桂北某铀矿采矿方法的优化改进.pdf

第 3 3卷 第 4期 2 O 1 4年 1 1月 铀 矽 冶 URA NI U M M I NI NG AND M ETALLU RGY Vo1 ． 3 3 NO ． 4 Nov ． 2 0 I 4 桂北某铀矿采矿方法的优化改进 朱全 政 ， 谭 忠银 ， 匡正平 ， 刘再道 中核韶关锦原铀业有 限公 司， 广东 韶关 5 1 2 3 2 9 摘要 针对桂北某 铀矿在采用分层分段进路法 回采 矿体时存 在 的采场通 风效果 差、 采 掘原材料 消耗 较大等 问 题 ， 根据矿体 赋存条件 ， 对 回采方法做 了优化 改进 ， 即采用 上向水平 分层干式充填法 回采矿体 。实践表 明 ， 采场 平均生产能力 比原 回采方法提 高了 1 5 t ／ d ， 原材料 消耗有所下降 ， 采场本质安全度 明显 提高。 关键词 铀矿 床 ； 充填采矿法 ； 采矿工效 ； 回采工 艺 ； 优化 中图分类号 T D 8 6 8 ． 3 4 文献标 志码 A文章编号 1 0 0 0 8 0 6 3 2 0 1 4 0 4 0 1 7 5 0 3 d o i 1 0 ． I 3 4 2 6 ／ i ． c n k i ． y k y ． 2 0 1 4 ． O 4 ． 0 0 i 桂北 某铀 矿 于 1 9 9 7年 开 始 建 设 ， 1 9 9 8年 建 成并 开 始试 生 产 ， 设 计 的开 拓方 式 为平 硐一 溜 井方 式 。之后 经 过对 矿井 多次 整改 ， 其 开拓 、 矿岩 运输 提 升 、 排水 及 压风 等 系统得 以完善 ， 可基 本满 足采 掘 生产需 要 的条 件 。 回采 采 用 分层 分 段 进 路 法 。 由于在 生产 中分 层分 段进 路法 暴露 出诸 多安 全 问 题 ， 这种 方 法 已不能 满足 安全 生产 的要 求 。此外 ， 这 种采 矿 方 法 还 存 在 采 掘 原 材 料 消 耗 较 大 的 问 题 。因此 ， 必须 对 回采工 艺进 行优 化改 进 。 上 向水 平 分 层 干 式 充 填 法 具 有 矿 石 损 失 率 小 、 资源回收率高、 经济效益好， 采场通风 、 安全防 护 条件 好 ， 能有 效地 控制 地压 ， 有 利于维 护 地表 生 态环境 ， 利用废石充填可减少地面环境污染等优 点 1 ] 。因此 ， 笔者结合该矿体赋存特征及开采条 件 ， 对 矿石 回采工艺 进行 优化 ， 提 出将 原分 层分 段 进 路法 改 为上 向水 平 分 层 干 式 充 填 法 ， 以改 善 该 铀矿 目前井下采场的作业环境 ， 提高采矿工效和 本 质 安全 度 。 1 矿床地质情况 I ． I 矿体 特征 I 矿体产出部位和产状 。该矿床共有 1 0 1 个 矿体 ， 分 布 于北 起 8 4 勘 探 线 ， 南 至 3 3 勘 探 线 ， 全长 2 4 0 0 IT I ， 宽 3 0 0 m， 矿 体虽 然成 群 出现 ， 但 均 呈 断续分 布 。矿体 的产状 基本 与构 造带 的产 状一 致 ， 可分为 2组 走 向 1 5 。 ～3 5 。 ， 倾向南东 ， 倾角为 7 O 。 ～ 7 8 。 ； 走 向 0 。 ～ 1 0 。 ， 倾 向南 东 ， 倾 角 一 般 为 7 O 。 ～ 78 。 。 2 矿体规模 。矿 区内矿体大小不 等， 大矿体 少 ， 小 矿 体 多 。2 0 t以 上 较 大 矿 体 虽 然 只 有 1 7 个 ， 但其储量却 占总储 量的 7 8 ； 中小矿体虽 多 达 8 4个 ， 但 储 量 却 只 占总储 量 的 1 2 。矿体 沿 走 向长 度一 般 为 4 0 2 7 8 m， 倾 向长度 为 5 0 4 7 3 m， 厚 度变 化较 大 ， 大 多为 l m 左 右 ， 最厚 为 6 ． 4 0 m， 平均 厚度 为 I ． 2 3 m， 平均 品位 为 0 ． 2 3 1 。 3 矿体形态 。矿体大多数为脉状 、 扁豆状 、 透 镜状和扁平状 ， 呈锥形和楔形尖灭 ， 并有分枝复 合 、 尖灭再现 的现象 。矿体赋存部位 、 富集程度、 规模 、 形态 、 产状等要素， 主要受构造控制 。 I ． 2 矿 床 开采技 术条 件 矿体 与 围岩 的稳 定性 较 好 ， 矿体 倾 角 为7 O 。 ～ 7 8 。 ， 矿石 较致 密坚 硬 ， 稳定 性好 ， 除 了局部 破碎 需 支护外， 一般不需要支护 。 主要技 术参 数 如下 矿石 密 度 为 2 ． 5 3 t ／ m。 ， 矿石 松散 系数 为 1 ． 5 O ， 硬度 系数 为 8 ～1 2 ； 矿 石 自 然安 息角 为 3 8 。 ， 铀 镭平 衡 系数 为 0 ． 9 9 ， 平 均 射气 系数 为 1 3 ． 9 。 2 分层分段进路法简 介 2 ． 1 回采 工艺 以 I 2 8 0 m 中段 0 2采场 为例 ， 其 回采工艺 为探矿巷道～天井探矿一架设漏斗一从下到上每 收稿 日期 2 0 1 4 ～ 0 5 0 4 作者简 介 朱全政 1 9 8 3 ～ ， 男 ， 青海乐都人 ， 工程师 ， 主要从事 铀矿 山采 矿技 术及矿山管理工作 。 1 7 6 铀矿 冶 第 3 3卷 隔 2 ． 5 m 沿 矿 体 切 割一从 最 高 分 层 逐 层 爆 破 回 采 一 出矿 。0 2采 场分 层切 割后纵 剖面 图见 图 1 。 2 3 1 4 2穿脉； 2 一O 一 2沿脉 ； 3 4 4穿脉 ； 4 一O 一 2天井 5 一主穿脉 ； 6 一 溜矿井 ； 7 一O 一 6小穿脉 ； 8 一人行井 ； 9 一小穿脉 ； 1 O ～3 2小穿脉 ； 1 1 一 溜矿井 ； 1 2 一沿脉 。 图 1 0 - 2采场分层切割后纵剖面图 2 ． 2 存在 的 问题 在矿 山实 际生 产 过 程 中， 发 现该 采 矿 方 法 存 在 以下 主要 问题 1 每个分 层 均要进 行切 割 ， 采 矿 效率 较低 ， 采 掘原 材料 消耗 较 大 ； 2 进 路 回采 时 ， 采场通风效果差 ； 3 部分采场未形成 2个安全出 口， 不 符合 安全 生产 要求 ； 4 采 场 自上而下 放楼 板 时 ， 采 场空 顶 高度大 ， 片 帮 冒顶 事故 隐患较 难发 现 和排 除 ， 存 在 的安全 隐患较 大 ， 且安全 生产 管理 较 困难 ； 5 采场结束后形成的采空区未处理 ， 对采场 周边的矿体开采时存在安全隐患。 3 上 向水平分层干式充填法 的应用 2 o 1 3年初 ， 该 铀矿 开始 采用 上 向水平 分 层 干 式充 填法 回采 矿体 。 采场回采顺序是按水平分层工作面 自下而上 进 行 的 。对 上 下盘 互 为 平 行 的矿 体 ， 应 先 采 上 盘 矿体 ， 后采 下盘 矿体 。如果 同时 回采 ， 应保 持上 盘 矿体的回采工作面超前下盘矿体 回采工作面 3 ～ 4个分 层 。 上 向水 平分 层干 式充 填法示 意 图见 图 2 。 3 ． I 采场构 成 要素 上向水平分层干式充填法标准采场构成要素 见表 1 。 1 一充填井 ； 2 一顺路井 ； 3 一切割平巷 ； 4 一沿脉平巷 ； 5 一溜矿井； 6 一穿脉平巷 。 图 2 上 向水平分层干式充填法示意 图 表 1 标准采场构成 要素 3 ． 2 采 准切割 采 准工作 包括 掘进 穿脉平 巷 、 沿脉平 巷 、 溜矿 井、 人行溜矿井 双格天井 及通风 并作为充填 井 ， 再从沿脉巷上掘脉内天井 ， 贯通上下 中段。根 据各个矿体位置 ， 先从中段脉外运输平巷掘进穿 脉 到达矿 体 ， 后掘进 沿脉 平巷 ， 依矿 体赋 存标高 位 置 决定采 场底 柱是 留 自然 底柱 还是 构筑砼 人工 底 柱 。如果 留 自然底柱 则从 沿脉 平巷 向上 掘进溜 矿 井及采场 中间向上掘进 回风井 ， 并在采场底柱上 拉 出矿体 底部 一层作 业 空间 如 图 2所示 。如果 构筑采场砼人工底柱 ， 则在矿体底部砌筑假巷 ， 切 割 工作是 在 沿 脉 巷 中直 接 扩 帮 、 挑 顶 ， 形 成 5 m 高拉 底空 间 ， 随后 架好 模 板 ， 用 C 1 5砼 浇 注底 柱 ， 当其达到强度后 ， 即可进行第 1个分层的 回采。 落矿前在假顶上铺 0 ． 8 m厚缓冲层 ， 防止砸坏假 巷拱 顶 。 3 ． 3 回采工艺 回采工艺为撬顶检查安全一凿岩一爆破一通 风一 采场 安全 检查及 安 全隐患 处理一 出矿一 物探 找 边一 架 设 顺 路 井一 充 填 料 充 填一 铺 设 厚 2 0 0 mi t t 砼浆 垫板 层一 编 录一 下 一循环 。 1 凿岩爆破。采场分层高度为 2 m， 采用两采 一 充 回采 工艺 。选 用 YS P - 4 5型凿岩 机 上 向凿岩 ， 第 4期 朱全政 ， 等 桂 北 某铀 矿 采矿 方法 的优化 改进 1 7 7 炮孔 深度为 2 ． 2 m， 炮 孑 L 直径 为 3 8 ～ 4 2 mm， 炮 孔 排距 为 0 ． 8 1“ 1“1 ， 孑 L 距为 0 ． 6 m。人工装药爆 破 ， 选用 2号岩石 乳化炸药 ， 导爆 管雷管起 爆落矿 。 2 采 场 出矿 。使 用 2 D J P - 1 5型 电耙将 崩落 矿 石耙运到溜矿井， 由溜矿井下 口安装 的 F Z C1 ． 8 ／ 0 ． 9 - 1 ． 5型振动 放矿 机将 矿石 放入 矿 车后外 运 。 3 采 场充 填 。采 场 出矿 后 进 行 物探 找 边 ， 查 清确认 分 层 围壁 无 矿 后 ， 架 设 顺 路井 和加 高 溜 矿 井 ； 然 后 进行 充填 ， 即使 用 2 D J P 一 1 5型 电耙 将 充填 料耙运至充填采空 区， 平场后在充填料上铺设一 层厚 2 0 0 mm 砼 浆垫 板 。 4 采 场 通风 。采 场主要 采用 矿井 通风 系统 风 流 通 风 ， 新 鲜 风流 经 过 脉外 运 输平 巷 进 人 穿脉 一 沿 脉一顺 路 井 人 行 格 一 采 场 分 层一 冲 洗 工 作 面一采场回风井 也是充填井 一上中段 回风巷 。 4 上 向水平分层干式充填法应用效果 4 ． 1 优化前 后 采矿 方法 主要技 术经 济指 标 优 化 前 后 采 矿 方 法 的 主要 技术 经 济 指 标 见 表 2 。 表 2 优化前后采矿方法主要技术经济指标 比较 采 矿 方 法 采 准 千 吨 比 ／ 切 割 千 吨 比 ／ 兰 至 m 。 k t m。 k t 炸药／ k g 雷管／ 发 硬质合金钎 头／ 个 钎钢／ k g p g j ／ m。 4 ． 2 应 用效 果分 析 1 分层分段进路法在采场每 2 ． 5 m 高就要 沿 矿体 进 行切 割 ， 而 上 向水 平 分 层 干 式 充 填 法 只 需 在采 场 底部 切 割后 即可 进 行 矿 石 回采 ； 上 向水 平分 层干 式充 填 法 与 分层 分 段 进 路 法 相 比， 采 准 千吨比由 1 5 m／ k t减小到 8 ． 7 7 m／ k t ， 凿岩设备 效率从 1 4 t ／ 台 班 提高到 4 8 t ／ 台 班 。 2 采 掘 原材料 消耗 较小 ， 节 约生 产成 本 。 3 充 填 法 随着 矿 体 的上 采 ， 能 够 及 时 对下 部 采 空 区进 行 充填 ， 能 够较有 效 地维 护 围岩 ， 减 少 围 岩的移动和防止大量 冒落 ， 降低采场空顶高度， 及 时 发现 并处 理顶 板松 石 。 4 充 填 法 采 场 均 形 成 了 2个 以上 的安 全 出 口， 矿 石 回采 时 ， 采场 通 风 效 果较 好 ， 安 全 生 产 管 理 难度 较小 。 5 可 利用 废石 、 尾矿 作 为充填 料 ， 从 而 减少 地 表 废 石量 。 6 可充分利用电耙等机械设备 ， 降低工人劳 动强 度 ， 提 高 工班 工效 。 5 结束 语 桂 北某 铀矿 采用 上 向水平 分层 充填 法 回采 矿 体 的 实践表 明 ， 该 方 法不 仅 可 改 善 采 场 的通 风 条 件 ， 减 少废 石对 地表 的污 染 ， 提 高采 场 的本质 安全 度， 而且 ， 除矿石贫化率外 ， 其他主要技术经济指 标均优于分层分段进路法。 参考文献 [ 1 ] 王 昌 汉． 铀 矿 床 开 采 [ M] ． 北 京 原 子 能 出 版 社 ， 1 99 7 97 ． I- z 1 新编采 矿设 计手 册 编 委会． 新 编采 矿设 计手 册 矿床开采卷 中[ M] ． 北京 中 国矿 业 大学 出版 社 ， 19 97 1 3 04 ． [ 3 ] 杨立志 ， 宋 丽霞 ， 李秦． 上 向水平分 层干式 充填法在 某铀矿 床中的应 用[ J ] ． 铀矿冶 ， 2 0 1 3 ， 3 2 1 1 0 1 2 ． [ 4 ] 马正位 ， 乔 登攀 ， 魏 学松 ， 等． 上 向水平 分层废 石 充 填 法在 东 大 山铁 矿 的应 用 [ J ] ． 有 色 金 属 矿 山 部 分 ， 2 0 0 9 3 3 - 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