二 比方案一的经济效益高 5 ． 7 8 。 表 2综合经济效益分析 Ta bl e 2 Compr e he n s i v e e c on o mi c be ne f i t a na l y s i s 备注 本次 以某 中段 3 ～8线 C u I 矿体为例进行 比较分析 根据 1 5 7 0 m 中段 3 ～8线矿段的设计 ， 计算 出 两个方案 的生产能力 、 采准工程量、 矿石回采率 、 精 矿产量 、 劳动生产率 ， 以及每吨矿石 的采选成本 、 盈 利额、 生产安全系数等项 ， 逐项分析对 比， 最后综合 权衡 结果 ， 确 定选 择方 案二 。 使用上 向水平分层充填采矿法 回采铜矿体时， 由于工作人员与采出矿设备一直要暴露在采场的顶 板 之下 ， 所 以必须要 加强 采场顶 板 的管 理 ， 加 大 支护 力 度 ， 如 采用 锚 杆 支 护 和 锚 索 支 护 等 ， 以 保 证 作 业 的安 全 。 采矿实践证明， 在相同的矿岩结构条件下 ， 采场 顶板塌落的频率与采场暴露的时间成正 比， 因此必 须采用强采强出强充 ， 以尽可能地减少单个采场的 采矿 循环周 期 ， 减 少采 场 顶 板 的暴 露 时 间 。鉴 于 采 场宽 度 只有 1 0 m， 采 场 顶 板 除必 须 采 用 光 面 爆 破 外 ， 还要尽 量压 成微拱 形 ， 并 严格 控制采 高n ] 。 由于采切 比增加 ， 采切工程量增大 ， 因此 ， 除 了 要 尽量 优化采 切设计 外 ， 还要提 前做 好采 切工作 ， 尤 其 是要 提前做 好第 一分 段和最 上分 段 回风巷 的采 切工作 ， 中间各分段采切可以放缓 ， 待第一分段具备 废石 充填采 场 时 ， 再开 始对 中间各 分段做 采 切 ， 以便 尽可能把采切废石引入到采场充填 。 随着矿 山开采 的进行 和企业 的发展 ， 完 善充填 采 矿方法是矿山降低生产成本 、 提高企业经济效益的基 本途径之一。通过对矿体赋存条件和开采技术条件 的不 断揭露 以及铜价格 的不 断变化 ， 来 动态地 确定最 符合 矿 山实际情况 的采矿方法和采 场结 构参数 。 参 考 文 献 [ 1 ] 北京西蒙矿产勘查有限责任公司 ．内蒙古 自治 区乌拉特后旗霍 各乞矿区一号矿床深部铜多金属矿详查报告[ R ] ．北京， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 兰州有色冶金设计院有限公 司 ．内蒙古获各琦矿 区一 号矿床 铜矿充填设计方案[ R ] ．2 0 0 7 ． [ 3 ] 陈云鹤 ．我 国铁矿应 用充填法 开采提 出的 问题E J ] ．金 属矿 山 ，2 0 0 0 9 5 - 6 ． [ 4 ] 彭福军， 朱 天平 ．获各 琦铜矿矿房 回采方案 优化 比较 __ J ] ．有 色金属 矿山部分 ，2 0 1 1 ， 6 3 3 6 - 7 ， 2 4 ． I- s ] 张春芳 ．1 4 一 5 矿体胶结 充填采矿法 矿房矿柱合 理尺寸 的 探讨[ J ] ．云锡科技 ，1 9 9 2 1 l 1 2 O ． E 6 ] 赵 勇， 张 花 ， 张兆林 ， 等 ．上向分层胶结 充填采矿法在候庄 矿 区的应用E J ] ．山东冶金 ，2 0 0 6 ， 3 7 3 3 7 3 9 ． [ 7 ] 周科平 ， 古德生 ．安庆铜矿尾砂胶结充填灰砂配 比的遗传优化 设计 E J ] ．金属矿山 ， 2 0 0 1 7 1 1 - 1 3 ． E 8 ] 崔茂金 ．上向分层胶结充填采场顶板稳定性分析 [ J ] ．有色金 属 矿山部分 ， 2 0 0 9 ， 6 1 6 5 1 - 5 5 ． [ 9 ] 白军全 ．金属地下矿 山采场顶板管理的几点经验 [ J ] ．有色金 属 ， 2 0 0 7 ， 5 9 3 9 5 9 6 ． E l o ] 霍红亮 ， 代建清 ， 苏兆仁 ， 等 ．获各琦铜 矿一号矿床 三维地应 力场测量及分布规律研究[ J ] ．有色金属 矿 山部分 ，2 0 1 1 ， 6 3 5 6 3 6 6 ． [ 1 1 ] 张天贵 ．古采 区充填砂采矿方法 的探讨[ J ] ．有色金属 矿 山 部分 ， 2 0 0 2 ， 5 4 5 5 - 6 ． [ 1 2 ] 邓 建 ， 李夕兵 ， 古德生 ．无问柱连续采 矿法矿段 回采的地压规 律与控制技术[ J ] ．中国有色金属学报 ， 2 0 0 1 ， 1 1 4 6 6 6 6 7 0 ．