黄金矿山缓倾斜薄至中厚矿体采矿方法研究.pdf

第 3卷第 4期 1 9 9 4 年 1 2 月 矿 冶 MI NI NG ＆ METALLURGY Vo 1 ．3。No ． 4 De e e mb e r 1 帆 黄金矿 山缓倾斜薄至中厚 矿体 采矿方法研究 余 斌 彤 北京矿冶研 究总院 摘 耍缓倾斜薄至 中厚矿体在黄金矿山占胄相当大的比倒。这类矿体顶 板 稳 定 扯 兰普遍存在 采矿生产能力低 损失贫化太， L 安全性差等问题 近 筚来此粪矿体采 矿方法研究与试验取得了较大进展，些应用效果好的 采矿方{ 击 分别 在相西盒矿、秦岭 金矿和鱼儿山盒矿试验成功 本文卉龆这些新的采矿方茬 h 并分析其发展趋向 关■调瑷倾斜薄至丰厚矿体 黄金矿山采矿方法 ． - ～／ - _ 一／ r RESEARCH ON M I NI NG M ETH0DS OF GENTLY I NCLI NED 0REB0Dy W I TH THI N～ MEDI UM THI CKNESS I N G0LD MI NE Ya Bi n De p o r t me n t o f Mi n i n g T e c h n o l o g y，BI M M ABS TRACT Th e r e a r e qu i t e a l o t o f g e nt l y i n c l i n e d o r e b o di e s wi t h t hi n． me d i ． um t hi c k ne s s i n g o l d mi ne s ． As r o of s t a b i l i t y i s o r s e i n t he s e or e b o di e s ， t h e pr o b l e m s s uc h a s l o we r mi n i n g c a p a c i t y， hi g h or e t os s a n d di l u t i o n， an d wo r s e s a f e t y dc． g e ne r al l y e xi s t i n t he pr od h e t l o n of t h e m i n e ． I n pa s t ye a r s ， g r e a t p r og r e s s ha Y e b e e n m a d e i n t h e r e s e a r c h a n d e xp e r i m e nt s o i l t he mi n i n g m e t hod s f o r t h e s e or e b od i e s ．So me mi ni n g me t h off s h a ve b e e n s uc c e s s - f u l l y u s e d i n Xi a n g x i Go l d Mi n e ， Qi n l i n g Go l d Mi n e a n d Yu e r s h a n Go l 4Mi n e ． The s e s uc c e s s f u l n e w mi ni n g m e t h ods a r e i n t r o du c e d a n d t he de v e l o pine n t t r e n d s of t he s e m e t ho ds a r e a n a l y s e d ． KEY W ORDS Ge n t l y i n c l i ne d o r e b od “wi t h t h i n． me di um t h l c kn e s s Gol d mi n e M i n i n g me t ho d 余斌采矿研究童工程师。 乃 维普资讯 矿 冶 1前言 缓倾斜薄至中厚矿体在我国黄金矿山中占有相当大的比例，这类矿体采矿方法的优劣， 很大程度上影响矿山生产的经济效益。常规使用的全面法、削壁充填法或上向水平分层充填 法普遍存在的问题较多全面法损失贫化均较大，作业安全性差，遇到顶板破碎矿体 则常医 顶板垮落严重而导致整个采 场矿石的损失， 削壁充填法和上 向水平分层充填法，采矿工艺复 杂、 劳动强度 大，生产能 力低 。 为了较好地解决缓倾斜薄至中厚矿体的采矿方法问题， 经矿山现场与科研单位通力合作 近几年先后在湘西金矿、鱼儿 山金矿，秦峙金矿进行 了 采矿方法的试验研究与应用。研究与 发展较 为成功 的方法有t机械 化水平分层削壁 充填采矿 法 湘西金矿 ，垂直分 条充 填采矿 法 秦 峙金矿 ，分条块石 脏结充填采 矿法 鱼儿 山金矿 o 2 机械化 水平分层 削壁 充填 采矿 法“ 湘西金矿属中温热液充填金， 锑、 钨伴生的石英脉状矿床，矿石品位较高，缓倾斟薄至极 薄矿脉为多见，长期采用传统 的削壁充填法回采。根据生产实践的总结分析，传统削壁充填 法存在的突出问题是采场生产能力小，作业劳动强度大，矿块生产周期长，安全作业条件较 差 等。从湘西金矿 的实际 出发，长沙矿 山研究 院与矿 山合作，经过 3 年多的试验 ， 研究 成功了 机械 化水平分层 削壁 充填 采矿法 。 2 ． 1 采矿 方法 实质 采场沿走 向布置，采用下盘斜坡道和下盘溜矿井，逆倾斜方向水平分层 回采，矿岩分次 爆破，非 电半秒雷管起爆，下盘 围岩用定向抛掷爆破对空区接顶充填，锚杆护顶，微型 电赫 铲运机采场 内出矿 与辅助充填 ，人工放斗 ， 电机车牵 引矿 车至 中段 溜矿井 卸矿 。采矿方 案见 图 1 。 圈1 虮糠化水平分量埘量， E 壤采矿涪方寰 Fi g． 1 Sc he ma t i c di a g r a m of me c h a ai z e d hor i z o nt a l s l i c i ng r e s u e a n d i i l l s t r o p i n g 1 ． 顺路天并2 ． 回采分屡3 ． 运机维惨 再 室4 ． 下中段底巷5 ． 斜坡遭6 ． 转载 硐室7 上 申段措脒平巷 8 ． 稻矿井9 ． 上中段 底巷1 0 ． 下中段穿脉平巷1 l _ 聪培遭1 1 , ． 切害 I 巷道1 3 ． 下 中段措脒平巷1 毒 ． 舰壁炮眼 2 ． 2 椠塌构 成要 素 采场沿走向长5 0 ～6 o m，沿倾斜长F 7 ～6 3 m 。阶段垂高2 5 m， 留颀柱和间桂， 留 底 柱 墼 ． c 1m ％ 6 rj I 维普资讯 黄金矿山缓埙斜薄至中厚矿体采矿方法研 究 1 9 3 m，回采分 层宽 2 ． 0 ～ 2 ． 2 m，平 均高2 ． 7 5 m。 2 ． 5 采 准布 置 根据矿体 赋存 条件 ，采用 下盘 斜坡道与 下盘檀矿井采 准方案 ， 斜 坡道按2 ． o 2 ． 5 m断 面、 2 2 的坡度掘进，喷锚支护。自斜坡道以4 条分段联络道通向矿体， 铲运机由此进入回采作业 面铲装矿 _百。在预 留3 m底柱处 ，按2 ． 02 ． 5 m断面 开掘 切割平 巷，随着 回采 工 作 的 推 进， 在采场两侧端部及时砌筑顺路天井，以利采场通风。 2 ． 4回采顺 序 就采场整体 而言 ．回采顺 序 自下而上逆倾斜推 进 ，每一水平分层上 采垂 高0 ． 5 ～ 1 ． 0 m 回采分层则 自采场中央的分段联络道开始，沿走 向分别向两翼顺序推进，直至边界，一般先 削壁下盘围岩，后行落矿 ，锚杆护顶，铲运机出矿，依此循环作业。 2． 5 削 壁充填和落矿 削壁炮孔 直径4 0 ram，孔深2 ． 0 ～ 3 ． 3 m，最 小抵抗 线0 ． 8 m， 孔匪0 ． 6 0 ． 7 m， 排 距0 ． 6 m， 削壁和落矿的凿岩工具为7 6 5 5 钻机 落矿炮孔的布置有两种方式t④若脉幅大于 0 ． 8 ～1 ． 0 m， 则沿倾斜方向打斑孔 ，采取小间距、间隔装药的加强松动爆破方法|③若脉幅小于0 ． 8 m， 采 取宽 间距 、间隔装 药的松动爆破 ，炮孔 则沿分层 方 向布置在矿脉 内。矿石 由EHS T 一0 5 微 型 电动铲运机从工作面铲装，经分段联络道搬运刮斜坡道的溜矿井口卸矿。采空区主要借助抛 掷 爆破进行削壁接顶充填，铲运机辅助作业。 2 ． 6 应 用研 究 情况 机械化 水平 分层 削壁 充填采矿 方 法运用微 型 电动铲运 机取 代 电耙出矿 ，出矿效率大 为提 高 ，并 且微型 铲运 机兼 作辅 助充 填工作，大 大减轻 了工人 劳 动强度 。采用抛掷爆 破下盘 围岩 接顶充填，削壁围岩抛掷率一般达到8 o 一0 o ， 接顶充填效果好， 采空区充填率达8 8 ． 9 。 此 外 ，随着采矿 强度 的提 高，加速 了矿块 回采 而导致顶板岩层 暴露 时间减少 ，使采场安 全生 产 进 一步加 强。 该种新 型采矿方 法在湘 西金矿生产 应用试验达到如 下技术经济指 标t采场生 产 能 力 3 0 t ／ d ，凿岩 台效3 2 ． 2 t ／ 台班， 掌子面工效8 ． o 5 t ／ I班， 矿石贫化率8 ． 3 0 ， 矿五损失率5 ． 1 l ， 采矿 直接 成本1 7 ． 1 2 元 ， t 。 生产 实践表 明，该采矿 方法应 用的关键是掌握好抛 掷爆破技术 ，熟 练操作 与维修微 型 电 动铲运 机。 3垂直 分条充填 采矿 法[ s ] 秦岭金矿 属变质 中温热液裂 除充填 交代 含金石英 脉型矿床 ，矿石 品位 较 高，为典型的缓 倾 斜薄至 中厚不等的矿体。矿山采用的主要采矿 方法多为全面法，这种采矿法曾在秦岭金矿 的 黄金生产 中起到 了很 大的 作用 ，但随 着开采的延 深，顶板 围岩 变得十分不稳 周，沿袭使用 全面 法，在 生产 中 日益 暴露 出损失贫化 大、生产 能力低，采场生产安 全性差 等技术问题，甚 至 出现 由于顶 板严 重 冒落而导致整个采场近 于报废 的被动局 面。 l 9 9 1 年束 ，黄 金 总 公 司 立 项，北京矿冶研究总院与秦岭金矿共同协作，经过两年多的试验研究，试验成功 了垂直分条 充 填 采矿 方法，有效 地解 决 了矿 山的实际 问题 。 j ． 1 采矿 方法实 质 采场抬走 向布置，每8 m划分 为1 个 回采单元 ，每个 回采 单元 包括 t 5 ． 5 m宽 的回采 分 条 维普资讯 2 0 矿 冶 和1 个2 5 m宽的充填 上山， 每个回采 单元 中设置1 个人工砌筑的出矿漏斗 。从采场 一侧天井开 始 沿走 向靠近矿体顶 板布置 切割遭。 回采 分两 步进行 ，一步先 间隔 采上 山 ，嗣后用 块石 胶绪 充填 ，步采 分条，分条采 后空 区不充 填。采矿 方案 见 图2 田2 垂直分条充填采矿法方案 Fi g 2 S c he m a t i c di a g r a m of v e r t i c a l s l i c e c u t ． a n d． f i l l s t o pi n 世 1 ． 上中段格脉运输道2 ． 金属筒3 ． 块石肢结充填体4 ． 下中段 沿脉运输道 5 ． 席柱6 ． 出矿漏斗7 ． 切割道8 ． 护顶锚杆9 ． 电耙 j ． 2 采场构成要素 栗场 沿走 向长5 O ～ 6 o m，倾斜长6 4 | 卫 ，阶段垂高3 2 m， 不 留顶 柱 和阅柱， 留底柱斜 高5 m． 回采高度即矿体厚度平均1 ． 7 0 m。漏斗规格l受矿部分2 ． 0 2 ． O m，漏 斗 口 1 ． 5 0 ． 8 m，切 割 遭规 格1 ． 8 2 ． O m。 5 ． 5回采 顶序 就整个采场 而言， 回采顺序 由一侧 向另 一侧 推进J每个 回采单 元，则先采 、充 上山，后 采分条 。 j ． 4 爆 破、 出矿 凿岩 爆破使用YT - 2 4 型气 腿式凿岩 机打上 向倾斜炮 孔，孔深2 ． 0 m，孔径 3 8 ram，使用 2 岩 石炸药 爆破矿石。出矿选用2 8 k W的 电动胶车牵 引0 ． 3 m 耙斗顺倾斜 方向耙矿 ， 矿石入 漏 斗 装 车遥至 中段主溜井 。 5 ． 5 顶 板管理 采用 管缝式锚 杆支护顶板 ，在靠近 断层地段 或矿岩特 别破碎地段 采用 锚杆加金 属 网联合 支护 ，锚 杆可 以增加顶板的整体稳 固性 ，金属 网则能 有效地 防止 顶板碎块 的 冒落 。锚杆直径 4 0 ram，长 1 ． 8 m，盒属 网规格 3 ． 01 ． 1 m，网度5 0 x 5 0 ram。 j ． 6 上 山充 填 选用 全粒级掘 进废 石作为充 填料 ，一般要求充填料最 大块度不 超过 2 0 0 ram，小于 1 O mm 的细骨料含量不超过3 0 。充填时用矿车将充填料拉至上山上口，用电耙反耙到克 填 工 作 面， 同时按5 5 的浓度在上 中段水平配制灰 浆， 用 2 P N型灰 浆泵将 灰浆泵进到充填工 作面， 按 1i 0 的灰石 比搅 拌充填 ，充填 体养 护固结到2 8 天后，抗 压强 度可 达到 2 ． 8 ～ 3 ． O MP a 。 5 ． 7应用效果 垂直分条充填采矿方法对于顶板破碎的缓倾斜矿体，采用分条回采，间隔块石肢结充填 维普资讯 黄金矿山缓倾斜薄至中厚矿体采矿方法研究 2 1 殁锚 网联 合护 顶 等综合工艺 ，有效地解 决 了顶板断层泥 砾岩 导致 的安 全威胁 ，采 场 柞 业 安 叠。同时采用分条间隔回采，可提供多个回采工作面，为实施矿块的强化开采及采场生产能 力的稳定提高提供了保证。此外．该方法所采用的充填系统简单灵活，充填设备与矿山现在 所具有的装备水平相适应，既简化了工艺，又降低了成本。该采矿方法在秦岭金矿试验应用 达到如下技经指标采场生产能力6 5 ． S t ／ d ， 凿岩台效3 3 ． 3 t ／ 台班，掌子面工效1 I ． 2 t ／ - r 班 矿石贫 化率8 ， 0 3 ， 矿石损失率5 ． 4 7 ，采矿直接成车2 4 ． 5 9 元A。 4 分条块石胶结 充填 采矿 法“ 鱼 儿山金矿属中低温热液充填金、锑伴生的石英脉型破碎带矿床，矿体厚度一般 大 于3 m，节理裂隙发育，矿体的直接顶板为断县泥，其上 是破碎带，属于缓倾斜顶板极不稳固 的 中厚矿体 。 该矿生产初期，使用扇形上向干式充填法回采。由于矿体赋存条件复杂，采场安全条件 差，贫化损 失率高；而且采空压需从地表开采废石进行人工回填，劳动强度大， 生 产 效 率 低 ，较严重地影响矿山生产。针对这 情况，长沙矿 山研究院和鱼儿山金矿共同进行了该矿 采矿 方法 试验 研究 ，成功地研究出分条块石胶 结充 填采矿 法。 4 ． 1 采矿 方法实 质 矿块沿走向布置，分条间隔回采，单号分条用块石胶结充填，双号分条下 部3 m脏 结 充 填 ，余下部 分用 块石充填。 采矿 方案 见图3 。 圈5 分条块石瞳培宠囊案r洼方囊 Fi g． 3 S c he m a t i c a a m 0f c e me n t e Wa s t e r o c k s l i c i n g c ut - a ． d- f i l l ml Mn g me t ho d 1 ． 电耙嗣室2 ． 脉 内遥输平巷3 ． 运输联络道4 ． 出矿口S ． 脉外运输平巷 6 ． 单号分条密闭墙7 ． 敷号分条密闭墙8 ． 块石肢结充填体9 ． 块石充填料曲 ． 锚杆 4 ． 2 采场构扈要素 一 采场沿走 向长5 0 6 0 mt阶段高2 0 m，斜长4 o ～5 0 m，分条宽度4 m，分条内三 泉． 高 度控制在6 m以内’矿体厚度大于6 m，则分层回采。矿块不留顶柱 和问柱，只留少量底柱， 底 柱 待下 中段 回采 时回收。 4 ． 5回莱肛 序 每个采场由两翼相向推进，先采单号分条，待单号 分条块石胶结充填并养护 一定 时 问 维普资讯 船 矿 冶 后 ．再回采相邻 双号 分条 。 4 ． 4回采步骤 分条 回采 分三步 进行 。① 小断面 回采 。为便于在分 条内形成 良好的 通风 环境 ，首 先在分 条中央或 一侧，进行断面为2 ． 5 2 ． 5 m的小进路回采J③扩帮挑顶 。在小断面进路内钻凿扇 形 炮孔、扩帮 和挑顶 落矿 ，这 一步骤崩落之矿石 暂 留分条 内，以利 第三步 的凿岩工 作J 回 采护项矿层 ，炮 孔与矿体倾 角平 行， 向下压崩矿 石， 一般孔间距 为1 m， 最小抵抗 线为 1 ． 1 I l l 。 分条回采凿岩 设 备均 为7 6 5 5 凿岩 机，半秒羞雷 管起 爆，硝铵 炸药 爆破。 4 ． 5顶板支 护 ’ 一 般情况下 ，第 一，二步 骤回采不需 支护 ，担 当进行第三 步 回采 ，即护顶 矿层采下后 ， 不稳固的断层泥暴露，应立即进行护顶工作，通常安装楔管式锚杆护顶 ，必要时辅以金属网 喷锚支护 。 4 ． 6采场充填 该 采矿 方法采用 一种 非常简单 而且 适用 的充填 工艺，即在上 中段 水平 运输 联络 道 内安装 电耙绞车，用电耙反耙的方式将充填料送入充填工作面。水泥与块石重量 比为1 t 1 0 ， 块石腹 结充填体2 8 天抗 压强度最大 达到2 ． 7 5 MP a ，平均达到2 ． 2 Mpa 。 4 ． 7 应 用情 况 分条块石胶结充填采矿汝对于缓倾斜中厚顶板不稳固的难采矿体，是一种高效，经济而 且安全的采矿方法。对于中厚矿体，一般三步回采，6 m以上矿体则分层回采，其采场结构要 素 取目采 工艺台理 。缓倾 斜中 厚顶 板不 稳固矿体分条 回采 ，间隔块石肢结充 填 ，锚 杆或辅 以 金属 网联合护顶 ， 有效 地解决 了顶板 断层 泥种破碎带 导致 的安 全威胁 ， 采场 作业安 垒 。采用简 易充填 系统厦相应 的充填 工艺，利用掘进 废石作为充 填料 ，来源广泛 ，并 且无灰 浆系统 ，制 备两 、 节简单，投资少、见效快，充填质量可靠。该神采矿方法已在鱼儿山金矿广泛应用，成 为该矿采矿生产的基l奉方法。应用试验期间达到 如下技术经济指标t采场生产能力7 o t ／ d ， 苗岩台效s o t ／ 台班，掌子面工效n． 7 ／ 工班，矿石贫化率B ． 2 6 ，矿石损失率6 ． 6 o ， 采 矿直 接成本1 1 ． 0 8 元／ f 。 该方法应用的关键是回采护顶矿层爆破参数的掌握及保证可靠的充填质量。 5应用前景与发展 趋向 薄至中厚缓倾斜矿体在我国黄金矿山中占有相当大的 比例，完善这种赋存条件矿体灼采 矿方法，具有深远的意义。 据统计资料。湘西金矿2 O 中段 下 ， 该类矿脉赋存量约2 7 ． 5 万t ， 剔 除2 0 中段与 2 1 中段已采矿脉及部 分极薄矿脉 不太适 宜推广应用 以外 ，只 以5 o 的矿量推广应 用，预 计就可获 经济效益1 1 0 0 万元 以上 。秦岭金矿杨寨 峪矿区 主要生产 的1 8 7 2 中段及 其 以下 各中段 ，顶板 不稳固的 缓倾斜矿脉 占一半 以上 ，运用 试验成功 的 垂直 分条充 填 采矿 方法势在 必行 。鱼 儿山金矿 一期建 设规 模为 1 o o t ／ d ,二期 拟扩 建到 2 o o ．t ／ d ，对于该矿的达产 与二 期扩 建 ，分条 块石膝结充填 采矿法将是主要 的采矿 生产方 法，具有广 阔应 用前景 。同样 ，以上3 种方洳 t 其他类似条件的黄金矿山，也具有推广应用价值。 、 缓颤斜薄至 中厚矿体的开采，是 我国黄金开采的重要部分。通过广大科技人员与矿山的 不晰研 究与探 索，其采矿方 法正 朝着 提高效率和 生产 能力 、降低成本 I； 【 厦 创造安 全和 良好 的 回来作业 条件方 面发展 。其发展趋 向将会 是t t L 幕对方法是开采矿石的主要生产工艺 ， 典是否合理是直接影响作业安全、资源充分 维普资讯 黄金 矿山 缓倾斜 薄至巾 厚矿壁墨 堡 壅 ． ． 翌 li il 收和获取经济效益的关键。提高回采与出矿机械化水平 实现强采强出是缓倾斜矿脉开采 方 法的研究与 发展重点 。 2块石胶结充填 是一种有效 的回采方 法，在 某些情 况下不可 能被 其他方法所 代替 ， 在 黄 金矿 山尤 其具有实 际意义 。 。 3地 下采矿方法 的选 择与应 用， 应尽量 与矿 床开采技术条 件相适应 。黄金矿 山采矿工 艺 和技术装 备水平仍然不很 高，采矿方 法一定要与矿 山实 际的技术装 备水平相适应 ，这 样才 能 收到最好 的综合指标 。 4 由于缓倾斜矿脉赋存条件多变， 顶板稳定性差，采矿方法的研究应着眼于怎样提高 顶 板管理 水平 ，怎样增 强采矿作业 的安 垒性。 参考 文猷 刘用章． 采金技术，1 9 9 1 ， 2；1 O ～l 阎学增等．长沙矿山研究院季 刊 增刊 ，1 9 9 2 ，r r 5 _ 北京矿冶研究总院，秦岭金矿． 垂直分条充填采矿法试验研究报告，1 9 9 2 ． 陈忠毅等．矿业研究与开发，1 9 9 2 ， 2 t 1 ～6 ． 韩桂春．第二届全国充填采矿法学术讨论会论文集， 上 接第1 2 页 4 结语 实践证明，光爆锚 喷支护技术在小铁山矿的应用是成功的，解决了小铁山矿采准巷道及 回采进路维护的难题，保证井下工作人员。设备和材料的安全。与传统支护形式相比，节约 了矿山支护费用，加快了巷逋掘进速度，为生产的正常进行提供了技术保障 参 考文猷 1 长沙矿冶研究院，白银有色金属公司，西北矿冶研究院． 小 捷山矿上郭争翌琦地医岳功观枣 受 墙 施 研 究 ．1 9 2 8 ． ． 2 北京矿冶研究总院采矿室．白银小铁山矿改变采矿方法的决策分析 ．1 9 8 3 ． 3 水利 电力部东北勘涮设计 院镟喷组主编．地下硐 室的镟喷支护．北京 ； 水利电力出版社， 1 9 2 5 l 白银有色金属公司，北京矿 冶研究总院．白银有色金属公司小铁山矿主斜坡道机械 掘进施工 工 艺 的 研 究． 1 9 9 2 ． 5 北京矿冶研究总院，白银公司小铁山矿．小铁山矿难 采矿体机械化上向巷道式尾砂胶结充填法试 验研究 报告．1 9 9 2 ． 维普资讯