急倾斜极薄矿脉采矿方法优选研究.pdf

I s S N 1 6 712 9 0 0 CN 4 31 3 4 7 ／ T D 采矿技术第 1 0卷第 3期 Mi n i n g T e c h n o l o g y ，Vo 1 ． 1 0， No ． 3 2 0 1 0年 5月 Ma y 2 0 1 0 急 倾 斜 极 薄 矿 脉 采 矿 方 法 优 选 研 究 张伶年 ， 尹彦波 1 ． 桃江久通锑业有限责任公司， 湖南 桃江县4 1 3 4 0 0 ； 2 ． 长沙矿山研究院， 湖南 长沙4 1 0 0 1 2 摘要 结合板溪锑矿矿床特征 ， 采用方案技 术比较、 综合经济比较和模糊综合评判三种 技术方法比较优化选择采矿案 ， 确定 了上向水平分层废石充填采矿法为矿 山开采的最优 采矿方法 ， 并在生产实际中得到 了应用， 取得 了良好的技术和经济效果。 关键词 采矿方法选择； 上向水平分层废石充填采矿法； 急倾斜薄矿脉 桃江久通锑业有限责任公司 原桃 江县板溪锑 矿 所开采矿体为急倾斜薄矿体， 有用矿物为辉锑 矿。矿体具有倾角陡、 厚度小 、 品位较高； 矿体及 围 岩节理裂隙较发育、 尖灭再现 常见 ； 矿岩分界明显 ， 较易于分离 ； 矿体与上下盘围岩一般有断层面相隔、 埋藏深度大等特点。原采用 留矿法 回采 ， 常出现矿 石放不下等问题， 后改为硐室取石的干式充填法回 采。由于每次爆破后有大量品位很高的粉矿落入充 填料中， 其金属损失量约为 1 5 ％左右 ， 且采 场生产 能力小 ， 采矿效率低 、 贫化大、 成本高， 采场作业劳动 强度大 ， 同现代采矿技术相 比， 在采矿工 艺、 采矿效 率 、 采矿经济技术指标等方面 ， 尚存在进一步改进和 完善的空间。 l 采矿方法优选 根据研究矿体赋存条件 ， 初步拟定采矿方法方 案为 硐室取石充填采矿方法 方案 I ； 上 向水平 分层废石充填采矿法 方案 Ⅱ ； 砌柱电耙 留矿采矿 法 方案 Ⅲ ； 削壁充填采矿法 方案I V 。 从板溪锑矿矿体开采技术条件 、 矿 山现有技术 装备现状和矿山生产实际 出发 ， 制定本采矿方法方 案应遵循的基本原则是 安全原则 ； 高效原则 ； 低贫 损原则 ； 低成本原则 ； 工艺简单。 为优选适宜的采矿方法 ， 从技术比较、 综合经济 比较以及模糊综合评判三个方面进行了方案优选。 1 ． 1 采矿方案技术比较 上述初选的 4个采矿方案 ， 在桃江久通锑业有 限责任公司开采矿体赋存 条件下 ， 都是 可以实现的 技术方案 ， 各方案技术经济指标及其优缺点见表 1 。 综合表 1 所列各方案的技术经济指标及优缺点 可以看出， 各方案从优到劣的排序可列为方案 Ⅱ、 方 案Ⅳ、 方案 I 和方案 Ⅲ， 其 中方案Ⅲ由于矿体具有氧 化结块 的趋势 ， 如采下矿石存贮时间过长 ， 易引起结 块而影响重力放矿。 表 1 各方案技术比较 方案序号 t／ d 千 m 采 ／k t 比 优点 缺点 力秉厅。亨 力 率 ％ 率 ％ 工班 本 元／ I 仉息 猷息 1 ． 2 采矿方案综合经济比较 为全面、 准确衡量各方案 ， 对各个方案进行了综 合经济 比较 。在经济 比较中， 采用和参照矿山现 阶 段各项作业成本和相关方案的技术经济指标为计算 采矿技术 依据 ， 以 1 0 0 0 t 地质储量和含锑品位 1 5 ％为计算基 准 ， 考察各方案 的最终经济效果 。各采矿方案综合 经济比较见表 2 。 从表 2可知 ， 以单位采 出矿石所获利润和单位 地质矿量所获利润作 为衡量指标 ， 各方案从优到劣 的排序可列为方案 Ⅳ、 方案 Ⅲ、 方案 Ⅱ和方案 I。 表 2 各方案综合经济指标 比较 方案 矿块矿石 采矿损失 采矿贫化 采 出矿石 采矿直接成 矿山生产规 单位矿石管理 单位矿石综合 精矿金属产品销售总产品总利 序号 储 量 t 率 ％ 率 ％ 量 t 本 元／ t 模 t ／ d 费用 元／ t 成本 t ．／ t 含量 t 收入 万元 润 万元 1 ． 3 采矿方案模糊综合评判 为了全面准确地评价各方案 ， 达到最优化 的目 标， 考虑到选择采矿方法需要考虑的 因素很多是不 定量因素 ， 具有模糊性 ， 因此 ， 采用模糊数学理论对 各方案进行分析和综合评判是比较合理 的。 根据桃 江久通锑业有 限责任公 司的具体情 况， 最佳采矿方法 A主要考虑以下几个因素 安全因素 B。 、 经济 因素 B 、 资源 因素 、 效率 因素 。各层次诸 因素间 的关 系见 图 1 。各分指标 C 。 、 C 2 、 C 3 、 C 4 、 C 、 C 、 C 、 C 。 对总 目标 A的权重分 配值可 由表 3计算求得。 最优采矿方法A 安 全 因 素 B l I I 经 济 因 素 I l 资 源 因 素 l I 效 率 因 素 B 茎 I l l }萎 l l囊 l l 图 1 采矿方法选择层次结构 表 3 因素权重 W值的计算 采 矿 工 效 c 7 由表 3可知 ， 0 ． 4 6， 0 ． 0 5 ， 0 ． 0 9， 0 ． 0 2 ， 0 ． 0 2 ， 0 ． 1 0 ， 0 ． 2 1 ， 0 ． 0 5 。 由初选结果可知， 决策论域 { 方案 I， 方案 Ⅱ， 方案 Ⅲ、 方案Ⅳ } ， 影 响采矿方法选择的主要 因素集 合为 V { 顶板安全 c 。 ， 通风条件 C ， 采矿成本 c ， ， 采切比 C ， 损失率 c ， 贫化率 c ， 采矿工效 C ， ， 生产 能力 C 。 } 。上述各因素 中定量指标参考本矿和国内 外类似矿 山选取 ， 定性指标则由专家按最差 、 差 、 较 差 、 中等、 较好 、 好 、 最好等 7个标准进行评 比， 各方 案主要因素指标见表 4 。 表 4 各方案主要 因素指标 方案序号 顶板安全性 通风条件 采矿成本 元／ t 采切 比 m ／ k t 为具有可比性 ， 首先需要对表 4中的数量指标 去量纲化 ， 之后构成一个评价矩阵 R R 0． 5 0． 8 0． 2 5 0． 5 8 1 1 0． 2 3 0．1 4 运用加权平均模型 ， o 对各方案进行评 价 ， A 。 R， 计算结果为 A 0 ． 4 4 1 ， 0 ． 5 8 8 ， 0 ． 8 3 7， 0 ． 5 0 2 用模糊数学方法计算得出方案 I、 方案 Ⅱ、 方案 Ⅲ、 方 案 Ⅳ的 评 价 特 征 值 分 别 为0 ． 441、 0 ． 5 8 8、 下转第 5 8页 ● 0 0 0 0 M 0 0 0 会 0 ● ● 0 O O 5 8 采矿技朱 针对片帮主要措施为喷浆 、 砼支护和木支护。 3 结 论 1 武山铜矿北矿带地压显现特征主要表现为 顶板充填体开裂、 下沉、 冒落和片帮。 2 顶板充填体开裂多见于大断面回采分条 ， 横向裂隙多于轴向裂隙 ， 对策有加强支护 、 控制断面 跨度 、 加大 回采强度和采取控制爆破及保证假顶养 护时间等。 3 顶板 冒落主要发生在 “ 楼板矿” 、 充填体端 部和充填事故停机形成的充填体薄层。 4 回采分条侧帮矿岩易片帮时， 易导致顶板 充填体下沉破坏 。 5 片帮主要出现在破碎岩体 、 处于高应力状 态的三角点 。对策主要为木支护 、 素喷和砼支护。 上接第 3 O页 0 ． 8 3 7 和 0 ． 5 0 2 ， 根据最大隶属度原则可以得出优势 方案的排序为方案 Ⅲ、 方案 Ⅱ、 方案 Ⅳ和方案 I， 方 案Ⅲ在模糊评价中具有优势。 2 采矿方法方案确定 各方案经过技术 比较 、 综合经济 比较和模糊数 学综合评判 ， 对各方案所能达到的技术经济指标和 固有优缺点进行 了较为系统 、 深入细致的分析 。方 案技术比较 方案 Ⅱ显示出一定的技术和经济优势 ， 一 是表现在采场生产能力 、 采矿损失率 、 采矿贫化率 和采矿直接成本的综合优势上 ， 二是在井下就地消 化了掘进废石 ， 特别是采场以上 中段产生 的废石可 以不经提升直接进入采场充填 ， 将大大减少井下废 石的提升运输费用 ； 方案 Ⅲ则 由于其矿石具有氧化 结块趋势 ， 留于采场 中的矿石可能产生结块而影响 矿石的最终放出。综合经济 比较 ， 方案Ⅳ和方案 Ⅲ 显示出一定的综合优势 ； 方案 Ⅱ次之。模糊数学综 合评判 方案 Ⅲ显示出综合优势， 它的特点是生产能 力大 ， 采矿成本低 ， 但在采切 比、 采矿损失率和采矿 贫化率方面最差 ， 在采场宽度小于 1 IT I 的采场 中用 电耙出矿也存在一定的难度 ， 采空 区不能得到及时 处理， 该方案显示具有综合优势， 与综合评判模型的 设计不无关系； 其次为方案 Ⅱ。 综上所述 ， 综合三个 比较环节的结果 ， 方案 Ⅱ应 是所有方案中的最佳方案， 其次是方案Ⅳ， 方案 I 最 差， 即新拟定采矿方案均 比矿山在用采矿方法具有 参考文献 [ 1 ] 安全与健康 编辑部． 2 0 0 6年全国非煤矿 山事故分析[ J ] ． 安 全与健康 ， 2 0 0 7 ， 7 ． [ 2 ] 陈一洲 ， 谢 贤平． 非煤 矿 山 伤亡 事 故统 计 方 法及 预 防措 施 [ J ] ． 安全 ， 2 0 0 7， 1 1 2 9～3 1 ． [ 3 ] 刘 同有 ， 等． 充填采矿技术 与应 用 [ M] ． 北京 冶金工业 出版 社 ， 2 0 0 1 ． [ 4 ] 赵奎． 矿山岩石力学若 干测试技 术及 其分析 方法 [ M] ． 北 京 冶金工业出版社， 2 0 0 9 ． 5 ． [ 5j 金解放 ， 赵奎， 刘 明松 ， 等． 点荷载作用下岩石记忆效应试验 研究 [ J ] ． 矿业研究与开发 ， 2 0 0 8， 2 8 2 1 8～2 0 ． [ 6 ] 赵康 ， 贾群燕 ， 赵奎 ， 等． 岩石端部效应对其声发 射影 响的 数值模拟研究 [ J ] ． 矿业研究 与开发 ， 2 0 0 8 ， 2 8 1 l 3一l 5 ． [ 7] 金解放 ， 赵奎， 王 晓军 ， 等． 岩石声发射信号处理小波基选择 的研究[ J ] ． 矿业研究与开发， 2 o o 7， 2 7 2 l 2一l 5 ． 收稿 日 期 2 0 1 00 3 2 2 作者简介 赵奎 1 9 6 9一 ， 男， 安徽六安人， 教授 ， 博士， 第 六届 中国有色金属学会采矿学术委员会委 员， 主要从事岩土 工程教 学与研 究工作 ， E m a i l y g l m f _ z k 1 6 3 ． c o m 。 优势， 方案 Ⅱ表现更为突出。因此 ， 确定上向分层废 石充填采矿法为最佳采矿方法。 3 结 论 从桃江久通锑业有限责任公司的生产实际和板 溪锑矿床急倾斜极薄矿脉的开采技术条件出发 ， 经 过方案拟定 、 方案技术比较、 方案综合经济比较和模 糊数学综合评判 ， 最终确定方案 Ⅱ即分段上向分层 废石充填采矿法为所有方案中的最优方案。该采矿 方法的采场生产能力相对较大 ， 采准布置简单 ， 采切 工程量少， 采矿损失少、 贫化低 ， 采矿效率较高， 采矿 成本较低 ， 使用设备简单 ， 不需另外增加设备投资， 对矿体厚度的适应能力较强 ， 能容纳大量的井下掘 进废石 ， 采空区可以得到及时处理 ， 这些因素的累积 形成了该方法的综合优势， 如计入采场废石充填所 降低的废石排放成本， 则其经济优势更为突出。 参考文献 [ 1 ] 邱仁文． 硐室取石充填 法在板 溪锑矿的运 用 [ J ] ． 采 矿技术 ， 2 0 0 1 ， 1 3 2 5 ， 2 7 ． [ 2 ] 肖木恩． 模糊数学在采矿方法选择中的应用[ J ] ． 矿业研究与 开发 ， 2 0 0 3 ， 2 3 1 1 5～l 7 ． [ 3 ] 杨德全 ， 周 国庆 ， 侯克鹏， 等． 采矿方法选择及其数值模拟研究 [ J ] ． 采矿技术， 2 0 0 9， 9 3 1 2～l 4 ． [ 4 ] 晏廷玺． 松树脚 分矿 中厚 缓倾 斜矿 体采 矿方 法 的模糊 优 选 『 J ] ． 采矿技术 ， 2 0 0 9， 9 3 1 0～1 1 ， 1 4 ． 收稿 日期 2 0 1 0 0 22 5 作者 简介 张伶 年 1 9 7 1一 ， 男， 湖南桃 江人 ， 工程 师 ， 主要 从事采矿工程技 术工作 ， E m a i l 6 7 2 0 6 7 2 7 6 q q ． c o rn。