铅锌矿采矿方法优化研究.pdf

【 文章编号】 1 0 0 4 7 3 4 4 2 0 1 2 2 4 0 3 2 3 0 2 铅锌矿采矿方法优化研究 杨春 燕 重庆 市能源投 资集 团科技有 限责任公司 重庆4 0 0 0 6 0 摘要 我 国铅 锌矿 矿产 资源存 储量大 ， 虽然铅锌矿储 量开发利 用程度高 、 已利用 的储量 比例很大 ， 但受到 开采 工艺 的制 约， 仍与 世界铅锌资源大国相比具有相当大的差距。 同时， 近几年铅锌矿原料逐渐短缺， 铅锌矿矿石价格过高， 对铅锌矿精矿要求高， 铅锌工业 受到一定程度的制约。 因此， 优化铅锌矿采矿方法显得十分重要。 本文将结合实际工程案例， 通过对铅锌矿开采技术条件的分析， 对比 几种开采 方案， 选择最优 方案 ， 并提 出一定 的优 化方案 。 关键词 铅锌 矿 ； 采矿 方法； 上 向水平分层充填 采矿法 ； 优 化 1 引 言 我国铅锌矿矿 产资源储量 丰富 ， 随着 经济 的快速 发展 ， 铅 锌矿需 求 量也在逐步增加。 为实现铅锌矿开采的经济、 高效与安全， 并做到效益与 环境的协调， 必须通过对铅锌矿采矿方案进行优选， 并依据铅锌矿实际 开采条件做出一定的优化 。 2 工程概况 2 ， l 铅锌矿地质 条件 某 铅锌矿矿 体赋存于下石 炭统摆佐组地 层 中上 部 白云岩 中 ，走 向 N 1 8 0 ～ 2 4 0 E， 平 均 2 2 。 左右 ， 矿体倾 角 5 4 ～ 6 0 o ， 走 向长 2 1 5 ～ 2 4 0 m 平均 约 2 2 5 m ， 水平 厚度 1 ．5 ～ 1 8 m。平面上中部厚大 ， 沿走 向端部变薄或分支尖 灭， 矿体 总体 向南西方 向侧伏 ， 以层 状似层状产 出为特征 。在矿 段范 围 内， 相对规模大的构造主要为北西向断层， 沿走向断层在巷道 内已有揭 露， 但对矿 体错 动不大， 倾 角 3 5 ～ 8 5 。 2 ． 2铅锌矿开采技术条件 该矿体赋存条 件复杂 ，高 强度采矿和低 贫损 回收矿 产资源 难 以实 施 ， 采矿技术水平 要求 高； 矿 石多呈碎屑状 、 碎块状 ， 稳定性相对较差 ； 矿 床 充水为岩溶裂 隙水 ， 采矿 生产若使得 隔水岩层 破坏 ， 将 导致矿 井发 生 透水事 故 开采 区域 的岩体质量 为差一 中等 ， 主要 为中等稳 固岩层 ， 矿体 的稳 固性 中等 ， 且 部分地段 发生过岩爆 ， 较易发 生冒落 与崩塌 ， 对采矿生 产存构成较大 的安全威胁 ； 矿岩 破碎 、 矿岩稳 固性差 ， 采 场顶板稳定 以及 采矿安全生产得不到保证 。 3 采矿方法选择原则 采矿方法包括 回采工 艺与采场结构两方面 内容 ， 从该铅锌矿矿床 以 及矿 山生产实 际出发 ， 该矿采矿方案应遵循 以下几点原则 3 ． 1合理、 高效原则 由于开采作业面积受 到矿体 长度的限制 ， 为使矿 山综 合生产规模得 到保证， 合理、 高效的采矿能力显得十分的必要。 3 ． 2 安全生产原则 为保证 采准 、 回采 、 出矿 、 空区处理过程 的作业与人 员安全 ， 以及地 下采矿生产对环境无安全 隐患， 安全 的采矿生产十分必要 3 ． 3贫低损原则 矿产资源属于不可再生资源，同时铅锌矿的储量更是不容乐观， 为 保证资源的综合利用， 提高出矿品位、 提高资源利用率显得十分的必要， 以此减少采矿矿石损失， 同时提高矿山的经营效益。 3 ． 4 成 熟工艺原则 为提高保证矿 山生产 的生产 效率、 加 强生产管理 ， 成熟简单 的生产 工艺显得十 分的必要， 以此 实现预期 的生产 目标cI l。 3 ． 5 低成本原则 矿 山经营为取得 最大效益 ， 降低采矿生产 成本 、 节 省开支显得 十分 的必要， 以此 带来最好 的经济效益 。 4 铅锌矿方案初选 目 前， 我国通常对地下采矿方案的选择是通过对可行的采矿方法方 案进行综合比较， 以此优选采矿方案。 在实际生产中， 应通过对条件类似 铅 锌矿采矿方案 的分析 、 对 比， 依据铅锌矿 具体的地质条件 包括矿 体的 赋存 条件 、 矿体和上下盘 围岩 的物理力学性质等 以及开采 技术 条件， 优 选 开采方案 依据 该矿的开采技 术条件 ， 铅锌矿 矿体具 体有 以下特 点 ①主要矿 体倾 角 5 4 ～ 6 0 ， 变 化较小。 但部分矿体存在相对规模较大 的北西 向断层， 倾角 3 5 ～ 8 5 o ， 且沿走向端部变薄或分支尖灭的存在， 使得电耙使用条件 受到一定程度的限制， 高效率采矿方法难以实施， 需要复杂的出矿工艺。 ②矿体厚度 1 ． 5 ～ 1 8 m， 有利于大型高效采矿机械的使用 ③矿体沿走向连 续性好， 走向长度平均约 2 2 5 m ④矿体品味分布不均匀， 常有形态、 厚度 不等的夹石产出 ⑤矿体下盘围岩稳固性较好。鉴于以上几点铅锌矿矿 体特 点， 初步选用 以下几种采矿方案 4 I 全面采矿法 全面采 矿法是回采矿岩 稳 固的水平和缓倾斜 中厚 以下矿 体的常用 采矿方法 。其特点 一般沿走 向戈 分采矿 区或者矿块 ， 矿块又分为矿房和 矿柱 ， 为了支撑 回采 空间的顶板 ， 将夹石或低 品位矿体 留作矿柱 ， 矿柱排 3 ．4 地下水动压力作用引起的岩 土工程危害 地下水如果在天然的状态下动水的压力作用是比较微弱的， 一般不 会造成什么危害 ， 但在 人为的工程活动 中因为改变 了地 下水天然动力平 衡 的条 件， 在移动着 的动水压 力作用下 ， 往 往会产生 一些严重 的岩土工 程的危害， 例如管涌、 流砂、 基坑突涌等等。 4 结 语 综上所述 ， 随着工程勘 查 的发展 ， 必定会 引起 人们越 来越广 泛的重 视，切实的做好水文地质工作对勘察水平的提高起到了极大的推动作 用。水文地质与地质 工程 两者的关系是非常密切 的， 地 下水是岩土体 的 组成部分 ， 将直接影 响着 岩土体的工程特性 ， 又 是基 础的工程环境 ， 会影 响着建筑物的持久性及稳定性。 在工程勘查的工作中要认真的查明与岩 土工程有 关的水文地质 问题，为 以后设计提供科学 的水文地质资料 ， 为 了消除及减少地下水对岩土工程的危害 。 水文地质工作在建筑物 的持力 层选择 、 基础设计 、 工程 的地质灾害防止等方面 都起着重要的作用。 参考文献 【 1 禧 ， 茹志敏 对工程地质勘察 中水文地质 问题的思考U I 城市建设理论研究 电 子版 ， 2 o r 1 ， 2 0 ． [ 2 】 苏毅璩． 对工程地质勘察中水文地质问题盼思考田． 城市建设与商业网点， 2 0 0 9 ， l 7 1 9 5 1 9 6 ． 【 3 】 孙 钧． 海底隧道工程设计施工若干关键技术的商榷 1 ． 岩石力学与工程学报 2 0 0 6 ， 2 5 8 ； 1 5 I 3 - 1 5 2 1 ． 国 函 蕉 2 0 1 2年 1 2月 列不规则 ， 工作人员可 以在空场 下顺利 完成各项作业 ， 回采矿房 时不规 则的矿柱维护采空区项板 。所留矿柱可以是连续的或间断的 ， 间断矿柱 一 般不进行回采， 如图 1 所示 ， 全面采矿 法示 意图。 】 一 阶 段] 互输平 g - ； 2 L 巷 ； 3 一 切副上 山； 4 一 褶 口； 5 一 电耙绞车 ； 6 一 切割 巷 7 、 8 一 联络道； 9 一 矿柱； 1 0 一 底杜； 1 1 一 问柱； 1 2 一 项拄{ 1 3 一 电耙 1 4 一 炮孔。 图 1全面采矿法示意图 通过对某铅锌矿采用全面采矿法效果 的分析日 ， 得 出其优 点如下 采 矿工艺简单， 采准切割工作量小， 贫化低， 工作组织简单， 采矿成本低； 其 缺点如下 矿 柱矿 量所 占比重大 ， 而 且一般不进行回采 ， 采矿 效率低 ， 矿 石损 失较大 ， 对项板 以及通风管理要求严格 。 4 - 2分段凿岩阶段空场采矿方案 通过对 以下某矿采用分段 凿岩 阶段 空场采矿方案使用情况 的论述 ， 来对分段 凿岩阶段空场采矿方案进行 分析 。 某矿床为倾斜一 急倾斜 、 中厚一 厚的矿床 ， 矿岩 以坚硬 、 半坚 硬岩石 为 主， 矿石、 围岩稳定性较好， 工程地质条件中等， 地表允许崩落， 矿石的品 位 中等【 。 该矿在生产 中对 比了分段凿岩阶段 空场采矿方案 与垂直走 向分段 空场法 的生产效果， 对比得 出分段凿岩阶段空场采矿方案比垂直走向分 段空场法成本少 2 8 6 6 0 2元，且分段凿岩阶段空场采矿 方案能够充分利 用了原来探矿 的巷道 系统， 节省矿 山基建时间与工程量， 节省了工程款 。 但分段凿岩阶段空场采矿方案较不规范， 在实施中深孔作业时， 应针对 具体矿 体作些研究和 改进 ， 以求达到利润最大 化的 目的 ， 如 图 2所示分 段凿岩阶段空场采矿方案示意 图。 I I 割面 阿柱昔 I n- 一 一Ⅲ Ⅱ 一 Ⅱ 剥再 I lll - rr r音 lfW 出 矿撬巷 谭探矿蕃 } I 图 2 分段凿岩 阶段空场采矿方案示意图 4 ． 3底盘漏斗分段空场法 底 盘漏斗分段空场法适用于矿 石和围岩中稳与稳固的矿体， 矿体倾 角 3 0 。 以下， 矿 体厚度 为中厚到厚矿体。主要特点为 将阶段划分为分段 来回采 ； 矿块 一般 沿平行于轴线 或者鞍部轴线布置 ， 顶 板岩石很稳 固时 可用空场法 采矿 一个或者 几个 分段留有顶住 ， 形成在 倾斜方 向上的矿 房和矿柱； 矿房回采利用顶柱暂时支撑围岩， 在空场情况下放出纯矿石。 通过对 以上三种方法 的分析 ， 以下提 出一种 更为适 合该矿 的采矿方 案 。 5上向水平分层充填采矿法 5 ． 1上向水平分层充填采矿法的实际应用 上向水平分层充填采矿法能适应分枝复合变化大、 形态不规则的矿 体 ， 适用于矿 石稳固、 围岩不稳固的倾斜 或急倾斜矿体 。该方法 回采空 间 和范围可以控制； 工作面循环作业， 下一分层在凿岩爆破、 出矿、 充填j } L I 护顶完成后进行； 顶板应得到有效地控制， 以保护暴露在顶板 下的设备 、 人员。如图 3所示 ， 上 向水平分层充填采矿法示意 图。 l 一 顶 柱； 2 一 充填天井 3 - 矿石堆； 4 一 人行滤水井； 5 一 放矿溜井； 6 一 人工假底； 7 一 人行 滤水井通道 8 一 上盘运输巷 道； 9 一 穿脉巷道 1 卜充填 体； 一 下盘运输巷 道 图3上向水平分层充填采矿法示意图 5 ． 2上向水平分层充填采矿法存在的问题 在 实际生产中发现仍然存在 以下几点缺陷 充 填接顶 、 充填密 实程 度及充填体的强度会使得间柱两侧矿房顶板产生不 同的变 形和位 移， 同 时回采 过程工作面存在 回采 爆破压力作用 ，因此 采场结 构参数有待 优 化； 采场顶板难以控制， 现场作业安全状况差； 采矿效率较低； 采矿高效、 先进机械受到采场工作空间限制 而很少使用 。 5 - 3上向水平分层充填采矿法方案优化 5 ． 3 ． 1 顶板管理 利用 单体水压支 柱护顶 技术， 将单体水压支柱在采场 内中央成排支 护， 重新分布围岩应力， 并辅以光面爆破， 改善顶板的稳定性 5 ． 3 ． 2 采场参数优化 矿 房和间柱是分 步骤回采的基 本单元两个步骤 ， 回采的安全程度不 仅受到顶板稳定性的影响外， 还受到矿房矿柱强度的影响。为提高矿房 矿柱强度，在考虑液压凿岩台车作业和铲运机出矿的方式的基础上 ， 分 层高度增加到 4 ． O m， 采场跨度扩 大到 8 ． O m。 同时 ， 为提高采石场废石 的利用 ， 可 利用采场 内的废石和 掘进废石 作为膏体充填和水砂充填的原料， 减少浪费， 节约成本， 保护环境。并应 不 断推广无轨机械设备 ， 以此节约凿岩时间、 降低劳动密集程度 ， 提 高生 产效率 。 6 结 语 综上所述，铅锌矿采矿方案的优选应通过对铅锌矿开采条件的分 析 ， 结合实际开采 生产案 例， 对不 同的方案进行 科学、 认真 的对 比 ， 以此 优选开采方案 ， 并针对生产实际做 出合理 的方案优化 ， 提高 生产 效率， 力 争取得企业生产 的效益最大化。 参考文献 f 1 ] f 5 敏． 板坝铅锌矿采矿方法研究与应用l J 1 ．有色金属 矿 山部分 ， 2 0 1 1 0 6 7 3 ． 『 2 1 李 佩， 李族文， 王志刚．优化采矿方法降低采矿成本浅论拉诺玛铅锌矿井巷 工程与采矿方法优化组合， 降低采矿成本方案 1 ． 山东煤炭科技， 2 0 1 0 叫 2 3 ． f 3 ] 周 旭， 阳雨平， 王贻明， 任建平． 上向水平分层充填法的优化研究 矿业快报， 2 0 0 8 O 8 5 6 ． 技 葺 韭 2