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第 2 6 卷第 2 期 2 0 0 8 年 5月 中 国 锰 业 CHI NA S MANGANES E I NDUS TRY V0 1． 2 6 № 2 M 2 0 0 8 广西下雷锰矿区碳酸锰采矿方法实践及探索 唐秀伟， 吴子钧， 黎永杰 中信大锰矿业有限责任公司， 广西 南宁5 3 0 0 2 2 摘要 叙述了留矿采矿法在 下雷锰矿 区的应用。下雷锰矿 区根据矿体赋存条件， 对采矿方法进行 研 究分析， 使 留矿法不断地改进。通过 实践 ， 充分回收 了资源、 降低 了生产成本 ， 强化 了采矿 ， 获得 了良 好的经济效益， 对矿体赋存状态与下雷锰矿区相似的矿山具有现实指导意义。 关键词 碳酸锰 ； 采矿方法 ； 实践 ； 探讨 中图分类号 T D 8 6 1 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 24 3 3 6 2 0 0 8 0 2 0 0 4 40 4 广西下雷锰矿是 1 9 5 8年发现的， 累计探明锰矿 地质储量 1 ． 3亿 t ， 其中碳酸锰 1 ． 2 2 亿 t ， 氧化锰 9 5 1 万 t ， 是全 国最大的锰矿山。矿山 目前以露天开 采氧化锰为主、 小规模地下开采碳酸锰 为辅。随着 氧化锰资源的日益枯竭和碳酸锰在中信大锰锰业有 限责任公司 以下简称为 中信大锰 中得到广泛地 应用 ， 地下大规模 开采碳酸锰矿资源 已显得尤为迫 切。由于下雷锰矿区的碳酸锰矿体赋存状态的特殊 性 ， 其采矿方法的选择又成为制约采矿规模的关键 所在。近年来， 中信大锰尝试浅孔留矿法和中深孔 留矿法 开采碳 酸锰矿 ， 实践 中已取得 一些经 验和 成效。 1 下雷锰矿矿床特征及开采技术条件 矿区属沉积碳酸锰矿床， 近地表被氧化成氧化 锰矿 ， 深部为原生碳酸锰矿 。矿层赋存在上泥盆统 榴江组泥灰岩、 钙质泥岩、 硅质灰岩、 硅质岩等过渡 岩相 内。锰矿层共有 3层 ， 自下而上 为 I矿层 、 夹 一 、Ⅱ矿层、 夹二、 Ⅲ矿层， 其产状与围岩一致， 呈层 状产出， 层位稳定， 各矿层平均厚度为 层 1 ． 7 2 m 、 Ⅱ矿层 2 ． 3 6 m、 Ⅲ矿层 1 ． 6 8 m。Ⅲ矿层 的直接顶板 为硅质岩， 一般厚 0 ． 0 5～ 0 ． 3 m， 往上为硅质灰岩、 泥岩。 I矿层的直接底板为泥质灰岩、 夹泥质岩。 矿体倾角 6 0 。 ～8 o 。 ， 甚至陡立。矿体和直接顶、 底板较为稳固。 矿岩松散系数均为 1 ． 5 ， 自然安息角为 5 0 。 ， 矿 石体重 3 ． 1 3 t ／， m 3 ， 岩石体重 2 ． 7 t ／， m 3 ， f 系数 碳酸锰 矿床为 8 ～ 1 5 ； 未风化岩石为 1 0 ； 风化岩石为6 。 从 以上矿床特征及开采技术条件可以看 出， 下 雷锰矿区的碳酸锰矿体非常适合运用留矿法开采。 2 采矿方法实践 2 ． 1 浅孔留矿法 1 9 9 9年在矿区的 2 4～2 7线进行碳酸锰地采试 采 ， 选用 的采矿方法为浅孔留矿法 见图 1 。 Ⅱ一Ⅱ 1 ． 漏斗2 ． 阶段平巷3 ． 联络道 4 ． 人行通风天井5 ． 回风平巷6 ． 间柱 图 1 浅孔留矿采矿法 2 ． 1 ． 1 浅孔留矿法结构参数 中段高度为 4 0 m 。矿块沿走向布置。每个矿 块长 5 O m， 即间柱 7 m， 矿房 4 3 m。宽为矿体厚度， 顶、 底柱高度分别为4 ， 6 m， 漏斗间柱 5 n l 。 收稿 日期 2 0 0 7 1 2 2 9 作者简介 唐秀伟 1 9 7 7一 ， 男 壮族 ， 广西都安县人 ， 工程师， 电话 0 7 7 1 5 5 5 6 5 5 5 ， 传真 0 7 7 1 5 5 5 6 5 5 8 ， Ema i l t x w c i t i c d a me n g． t o m． 维普资讯 第 1 期 唐秀伟等 广西下雷锰矿区碳酸锰采矿方法实践及探索 4 5 2 ． 1 ． 2 采切 工作 在脉内进行采准和切割。于采场间柱中， 沿夹 一 层底板的I 矿层中， 向上掘采场天井， 其倾角与矿 层一致， 天井内设梯子间， 天井 S 3 m 。切割平巷 布置在 I矿层 中掘进 ， 在装 车平 巷之上 ， S4 m 。 联络道也布置于 I矿层中， S2 ． 8 4 m 2 。 2 ． 1 ． 3 回采工作 工作面采用分层回采， 分层高度 1 ． 8 ～ 2 m 。回 采工作面成梯段式布置 ， 用 7 6 5 5凿岩机凿水平炮 孔， 孔深 2～ 2 ． 5 m 。由采场一端凿拉槽炮孔开始， 向另一端回采。每次爆破后放出约 1 ／ 3 崩矿量， 其 它矿石留在采场内， 保持工作面高约 1 ． 8 ～ 2 m。采 场回采即将结束时， 对矿房顶柱和上阶段底柱进行 集中凿岩、 分次爆破落矿天采场留矿堆中。 2 ． 1 ． 4 主要技术指标 浅孔留矿法 主要技术指标见表 1 。 表 1 浅孔留矿法主要技术指标 注 体积5 2 9 ． 1 m 。 ， 其中矿为 3 1 5 ． 8 m 。 ／ 7 i t ， 岩为2 1 3 ． 3 m 。 ／ 万 t 。 2 ． 1 ． 5 浅孔留矿法存在主要 问题 通过近 1 O 年的实践， 中信大锰大新分公司熟练 地掌握了浅孔留矿法采矿技术。然而， 近年来由于 矿体赋存条件的变化 ， 以及采矿工艺环节存在的诸 多问题， 约束了该工艺的应用， 对矿山生产的发展和 稳定供矿都产生了影响。该采矿方法在应用中主要 存在如下问题 1 作业安全性差。当矿岩稳固性较差时， 在回 采过程中， 工人直接在矿岩暴露面下作业， 矿石和围 岩易片落， 人员安全无保障。 2 由于采用了漏斗结构， 在爆破中产生的大块 矿石容易造成卡漏， 处理困难。若处理不当还会导 致该漏斗无法正常放矿。 3 采切工程量相对较大， 采矿生产成本较高。 4 工人劳动强度大。局部放矿后， 采场内需要 对浮石进行处理、 平整场地， 并破碎大块矿石。目前 这些工作几乎没有使用机械作业， 主要依靠人力完 成 ， 工人劳动强度大。 5 当围岩不稳固时， 贫化大。在大量放矿阶 段， 由于围岩片落， 容易造成二次贫化。 6 最关键是浅孔留矿法矿块生产能力小， 难以 满足中信大锰 日益增加的锰深加工产品对原矿的 需求 。 2 ． 2 垂直扇形中深孔落矿留矿法 由于上述原因， 中信大锰又在 1 3 ～ 2 7线 3 4 0 m 中段地采碳酸锰采用垂直扇形中深孔落矿留矿法开 采矿石。 2 ． 2 ． 1 垂直扇形中深孔落矿留矿法结构参数 矿块沿走向布置， 矿块长 6 0 m ， 高 4 0 m， 间柱 7 m ， 顶柱高 4 m， 底柱高 6 m， 矿房尺寸为 3 0 m4 3 m。 2． 2． 2回采工 艺 矿块的回采顺序自上而下， 从中央向两侧推进 ， 上分段超前下分段 1～2个爆破步距。落矿采用 Y G Z一 9 0 凿岩机配 F J 一 2 5型台架在分段凿岩平巷 内钻凿垂直扇形中深孔 ， 孔径 6 O～6 5 mm， 最小抵抗 线 1 ． 5 m， 孔距 1 ． 5 ～1 ． 8 m， 硝铵炸药采用 B Q一1 0 0 装药器装药， 导爆管及微差继爆管起爆， 每次两侧各 爆 2 ～ 3 排孔。Y G Z一 9 0 凿岩机台班效率可达 3 O ～ 5 5 m， 炮孔崩矿量4 ． 5 ～ 5 m 3 ／ m， 每排可落矿 2 0 0 t ， 年 效率达 1 8 万 t ， 1 个矿块配备 1 台。 出矿方式 每次爆破后 ， 从底部中央切割槽放出 一 次爆破量的3 0 ％左右 ， 其余矿石暂留采场内支护 空区， 并保证下次爆破自由面处于挤压状态， 最后集 中出矿 ， 采用 1 ． 5 m 0 电动铲运机铲装矿石卸人采场 溜井， 在装矿平巷用振动放矿机装车。1 个矿块配 置 1 台 1 ． 5 m 0 电动铲运机， 台效率可达 1 O 万 t ／ a 以 上， 可满足生产需要。 采场爆破后通风， 炮烟可直接从采场中央回风 联络道排至上阶段回风平巷。凿岩及装运平巷利用 采场进风风流， 并配备局扇将污风从回风天井及联 络道排至上阶段回风平巷。 采下矿石二次破碎在斗川或装运平巷 内， 用 7 6 5 5 凿岩机凿眼或敷炮爆破， 矿石块度小于6 0 0 m m 。 矿房回采完成后应及时回采矿柱。分别在分段 维普资讯 中国锰业 第 2 6卷 凿岩联络道巷、 天井联络道或出矿平巷内向间柱及 顶柱打中深孔一次爆 破 ， 爆破后暂 留一分段厚矿石 以缓冲围岩垮落对坑内冲击。空区处理视围岩滑落 的实际情况， 必要时采用深孔强制崩落。 2 ． 2 ． 3 主要经济指标 垂直扇形中深孔落矿留矿法主要技术指标见表 2 。 表 2 垂直扇形中深孔落矿留矿法主要技术指标 注 体积 3 6 4 m 3 ， 其 中矿为 2 1 6 m。 ／ 万 t ， 岩为 1 4 8 m3 ／ 万 t 。 2 ． 2 ． 4 垂直扇形 中深孔落矿 留矿法优点 1 凿岩爆破作业安全、 效率高， 与放矿可平行 作业， 提高了矿块的利用率， 可以实现集中作业， 提 高采矿强度， 为提高生产能力创造了较好条件。 2 堑沟底柱、 结构简单、 施工方便； 电耙 出矿， 运行可靠， 二次破碎安全， 振动放矿机装车， 效率高。 3 挤压毫秒起爆 ， 爆破质量好 。 4 大量放矿前 ， 崩落矿石只移动一次 ， 有利 于 对围岩的维护。 2 ． 2 ． 5 存在主要 问题 1 采场爆破规模大 ， 影 响采场稳定。 2 采场边界不容易控制。 3 采矿技术经济指标难以控制。 尽管垂直扇形 中深孔落矿 留矿法 存在一些缺 点 ， 但其与浅孔留矿法 比， 优点还是相 当明显 的， 特 别是在采矿强度大和生产安全方面。上述两种采矿 方法在倾斜至急倾斜矿体、 围岩稳固的地段应成为 中信大锰大新分公司地下开采碳酸锰矿的主流采矿 方法， 而下雷锰矿区碳酸锰矿体大部分赋存状态恰 恰与此吻合。 3 深部碳酸锰采矿方法的探索 下雷锰矿区为向东倾斜的复式向斜构造， 褶皱 强烈 ， 断层繁多 ， 严重破坏了矿层的连续性 ； 北翼矿 层产状平缓， 南翼陡立， 倾角 由几度至 6 0 。 ～ 8 0 。 ， 甚 至陡立 ； 按 2 0 0 m 以上矿 体统计 ， 急倾 斜 [ 4 8 。 ] 占6 9 ％， 倾斜和缓倾斜 占3 1 ％。按矿区 矿体自 然赋存与分布规律， 结合围岩等其它条件， 深 部碳酸锰适合的采矿有如下两种方法。 3 ． 1 中深孔凿岩房柱采矿法 适用于矿体北翼 区段 2 4～3 2线 。该段 矿体 倾角从南向北、 从上而下由倾斜向缓倾斜变化， 矿体 平整， 地质条件破坏较少， 围岩可视为中等稳固。 回采工艺 中段高度为 4 0 m。矿块沿走 向布 置 。每个矿块长 6 0m， 即间柱 8 m， 矿房 4 2m。宽为 矿体厚度。顶底柱高度分别为 3 ， 3 m。 矿块的 回采顺序 自上而下推进 ， 工作面的回采 方 向设计推荐 自上而下为倾斜工作面方式 。 落矿采用 YG Z一9 0钻机配 F J 一2 5型台架在切 割上山内向矿房全宽钻凿中深孔， 每个回采队配备 1台。相应的工艺与中深孔 留矿法相 同。点柱间的 矿石采用 7 6 5 5凿岩机钻凿浅孔， 随同工作面推进爆 破形成。 出矿方式 采用 1台 3 0 k W 电扒绞车 ， 0 ． 4 m 扒斗， 在切割上山内将矿石扒运到副中段 或采场溜 子 ， 副中段另设 3 0 k W 电耙绞车 ， 将扒下的矿石转运 到采场端部溜井下放至阶段装车平巷， 用振动放矿机 装车。矿块下分段矿石直接进入矿溜子用普通漏斗 装车。凿岩与扒矿分别在相邻 的两矿房中进行。 采场二次破碎可在 电扒道或转运平巷 内进行 ， 块度小于等于 6 0 0 mm。 采场通风 上部分段每个矿房均有 回风联络道 与上阶段相通 ， 采场污风可直接排出。当回采 至下 部分段时， 上部分段可能因顶板不稳定而已经放顶 时， 污风除少量往放顶区空隙进人回风联络道外 ， 大 部分均可经过分段转运平巷从矿块另一侧回风上山 排 出。 矿柱回收视顶板稳定状态 ， 一般在放顶前进行 ， 浅眼爆破， 电扒清扫 。 空区处理采用深孔强制 或自然 崩落。在分段 平巷或在人行通风上山用 Y G一8 0 潜孔钻向采场空 区顶板打深孔爆破。 3 ． 2 倾斜矿体 Ⅲ、 Ⅱ矿层 电扒 留矿法 适用于矿区南翼与北翼转折区段 2 8 ～3 2 线 。 该区段 2 8 0 m以上按倾角统称倾斜矿体[ 大于 3 5 。 小于 5 5 。 为主] 。 维普资讯 第 1 期 唐秀伟等 广西下雷锰矿区碳酸锰采矿方法实践及探索 4 7 中段高度为 6 0 m。矿块沿走向布置。每个矿 块长6 0 m， 即间柱 6 m， 矿房 5 2 m 。顶底柱高度分别 为 3 ， 3 m。 矿块斜长受电扒运距 限制设副中段划分上下两 个中段， 在矿块中央设中间矿柱及出矿电扒道。将 矿块划分为两个矿房， 互为工作面， 当矿体倾角偏大 时， 出矿电扒道上山尽量加陡以便矿石 自溜。当矿 体倾角偏小时， 出矿联络道加密， 错开布置。副中段 作为上 中段矿石转运平巷， 用 电扒将矿石扒运至 溜井 。 阶段回采顺序先采上中段， 后采下中段。工作 面回采方向自下而上呈倒阶梯形推进。落矿采用 7 6 5 5 凿岩机钻凿浅孔， 孔深一般 2 ～ 2 ． 5 m， 孔径 3 8 ～ 4 2 mm， 梅花形排列 ， 最小抵抗线 0 ． 8 ～1 ． 2 m。硝 铵炸药 ， 非电导爆系统爆破 ， 崩矿量为 1 ． 5～3 t ／ m， 凿岩机效率台班可达 3 O ～ 4 0 m， 设计每个矿块配备 2 台机械工作以提高其生产能力。 出矿方式 结合矿石部分重力 自溜和 1 7 k W 电 扒辅助为主。工作面爆破后， 采用电扒平整场地， 将 部分矿石用电扒经联络道扒至中间矿柱电扒道， 矿 石 自溜或用该电扒辅助倒运到中段转运平巷。其余 矿石留在采场内临时支撑采空区。矿房采空后从转 运平巷进行集中出矿， 采场一部分矿石从斗J I f 或矿 溜子放出， 而另一部分采用电扒 自上而下清扫底板 残矿和倒运采场内矿石至中间矿柱电扒道放 出。 采场支护 该法部分使用在南转北褶皱地段， 顶 板稳固程度稍差， 设计除在矿块中央设中间矿柱， 缩 小矿块尺寸减少采场暴露面积外， 在矿房中可留少 量不规则矿柱， 同时在回采过程中对顶板破碎局部 不稳 固地点进行锚杆支护等综合措施。 矿房回采完毕后即进行矿柱回收， 一般用中深 孔凿岩， 定向或抛掷爆破 ， 将矿石崩落在矿房底部， 靠 自重放 出。空区处理与中深孔留矿法相同。 采场新风从人行上山进入后 ， 分别进入转运平 巷及采场， 污风从另一侧上山往回风联络道排人上 阶段回风平巷， 并配备风扇进行辅助加强通风。 4 结语 中信大锰在井下开采过程中， 由于矿体赋存状 态变化较大， 采用单一的采矿方法很难适应矿体的 变化。为此， 在矿体的不同块段视其具体赋存状态 选用不同的采矿方法 。这样不但可以充分 回收矿产 资源、 获得良好的经济效益， 而且可以减轻员工的劳 动强度， 改善作业环境， 提高生产效率。中信大锰大 新分公司采矿方法实践和探讨对类似矿体采矿具有 实际指导意义。 参考文献 [ 1 ] 解世俊， 等 ． 金属矿床地下开采[ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 1 9 7 9． [ 2 ] 胡文海， 等 ． 世界采矿设计施工新工艺新技术实用手册[ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 3 ] 彭兆德 ． 采矿手册[ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． Th e Pr a c t i c e a n d Ex p l o r a t i o n a b o u t t h e M a n g a n e s e Ca r b o na t e M i n i n g M e t ho d i n Xi a l e i M i n e T AN G X i u w e i ， WU Z i - j u n ， L I Yo n g - j i e C I T I C Da me n g Mi n i n g I n d u s t r i e s L i mi t e d， Na n n i n g， G u a n g x i 5 3 0 0 2 2， C h i n a Ab s t r a c t Th e a r t i c l e d e s c r i b e s t h a t t h e a p p l i c a t i o n o f s h r i n k a g e s t o p p i n g i n Xi ale i mi n e ． Ac c o r d i n g t o t h e o r e bo d y’ s c o nd i t i o n， we r e s e a r c h e a n d a na l y z e s t h e mi n i ng me t h o d S O t ha t t h e s hr i nk a g e s t o p i ng c a n b e i mpr o v e d c o n t i nu o u s l y． Thr o ug h p r a c t i c e ， t h e e c o n o mi c b e n e fit i s e x c e l l e nt ． Ke y wo r d s M a n g a n e s e c a r b o n a t e ； M i n i n g me t h o d； P r a c t i c e ； Di s c u s s 湖南广义科技有限公司迁址 湖南广义科技有限公司已迁至长沙经济技术开发区暮云工业园 ， 联系方式现已作如下变更 地址 湖南省长沙经济技术开发区暮云工业园广义科技园 邮编 4 1 0 1 1 8 电话 0 7 3 1 6 9 0 2 3 8 6 、 6 9 0 2 0 1 6 、 6 9 0 2 6 5 6 传真 0 7 3 1 6 9 0 0 1 5 9 联系人 黄娟艳 手机 1 3 8 7 4 8 5 3 5 0 9 网址 WW W． g u a n g y i mo ． t o m Em l v i p g u a n g y i mo ． c o m 维普资讯