黄狮涝矿区2^#矿体安全高效采矿方法试验.pdf

第6 0 卷 第5 期 有 色 金属 矿山 部分 2 0 0 8 年9 月 黄狮涝矿区 2 矿体安全高效采矿方法试验 周王 贞， 朱彻 铜陵金蟾矿业有限公 司， 安徽 铜陵2 4 4 0 0 0 摘要 黄狮涝矿区2 矿体最初使用分层崩落法开采。由于矿岩破碎、 夹层多、 矿体变化大， 回采过程中遇到了巷 道难以施工、 炮孔易变形或堵塞及装药困难等问题； 加上分层多、 采准工程量大、 支护工作困难等问题， 限制了矿山的生 产能力。基于存在的问题， 对黄狮涝矿区2 矿体试验矿块的采场结构参数、 采切工程布置、 凿岩设备、 炮孔布置方式等 相关技术进行试验， 并在此基础上形成了适合2 矿体开采的回采方案， 保证了矿山生产持续稳定进行。 关键词 分层崩 落法； 试验方案 ； 浅孔 凿岩； 无切 割井拉槽 中图分类号 T D 8 5 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 0 8 0 5 0 0 0 3 0 3 Ex p e r i m e nt o f Sa f e a n d Hi g h e ffi c i e nt M i n i n g M e t ho d f o r No ． 2 Or e b o d y i n Hua ng s h i l a o Ar e a ZH0U W a n g z h e n， ZHU Ch e T o n g l i n g G o l d T o a d Mi n e r a l s I n d u s t r y C o ． L t d ． ， T o n g l i n g 2 4 4 0 0 0 ， A n h u i ， C h i n a Ab s t r a c t N o ． 2 o r e b o d y wa s i n i t i a ll y mi n e d w i t h s u b l e v e l c a v i n g me t h o d i n Hu a n g s h i l a o a r e a ． D u e t o f r a g me n t i z e d r o c k， e x c e s s i v e i n t e r l a y e r a n d d i v e r s i fie d o r e b o d y ， a s e ri e s o f d i ffi c u l t i e s o c c u r d u ri n g t h e p r o c e s s o f mi n i n g， s u c h a s h a r d d i g g i ng i n l a n e wa y， h o l e d e f o r ma t i o n a nd d i ffi c u l t c h arg i ng e t c ．I n a dd i t i o n， s u b l e v e l s are ma n y， the e n g i ne e rin g o f mi n i n g p r e p a r a t i o n i s l a r g e ， s u p p o r t w o r k i s d i ffic u l t ， a b o v e p r o b l e ms r e s t ri c t t h e p r o d u c t i o n c a p a c i t y o f mi n e ． Ba s e d o n ab o v e d i f - fi c u h i e s ， t h e s t o p e s t r u c t u r e p a r a m e t e r o f N o ． 2 o r e b o d y i n H u a n g s h i l a o are a ， a s w e ll a s p r e l i mi n a r y m i n i n g p r o j e c t d i s p o s al， e x c a v a t e e q u i p me n t ， h o l e d i s p o s al e t c ． ， a r e t e s t e d ， mi n i n g p m j e c t a d a p t i n g t o N o ． 2 o r e b o d y i s f o r me d t o e l l s u r e the p r o d u c i n g c o n t i n u i t y a n d s t a b i l i t y o f t h e mi n e ． Ke y wo r ds s l i c i n g a n d c a v i n g me tho d； e x p e r i me n t s c he me； s h o r t ho l e d r i l l i n g； p u l l o p e n g r o o v i n g wi tho u t g r o o vin g we l l 黄狮涝矿区已开采 1 0多年 ， 采用平硐 、 明竖井 加盲斜井联合开拓方式。整个矿 区基本 由 1 和 2 矿体组成。1 矿体采用下向分层进路碎石胶结充填 采矿方法 ， 回采已接近尾声 ； 2 矿体位于 1 矿体的北 东段 ， 设计开采范围 5 6～ 5 3线之间 ， 6 0 m～一1 4 0 m 标高 ， 规划 6个 中段开采 ， 其 中 6 0 i n中段为首采 中 段 1 0 i n中段 的 回风 中段。2 矿体 的开采基本利 用矿区原有的主开拓系统 ， 同时为 了满足 2 矿体通 风和下放物料的要求 ， 设计在矿区 的西北端增设一 条进风井。为了接替 日益枯竭 的矿石资源 ， 2 0 0 3年 决定开发 2 矿体。2 0 0 4年 1 0月正式 回采 1 0 in 中 段 ， 目前 2 矿体已进入 一4 0 1 T I 中段 回采 ， 一 9 0 m 中 段开拓准备。 1 开采技 术条件 2 矿体上覆盖 7 0～1 0 0 i n岩层及第 四系， 地表 作者简介 周王贞 1 9 7 3一， 男 ， 工程师 允许陷落。矿体总体走向北东 ， 长约 2 0 0 in， 倾 向南 东 ， 倾角 7 5 。～ 8 5 。 ， 上部矿体厚度较大 ， 可达 2 0 3 0 in。矿石类型为含金黄铁矿型矿石 ， 呈块状 者较致 密半坚硬 ， 稳 固性较好 ； 部分夹有淋漓充填物， 呈松 散土砾状 ， 稳固性极 差 ， 而呈松散状者又多为砾石 。 总体上矿体属不稳固 ～ 极不稳 固。矿体的顶板为石 炭系黄龙组 的大理岩 和 白云质大理岩 ， 岩溶发育 ， ／ 4～ 5 ， 受 F 6 1 纵向断层 的影 响， 岩石破碎 ， 稳 固性 差 ； 矿体的底板为上泥盘统五通 组的粉砂岩及大理 岩 3 ． 2～4 ． 3 ， 稳 固性 比顶板稍好。矿 区水文地 质总体上属简单类型 。 2 前期试验 方案 的制定及 实施 2 ． 1 前 期试 验方 案 根据矿体开采技术条件 ， 针对原设计采矿方案 存在的问题 ， 首次试验决定采用 近似无底柱分段崩 落法开采 。之所以叫“ 近似 ” ， 是 因为首采分段是在 维普资讯 4 有 色 金属 矿山 部分 第6 0 卷 空场下进行的 ， 只是为下部矿体形成覆盖层。本分 段的矿石仅能回收一部分 ， 试验地点选在 1 0 I T I 中段 5 6～ 5 5线之间 2 3 i n分层 ； 第二次试验方案仍选用 无底柱小分段崩落法开采 ， 采用无 切割井 中孔爆破 拉槽方案 ， 见图 1 。试验地点改在 5 6～ 5 5线之 间 1 0 I T I 中段下部 1 2 m分层。 1一采矿进路 ； 2一切割横巷 ； 3一钻机位置 ； 4一炮孔 图 1 无切割井爆破拉 槽方案图 1 S ．h e i l m p o f p u n o p e n g r o o v i n g wi t h o u t g r o o v i n g we l l 2 ． 2 前期试验方案实施 首次试验地点在试验之前 已施工许 多采切工 程 ， 原有矿岩稳固性太差 ， 巷道破坏较严重 。凿岩巷 道基本上都采用连续密集木支护 ， 根本无法进行 中 孔凿岩 ， 试验终止 。第二次试验对其采切工程及凿 岩回采方案进行重新设计布置 ， 特别对影响炮孔施 工的巷道支护方式提出了改进方案 。试验进行后， 虽然大部分的采切巷道均为新施工巷道 ， 没有初始 试验巷道破坏那么严重 ， 但 由于矿体的上下顶板仍 然破碎 ， 矿体 离地表 较近， 第 四系的黄泥夹 在矿岩 中， 支护后巷道稳固性仍很差。在利用中孔凿岩时 ， 凿岩堵孔率、 炮孔变形率也非常严重。因此 ， 可以得 出一个 明确 的结论 黄狮涝矿区 2 矿体类似 1 0 I T I 中段的岩体情况 ， 是不适合也根本无法采用 中孑 L 爆 破 回采的。 3 最终 开采方案试验 3 ． 1 最 终试 验方案 经过前两次实验可知 ， 由于矿岩大部分呈松散 土砾状、 岩石破碎、 结构松散、 稳 固性极差 ， 可以说矿 岩破碎是影 响采切工程尺寸及采矿安全 的重要因 素。巷道掘进后 ， 如不及时进行支护 ， 经过一段时间 后 ， 一般都会 自然塌落下来 。由此 ， 能否在原有浅孔 分层崩落法 的基础上， 变不利为有利 ， 充分利用 岩体不稳固的这一特性， 通过采一层， 剩余部分利用 爆破震动让其 自行塌落 ， 减少采切工程量基于这 一 思路 ， 同 1 矿体下向分层进路碎石胶结充填采矿 方法比较 ， 第三次试验重点放在加大分层高度上。 第三次实验决定采矿方法仍采用原南 昌有色设 计院设计的浅孔分层崩落法 ， 将 中深孔凿岩试验转 向浅孔凿岩 。在此基础上将分层高度及采矿进路间 距增大 ， 以减少采切工程量。试验地点选在离地表 较远的 一 4 0 m中段 5 3～5 5线之 间的 2 矿体下部 ， 见 图 2 。 i一人行设备通风井； 2一溜井 ； 3一出矿联 络巷 ； 4一回采进路 ； 5一人行设 备联络巷 ； 6一阶段运输平巷 ； 7一回风井 图 2 4 0 m中段 采准平面图 Fi g ． 2 Pl ane ma p of mi ni ng pr e pa r a t i on o n 一4 0 i n mi ddl e s e g m e nt 3 ． 2 采准切割布置 在 5 3线下盘运输巷道 的外侧布置回风井一条 ， 在 5 5线下盘运输巷道的外侧布置人行通风井一条 ； 在 5 3线、 5 4线、 5 5线各布置溜矿井一条 ， 在 5 3线和 5 4线之间、 5 4线和 5 5线之间根据实际运输 的需要 再增加一条溜矿井 ， 该区域共布置 5条溜井。 在人行设备通风井及溜井上 ， 每隔 6 ． 2～ 6 ． 3 I T I 向矿体方 向垂直掘进一条井筒联络道直达矿体 ， 见 矿后 ， 各分层在矿体下盘脉外沿矿体走 向掘进一条 分 层 运 输 联 络 巷 。在 分 层 运 输 联 络 巷 内 每 隔 4～ 5 m垂直矿体掘进一条采矿进 路。在进路上盘 端部沿矿体的边界线掘进切割横巷 ， 采用无切割井 的方式进 行拉槽 。即在切割横巷 内不再布置切割 井 ， 而是以切割横巷本身为 自由面 ， 采取逐步抬高的 方法布置炮孔爆破成槽之后 ， 以该切割槽为 自由面， 在切割横 巷 内垂 直巷道布置 平行炮 孔 每排 3个 孔 拉槽 ， 直至整个上盘形成拉槽空间。 5 3 、 5 4勘探线采切工程布置图分别见图 3 、 4， 5 5 勘探线采切工程布置 图基本上 同 5 3勘探线采切工 程布置图雷同， 不同之处在于 5 5线下盘布置了人行 设备通风井。 3 ． 3 回采 采用 Y S P一 4 5型钻机在采矿进路 内凿岩 ， 炮孔 采用扇形 布置 ， 孔深 2 ． 2～3 m， 孔径 3 8～ 4 2 m m。 采用 2 岩石 炸药配 非 电毫秒 雷管爆 破 ， 电雷管 引 维普资讯 第 5期 周王贞等 黄狮涝矿区2 矿体安全高效采矿方法试验 5 爆 。采用人工推至溜矿井倒矿。 1 一阶段运输 t 岱； 2 人行设 备联络巷 ； 3一溜井 ； 4一出矿联 络巷 ； 5一 采逊路 ； 6一回风井 ； 7一上 阶段运输平巷 图 3 5 3勘探线采切工程布置图 F i g ． 3 E n g i n e e r i n g d i s t r i b u t i o n o f No ． 5 3 e x p l o r a t i o n l i n e 1 0 ， 黾 I I ● I ＼ ＼ rl 、 、 l l ＼ r l 、 、 l r l ／| } V l l { t l I ／| l rI 、 、 l 、 I ＼ 、 1 r f ～ - 、 ． ， ／ I 。 ，＼ l i ／I 27．5／ ／ 1 f 1 一 阶段运输平巷； 2一 人行设备联络巷； 3 一 溜井； 4一出矿联络巷 ； 5一回采进 路； 6一上 阶段运输平巷 图 4 5 4勘探线 采切 工程布置图 F i g ． 4 E n g i n e e r i n g d i s t r i b u ti o n o f No． 5 4 e x p l o r a ti o n l i n e 采用局扇强制通风 ， 新鲜风流从 5 5线人行设备 井上， 经下盘联络巷 、 沿脉运输巷、 采矿进路进入 回 采工作面， 洗刷工作面后形成 污风 ， 污风从 5 3线 回 风井排。 3 ． 4 效果评价 第三次试验在加大分层高度 下， 所有矿量均能 回收， 效果较好 。相 比原有采矿方法采切工程布置 情况 ， 节省工程量 近一半。矿石损失率 为 1 0 ％， 贫 化率为 1 2 ％ ， 一 4 0 m中段试验会取得较好的经济效 果 。 4 结 论 黄狮涝矿 区 2 矿体 因矿岩破碎 ， 结构松散 ， 稳 固性差 ， 巷道围岩变形破坏较为严 重。末 期开采试 验方案恰恰利用矿岩稳 固性差、 容易垮落的特点， 将 中孔凿岩分段崩落法改为浅孔凿岩分段崩落法 ， 增 大分层回采高度和采矿进路问距 ， 同时采 用无切割 井爆破拉槽。试验取得 了很好的效果 ， 形 成了适合 2 矿体回采 的安全高效开采方案 ， 保证 了矿 山生产 的持续稳定进行 ， 同时也为 同类矿 山不稳 固急倾斜 厚矿体的回采提供 了借鉴参考。 参 考 文 献 [ 1 ] 解世俊 ， 周德元 ， 宋晓天 ， 等． 采 矿手册 第 四卷 [ M] ． 北京 冶 金工业出版社 ， 1 9 9 0 3 1 83 2 0 ． [ 2 ] 岳建 中． 无切割井拉槽 法在茶店磷 矿的成 功应 用 [ J ] ． 中国矿 业 ， 2 0 0 6， 1 5 8 7 37 4 ． [ 3 ] 罗绍裘 ， 刘大荣 ， 陆李镛 ， 等． 采 矿设计 手册 矿床开采卷下册 [ M] ． 北京 中国建 筑工业 出版社 ， 1 9 8 7 1 1 7 51 1 8 2 ． [ 4 ] 李春． 某锡矿难采矿体分层 崩落采 矿法试验研 究 [ J ] ． 江西有 色金属 ， 2 0 0 1 ， 1 5 2 46 ． [ 5 ] 杨忠文． 分层崩落采矿法在顺 风山铁 矿的应 用[ J ] ． 金属矿 山， 1 9 9 5 1 2 6 2 7 ． [ 6 ] 廖德攀， 张飞风， 徐有才． 水平分层崩落法在本溪铀矿 3 } } 矿体 开采中的应用[ J ] ． 铀矿冶， 2 0 0 4 ， 2 3 3 1 1 3 1 1 8 ． 口 上接第 2页 采用束状孔球形药包组合漏斗爆破， 实现高分 层水平落矿。凿岩硐室布置成凿岩巷道 的形式 ， 之 间留 3 4 m大尺寸连续间柱， 作业安全 ， 减少 了工 程量。高分层落矿改善 了装药的约束条件 ， 实现普 通工业炸药球形装药漏斗爆破。实现采场大量连续 落矿 ， 开采效率高 ， 成本低。 束状孔球形药包爆破要求炮孔密集平行布置 ， 对凿岩精度要求较 高。一束孔 内炮孔须同时起爆 ， 一 般采用导爆索或高精度雷管起爆。从矿山应用的 情况看 ， 现有的凿岩爆破设备与器材可 以满足工艺 的需要 。 参 考 文 献 [ 1 ] 孙忠铭． 大直径深孔采 矿技术 的研究 和应用 [ J ] ． 有色金属 专 刊 ， 1 9 8 6 2 1 3～1 5 ． [ 2 ] 袁世伦 ， 胡国赋． 连续采矿 工艺在铜 陵有色金属 矿山的研究与 应 用[ J ] ． 黄金 ， 2 0 0 4 3 1 92 1 ． [ 3 ] 李樟 鹤． 高阶段 大直径深孔 爆破技术 在安庆铜 矿的应用 [ J ] ． 金属矿山 ， 2 0 0 2 2 2 52 7 ． [ 4 ] 杨承祥 ， 周罗全 ， 孙忠铭， 等． 束状 孔爆 破新技术 在深井高应力 矿床的应用[ J ] ． 中国矿业， 2 0 0 6 ， 1 5 1 1 6 6 6 7 ． U 维普资讯