获各琦铜矿无间柱连续采矿方法的探讨.pdf

第6 5 卷第 1 期 有 色 金 属 矿山部分 2 O 1 3 年1 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 3 ． 01 ． 0 0 6 获各琦铜矿无问柱连续采矿方法的探讨 彭福 军， 朱天平 ， 蔡 曙光 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 在使用上 向水平分层充填采矿法的采场 ， 采用 间隔式 回采矿房 的方法 ， 实现无 间柱连续 采矿 ， 达到降 低损失率 、 贫化率 ， 提高采矿效率的 目的 。实践证明 ， 无 间柱连续采 矿能更 好地推 动获各琦铜 矿作业 机械化 、 工艺 连续化 、 生产集 中化和管理科学化 的发展 ， 获得巨大的经济效 益。 关键词 无间柱 ； 连续采 矿法； 矿房 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 1 3 0 1 0 0 2 4 0 2 Di s c u s s i o n o n n o n - p i l l a r c o n t i n u o u s mi n i n g me t h o d i n H u o g e q i Co p pe r M i ne PENG Fu j u n，Z HU Ti a n p i n g ，C AI S h u g u a n g Ba y a n Nu r We s t e r n C o p p e r Co ． ，L t d ． ，B a y a n Nu r I n n e r Mo n g o l i a 0 1 5 0 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t Th e n o n p i l l a r c o n t i n u o u s mi n i n g me t h o d i s u s e d t O r e d u c e t h e l o s s r a t e ，t h e d i l u t i o n r a t e a n d i m pr o ve t h e mi ni ng e f f i c i e nc y ． The s e gme n t e d s t ope mi ni n g us i ng t he up wa r d ho r i z o nt a l c ut a nd f i l l i n g me t ho d t o a c h i e ve t he n on - pi l l a r c on t i nu ou s mi ni n g．I t i s p r o v e d t h a t n on - p i l l a r c on t i n uo us mi ni ng i n Huo ge q i Co pp e r M i ne c a n pr o mot e me c ha ni z ed op e r a t i o ns，c ont i nu ou s pr oc e s s，c e nt r a l i z e d pr o duc t i o n a nd t he d e ve l o pme nt o f s c i e nt i f i c ma n a g e me n t ，a n d i t a l s o c a n o b t a i n g r e a t e c o n o mi c b e n e f i t s ． Ke y wo r d s n o n - p i l l a r ；c o n t i n u o u s mi n i n g me t h o d；r o o m 获各琦铜矿位于内蒙古巴彦淖尔市狼 山山脉中 段北麓 ， 自2 0 0 9年底开始大规模推广使用上向水平 分层 充 填采矿 法 。 中国早在 “ 九五 ” 发展 规划 中就将 “ 无间柱连续采矿” 作为 国家重点科技攻关项 目， 并 在 凤凰 山铜矿 进行 现场 试验 ， 取得 了重要 成果 [ 1 3 ， 到 目前为止， 已经在黄沙坪矿 、 新城金矿等矿山推广应 用 。在 获各 琦铜 矿使用 的上 向水 平分层 充填 采矿法 中 ， 也 局部 实现 无 间柱 连 续 采 矿 。它 最显 著 的特 点 就 是 回收率 明显 提 高 ， 阶段 连续 回采 时 强采 、 强 出 、 强 充 ， 围岩暴 露 时间短 ， 有利 于采 场地压 控制 。从 而 加快了获各琦铜矿向作业机械化、 工艺连续化、 生产 集 中化 和管 理科 学化 的方 向发展 。 1 开采技 术条件 铜矿体呈层状 、 似层状产出， 走 向为近东西向， 向南倾 ， 矿体厚度 2 0 4 5 i n ， 倾角 6 0 。 ～8 O 。 ， 矿 区主 构造总体走向为 8 0 。 ， 向南倾斜 ， 倾角 6 5 。 ～8 O 。 ， 地下 作者简介 彭福军 1 9 8 6 一 ， 男 ， 助理工 程师 ， 资源勘察 工程专业 ， 主 要研究方向矿 山的成矿规律 、 矿山资源合理化利用和采矿方法优化。 涌水量小 ] 。铜矿体产于石英 岩 中， 品位高 ， 厚度 大 ； 矿 体上 盘 围岩为云 母石英 片 岩 ； 下 盘 围岩为千 枚 岩和 黑云母 石 英 片岩 。经过 开 采 实践 后 ， 发 现 铜 矿 体上盘和局部矿段下盘都有破碎带， 岩石坚 固系数 ，为 8 --1 0 ， 岩石 松散 系数为 1 ． 5左右 。矿 区主要 几 种岩 石力学 强度 见表 1 。 表 1获各琦矿区主要岩石力学强度参数 Ta b l e 1 M a i n r o c k m e c ha n i c a l s t r e ng t h pa r a me t e r s i n Hu o g e q i M i ni ng Ar e a 2 间 柱 回采 方 案 初 选 上 向水 平 分 层充 填 采 场 的主 要结 构 参 数 中段 第 1期 彭福军等 获各琦铜矿无 间柱 连续 采矿方法的探讨 2 5 高度 5 0 ～ 7 O m， 沿 矿体 走 向 5 0 m 划分一 个 矿块 ， 矿 房长 4 6 m， 间柱 4 m， 矿体厚 度为矿 块 的宽度 等。 在已经使用上向水平分层充填采矿法 的采场 ， 其 间 柱 的 回收主 要考 虑 以下三 个方 案 。 1 4 m 的 间柱 ， 不 回 收 ， 以正 常 的 采 矿 顺 序 ， 把 矿 房 回采完 即 可 。 2 二步 骤 回收 间柱 。 3 一 步骤 回收 矿 房 的 同时 ， 回收 间 柱 的 无 间柱 连 续 回采方 案 。 具体方 案 如下 第 一 方案 4 m 的 间 柱 ， 不 回收 ， 以 正 常 的采 矿 顺 序 ， 把矿 房 回采完 即可 。这样 做最 主要 的特 点是 ， 采场安全系数较高， 但是间柱要损失掉 8 ％的矿石 。 第二 方案 4 m 的 间柱 ， 在该 中段 的矿 房采 完 充 填接 顶之 后 ， 再来 回收 4 m 的间柱 。鉴 于 YGZ 一9 0 型 中深孔 钻机 凿 岩 时 ， 分 段 高 度 在 1 0 m 时效 率 最 高 的特点 ， 在 获各 琦 铜 矿 可 考 虑利 用 已施 工 的分 段 巷道 ，1 无 底 柱分 段 崩 落 法 出矿 ； 2 上 向进 路 后 退 式 回采 。与无 底 柱分 段 崩 落 法 相 比 ， 这 二 者 损 失 贫 化率 、 采 切 工 程 量 较 大 ， 并 且 对 两 边 的充 填 体 破 坏 大 ， 出矿 过程 中也 不 安 全 ， 而上 向进 路 后 退 式 回采 ， 也需 要很 多 的采 切 工程 ， 并 且 工作 人 员 还 需 经 常 暴 露在宽只有 4 m两边都是充填体的工作环境 中， 安 全 系数很 差 。 第三 方案 4 m 的 间 柱 ， 利 用 无 间 柱 连 续 采 矿 工 艺 回采 ， 即采用 隔一 采 一 、 间 隔式 回采 的方 法 ， 在 回收相邻 的较低 分层 的采 场 的 同时 ， 回收掉 间柱 ， 如 图 1所示 。一 步 回采 的矿 房 以 4 m 的间柱 和未 采下 的相 邻 矿房 为矿 柱 ， 二 步 回采 的 矿 房 比一 步 回采 的 矿房低 2个分层 以上 ， 依托 已经进行胶结充填 的一 步 回采 的矿房 为 支柱 。其 特点 是 能够 安全 的 回收 “ 瑟 圈 ≯l 一 ” 瀑 ≯ ’ ’ _． l l 警 一 1 一一步回采矿房； 2 一二步回采矿房 ； 3 一胶结充填体 4 一充填天井 ； 5 一溜矿井； 6 一间柱； 7 一作业平 台 圈 1 无间柱连续采矿工艺典型剖 面图 Fi g． 1 Ty p i c a l pr of i l e o f no n 。 pi l l a r c o nt i nu ou s mi n i n g t e c h no l og y 4 m 间柱 ， 损 失 贫 化 小 ， 对 相 邻 采 场 充 填 体 的破 坏 小 ； 采场顶板暴露 时间短 ， 矿块采完则完 ， 不需再做 任何工作 ， 有利于机械化作业的连续集 中生产- 4 ] 。 综合 比较 以上 三 个 方案 得 出 ， 第 三方 案 的采 用 隔 一 采一 、 间隔式 回采 的无 间 柱连续 采 矿工艺 ， 来 回采 上 向水 平分 层 充填 采场 的 间柱最 合理 。 3 无 间柱 连 续 采 矿 工 艺 3 ． 1 采场 结构 参数 以中段高度为 7 0 m 的某 中段 为例 ， 矿块沿矿 体走 向布置 ， 矿房长 4 6 m， 矿壁 4 m， 宽度为矿体厚 度 ， 当矿体厚度2 0 m 时 ， 采 场宽度 2 5 m， 采场长 为矿体厚度， 分段高度为 1 5 m， 底柱高 6 ． 6 m， 顶柱 高 1 0 m。回采 时 ， 一 般 在 矿 房 内均 匀 的 留 2 ～ 3个 尺寸 为 4 m4 m 点 柱 。 3 ． 2采切 工 作 采用脉 内外 联合采准 ， 在 矿体下盘 布置采 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 ， 在采场的中央布置一条充填 回风井 ， 根据运 输 距离在 脉外布置溜 矿井 ， 采场 内架 设采场 溜矿井 。 3 ． 3回采和 充填 工作 采用 自下而上逐层 回采 ， 采高 3 m， 分层控顶高 度约为 5 ． 3 m， 第一层设计采高 5 ． 3 m， 以后每个分 层 回采 3 m， 用 浅 孔 爆 破 的 方 法 进 行 先 回 采 矿 房 。 夹石 不采 ， 矿 房 内留设 2 ～3个 规格 为 4 m4 m 的 点柱 ， 优先 把夹 石 留成 点 柱 ， 并 尽 量 按 1 5 m1 5 m 的 间距 留设 ， 采 场顶 板不 稳 固地段 采 用长锚 索 支护 。 一 步 回采 的矿 房在 采 完 2个 以上 的 分层 以后 ， 开始 回采 相邻 的二 步 回采 的矿 房 。二 步 回采 时 ， 在 每一 分层先采矿房 ， 在矿 房采完后， 再开始采 4 m 的临 时矿壁 ， 回采矿壁时， 根据夹石的位置， 预留 1到 2个 规格为 4 m4 m 的点柱 ， 以便更好地保护临时矿壁 位置上方的穿脉运输巷道， 待矿壁采完后再在第一分 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 比进行充填 。 3 ． 4安 全 系数 分 析及 需采 取 的措 施 据某矿区做的试验结果分析[ 1 ] ， 并结合 获各琦 铜 矿 的实 践情 况分 析得 出 1 采场暴露面积越大 ， 相应的破坏面积也越大 。 尤其 是 当矿体 厚度 大 于 2 0 m， 上 下 中段 间采 场 的破 坏 区域已贯通 ， 如不做防护措施 ， 采场的稳定性难以 维持。即使是采场暴露面积在 4 0 0 m 采场， 采场破 下转第 2 9页 第 1 期 杨 棋 某铜 矿床 露天开采边界 品位优化 研究 2 9 界 品位 的方法 ， 增 加 了矿 山 总 利 润 、 采 出矿 量 、 服 务 年 限 ， 同时也 提高 了资 源利 用率 参 考 文 献 [ 1 ] 王 青 ， 王智静． 露天开采整体优化 理论 、 模 型与算法 [ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ，2 0 0 0 ． [ 2 ] 采矿设计 手册 编委会 ．采矿设计手册[ M] ．北京 中国建筑 工业 出版社 ， 1 9 8 7 ． [ 3 ] 程崇强 ， 文 振 明． 经济合 理边 界品位 的重要 性[ J ] ． 矿业 工 程 2 O 1 Z， 1 0 2 7 - 8 ． [ 4 ] 刘树 臣， 崔荣 国， 郭 娟 ， 等． 当前 矿产 资源形势 的基本 特点[ J ] 中 国矿业 ，2 0 1 2 ， 2 1 5 1 - 4 ． [ 5 ] 柳 波 ，陈广平 ．基于 3 D Mi n e的露天矿 开采境界 的优化 [ J ] 化工矿物与加工 ，2 O l 1 3 2 8 3 1 ． 上接 第 2 5页 坏深度也较大， 故在矿块内除留设点柱外 ， 还应该在 围岩 不稳 固的地方 ， 采用 长 锚索 支护 顶板 。 2 采 场暴 露 时 间越 长 ， 顶 板 和上 盘 安 全 系 数越 差 ， 这 在 获各琦 铜矿 已经得 到充分 的实践证 明 ； 这就 需要 采 区强采 、 强 出 、 强 充 的措施 。 3 围岩的稳定情况 越差 ， 顶板 和上盘安全 系数 越 差 。这需要 实行科学 的地压观测 与经 验观 测 ， 在 回采 过程 中 ， 视采 场 顶板 情 况 ， 进 行 顶板 支 护 ， 如 留点 柱 、 堆木垛 ， 浇筑混凝土安全柱、 长锚索支护， 以及锚网支 护等措施 。同时加大对 采场顶板 的浮石处理 力度r 8 ] 。 4 分层 高度越大 ， 顶 板和上盘安 全系数越 差 。分 层 高度为 6 m 时 ， 上盘 最 大破 坏 深度 为 1 ． 8 1 T I ， 顶板 最 大破坏深 度为 2 ． 5 m。这 需要 在 开采 时 ， 必 须严 格 控制采高 ， 每分层回采高度控制在 3 ． 3 m 以下。 5 超前 回采 的 1个分 层 时采 场破 坏范 围 明显大 于超前 回采 2 个 分 层 ， 且 超 前 一 个 分层 回采 容 易 造 成相邻采场贯通 ， 从而增大暴露面积 ； 故一步 回采 必 须超 前二 步 回采 的采场 2个 分层 以上 。 3 ． 5经济 效益 分析 在获各琦铜矿使用上 向水平分层充填采矿法 的 采 场年 出矿 量 大 约 在 1 0 0万 t ， 采用 无 间 柱 连 续 采 矿 ， 回收率提 高 了 4 左 右 ， 这 样 每 年 能 多 回收 4万 多 t 铜 矿石 ， 按 目前 的铜 价 计 算 ， 每 年 可 多 带来 1 0 0 0 万 元 以上 的利润 。 4 结 论 与 建 议 无 间 柱 连续 采 矿 法 是一 种 高 效 的采 矿 方 法 ， 已 成 为地 下矿 山采 矿技 术发 展 的大趋 势 。它不 仅 能 明 显提高 回收率 ， 还能实 现 阶段连续 回采时强 采、 强 出 、 强充 ， 从 而有 利 于作业 机械 化 、 工艺 连续 化 、 生产 集 中化 和 管 理科 学 化 的发 展 。 同 时需 要 强调 的 是 ， 该采矿方法， 在 回采过程中， 要加强施工组织管理， 必 须要实现强采 、 强 出、 强充 ， 尤其是在做第一分层时， 必须要加快进度 。矿块内除按规定的留设点柱外， 在 采场不稳固的地方还应该采取长锚索支护， 局部地方 还可考虑采用长锚索护顶来替代部分矿石点柱 。 参 考 文 献 [ 1 ] 韩志型， 王 宁 ．急倾斜厚矿 体无 间柱 上 向水平 分层充 填法采 场结 构参数的研究 [ J ] ．岩土力学 ，2 0 0 7 。 2 8 2 3 6 7 3 7 0 ． [ 2 ] 彭福军 ， 代建清 ， 张升源 ．获各 琦铜矿 的铜矿 体特征及 赋存规 律[ J ] ．有 色金属 矿 山部分 ，2 0 1 1 ， 6 3 2 3 1 3 3 ． [ 3 ] 李启 月， 王树海 ， 范作 鹏， 等 ．盘 区阶梯式无 间柱连续充填采矿 法试 验研究 [ 刀．矿 冶工程 ，2 0 1 0 ， 3 0 3 1 6 1 8 ． [ 4 ] 李海洪 ， 郑 双春 ．黄沙坪铅锌矿脉 内斜井采 区组合开采工艺可 行性研究 [ J ] ．有色金属 矿 山部分 ，2 0 0 3 ， 5 5 2 4 - 5 ． [ 5 ] 邓 建 ， 李夕兵 ， 古德生 ．无间柱连续 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 6 9 ． [ 6 ] 廖 国礼 ．无间柱连续采矿法在急倾 斜厚大矿 体中 的应 用口] ． 采矿技术 ，2 0 0 1 3 2 6 2 7 ． [ 7 ] 古德生 ， 邓 建 ， 李夕兵 ．无 间柱连续采矿 的岩石力学 优化[ J ] ． 中南工业大学学报 自然科学版 ，1 9 9 9 ， 3 0 5 4 4 1 4 4 4 ． [ 8 ] 刘庆宏 ．上 向水 平分层 充填法 的安 全问题 探讨 [ J ] ．现代 矿 、 ，2 O 1 0 6 1 1 3 - 1 1 4 ．