嵩县某金矿采矿方法设计与开采实践.pdf

l 1 2 西部探矿工程 2 0 0 9 年第 7期 地质与矿业工程 嵩县某金矿采矿方法设计与开采实践 徐新光 河南省地质矿产勘查开发局第一地质调查队， 河南 洛阳 4 7 1 0 0 0 摘要 嵩县某金矿属较难采矿石， 矿山采用平硐溜井开拓 系统， 开采选用浅井房柱法， 辅 以浅孔留矿 法。回采过程中， 利用人工矿柱代替 自然矿柱， 提 高了矿石回采率。经过 了十几年来的开采实践， 取 得 了良好的开采效果。 关键词 平硐溜井； 浅孔房柱法； 浅孔留矿法； Lz - - 矿柱 中图分类号 T D 2 1 4 文献标识码 B 文章编号 l 0 0 4 5 7 1 6 2 O 0 9 0 7 一O 1 1 2 0 3 1 矿区地质概况及开采技术条件 矿区位于豫西外方山区， 大地构造位置处于华北地 台南缘华熊台隆外方山断隆区。出露地层主要为中元 古界长城系熊耳群中 基 一酸性火山岩系， 其岩性主要 为流纹岩、 流纹质凝灰熔岩等 。区内近南北向构造较发 育， 次之为近东西向构造 ， 前者与金成矿关 系密切 。该 矿山于 1 9 9 4年第 四季度开始建设 ， 边设计 、 边基建施 工， 并 于次 年 1 0月份 投人 生 产。设 计 日生 产 能力 7 5 t ／ d ， 达产后生产能力扩大至 1 5 0 t ／ d 。该金矿为原河 南省地质矿产厅投产 的第一座黄金矿山。 矿区由 O 、 工 、 Ⅱ 、 Ⅲ 号 4个矿体组成 ， 其中 I 号矿体规模最大。除 O 号矿体为一隐伏矿体， 且位 于 I 号矿体下盘外 ， 其余矿体均出露于地表并位于其上 盘， 各矿体均独立分布。矿体分别产于数条平行分布的 近南北向断裂构造破碎带内。 I 号矿体 为区内主要矿体。矿体赋存于 I 号含 矿断裂构造蚀变带内， 在一 、 二采区均有分布 ， 矿体长度 大于 7 3 0 m， 矿体厚度 0 ． 7 5 1 3 ． 0 6 m， 平均厚度 4 ． 0 5 m， 最大斜 深 4 1 0 m。矿体走 向 1 7 0 。 ～ 1 9 0 。 ， 倾 向 2 6 0 。 ～ 2 8 0 。 ， 一般倾 角 2 5 。 ～5 O 。 ， 平均 3 3 。 ～3 5 。 ， 局部变陡 至 4 0 。 ～5 5 。 或以上 。矿体严格受含矿构造蚀变带控制 ， 其 形态主要为似层状或脉状， 延伸稳定， 沿走 向和倾斜方 向具波状弯曲和膨大狭缩现象 。带 内矿石主要为含金 蚀变碎裂岩， 金品位一般 1 ～4 ． 5 g ／ t 。5 7 6 m 以上 为 氧化矿石 ， 5 7 6 ～5 1 2 m为混合矿 ， 5 1 2 m 以下 主 要为原生矿。 I 号矿体资源储量约 占矿 区资源储量的 8 2 9 ／ 5 左右。 矿层顶底板成矿后期节理裂隙较发育， 且局部有渗 水现象 ， 对矿层顶底板的较稳定性产生了一定的不利影 响。其稳定性属于中等稳固一不稳固。 ． 2 开拓方法选择与采矿方法设计 区内主矿体位于当地侵蚀基准面以上 ， 且矿体下盘 有利于工业场地布置， 故本矿床采用了垂直矿体走向的 下盘平硐溜井开拓法。分别在5 7 6 m 和5 1 2 m中段 设置了主运输平巷， 主中段 间以溜井连接 ， 分主溜矿井 和主毛石井。主运输石 门及主溜矿 岩 井设置于无矿 天窗部位 。运输平巷内铺设 8 ～1 1 k g ／ m轻轨， 人力车 运输。副阶段采用无轨人力车运输。通风方式为 自然 通风 。基本段高 3 0 m， 自上而下设置 中段为 6 6 3 m、 6 5 1 m、 6 3 2 m 、l 6 1 6 m、 5 9 6 m、 5 7 6 m、 5 4 6 m、 5 1 6 m和4 8 6 m。6 1 6 m 中段及以上为原 探矿平巷， 段高偏小。 考虑到矿体顶板中等稳固一局部不稳固， 矿体厚度 变化大， 部分地段矿石具粘结性等因素， 采矿方法主要 选用浅孔房柱法 ， 附之浅孔留矿法 。前者采用无底部结 构 ， 人工装矿 ； 后者有底部结构 ， 架设漏斗放矿。浅孔房 柱法为区内主要开采方法 ， 采矿比重约 占总量 的 7 O 左右 ， 两种采矿方法适用矿层情况见表 1 。 表 1 采矿方法适用矿层一览表 3 。 3 无一有 一、 采区微 无底部结构 一 般 不稳固 ⋯ ’ ⋯⋯一 一 竺 。 较 稳 固 无二 采 区 39 1 3 采场布置及构成要素 1 区布置 据矿体在地表 的展布情况， 将矿区划 分为一采区 J L 区 和二采区 南区 ， 首采段设于勘查程 2 0 0 9年第 7 期 西部探矿工程 l 1 3 度较高的一采区。 2 浅孔房柱法矿房布置 矿房长轴原则上沿矿体 倾斜布置 ， 矿房长度一般 4 7 m， 宽度 l O m或 1 3 ． 3 m， 矿 房高度为矿层全厚。顶柱高度 3 ～4 m， 底柱高 4 ～5 m。 矿柱为圆形 ， 规格j 2 『 3 ～5 m。房柱法矿房构成要素见表 2和图 1 。 表 2 浅孔房柱法矿房构成要素一览表 注 *因受原探矿平巷的影响， 5 7 6 m中段以上曾以≤2 0 m 段高进行过开采活动。 因一采区矿石稳固性较差， 在实际开采过程中对矿 柱下部及中部采取了围篱 或木板 、 铁丝捆绑等加 固措 施 ， 以防爆破等原因损坏矿柱。房内矿柱铅垂布设 ， 菱形 或矩形排列 ， 开采过程中出现夹石时可临时改为矿柱 。 3 浅孔留矿法矿块布置 浅孔留矿法仅应用在矿 4 一_I | k [ j 口 r- r I 、 ∑ 1 f 一 ＼ 、 5 、 圆3 嗍 m 轰 0 ’ 、 、、 0 ， 、 、＼ 、、、、 、 、 、 、3 。 、 、 、 Ⅱ ≤ 孓 l 0 Oo 、 、 ] l 0 0 ≤ 淋 一 ＼、 、、、 、 、 、 、 、、 _j j 叫 一． 6 m { 一 1 3 ． 3 m一 1 3 - 3 m 1 3 - 3 m一 l6 m Ⅱ 1 1 一 一I l l - L f 、 j 、 f l √ I { 体倾角较陡 4 5 。 ～5 5 。 、 矿石无粘结性 的矿块 ， 其矿 块构成要素见表 3 。 表 3 浅孔留矿法矿块构成要素一览表 4 采准与切割 C I 浅孔房柱法 主要采切工程为切割上山、 下 口短 穿、 联络 拉顶 平巷、 通风小天井 。矿房一般沿矿体走向 布置， 长度 l O m或 1 3 ． 3 m。首先在矿体下盘 6 ～8 m处沿 矿体走向掘进脉外平巷， 在平巷内每隔 l O m或1 3 ． 3 m 掘 探矿穿脉， 兼作出矿短穿 ， 然后在探矿穿脉内向上掘进切 割上山， 至顶柱下部掘脉内联络平巷， 兼回风巷道。每隔 3 个矿房在切割上山顶部向上中段掘通风小天井 ， 形成 通风回路。先期采矿工作面在联络 拉顶 平巷内下向式 展开。切割上山及拉顶平巷规格 1 ． 8 m1 ． 6 m， 其他巷道 规格 1 ． 6 rex1 ． 4 m。采矿方法见图 1 。 6 ／ 、 ＼ f ／ ／ 量 、 图 1 浅孔房柱法 1 运输平巷； 2 装矿短穿 ； 3 联络平巷； 4 切割上山； 5 通风小天井 ； 6 自然矿柱； 7 人工矿柱 2 浅孔 留矿法 主要采切工程为采切上 山、 联络 道、 脉 内拉底平巷 、 放矿漏斗 、 通风小天井 。矿块沿走 向 布置， 长 4 0 m。首先在矿体下盘 6 m处沿矿体走向掘脉 外平巷 ， 在平巷 内每隔 4 0 m掘探矿穿脉 ， 然后在穿脉 内 向上掘进切割上山。底柱上边沿掘脉内拉底平巷 ， 脉外 平巷内每隔 6 m向上壁漏， 与拉底平巷贯通后形成放矿 1 1 4 西部探矿工程 2 0 0 9年第 7 期 漏斗。切割上山 内每隔 4 m高度在壁两侧掘联络道与 矿房相通， 切割上山顶部与上阶段平巷掘通形成通风小 天井 ， 采准切割工作即告完成。拉底平巷及切割上山规 格 ] ． 8 mX1 ． 6 m， 其他巷道规格 1 ． 6 mX1 ． 4 m。 5 回采工艺及主要技术指标 5 ． 1 回采工艺 1 回采顺序 沿矿体倾向自上而下依次回采， 先 采上中段再采下中段。同中段 自两翼 向中央后退式 回 采 ， 先采矿房后采矿柱 ， 后者为部分回采 。 2 推进方式 浅孔房柱法 以向下式为主， 对顶板 较稳定的矿房采用上向式。下 向式利于对顶板进行检 查， 安全性较高。回采工作面可采用 “ V 字形” 或“ 倒 正 阶梯形” 。当矿体厚度小于 3 m时， 整层 回采； 当矿 层厚度3 m时， 分层进行回采。浅孔 留矿法为上向式 推进。 5 ． 2 落矿 本设计采用浅孔落矿。凿眼设备选用 Y T2 7气腿 式凿眼 机， 凿 眼 深度 1 ． 8 ～ 2 ． 0 m 炮 孔 直 径 j 2 『 3 8 ～ 4 2 ram， 炮孔间距 l m， 炮孔排距 1 ． 2 ～1 ． 5 m。爆破采用 2 岩石铵锑炸药， 火雷管起爆 ， 药卷直径 3 8 mm， 药卷 长1 9 0 mm， 重 1 5 0 g 。炮孔方向尽 量与矿层面或主裂隙 面垂直， 以提高矿石破碎率。 5 ． 3 通 风 井下采用 自然通风方式、 采场内采用机械通风方式 局扇 完成通风任务 。在采场内， 新鲜风流经脉外平巷 进入切割上山， 再由联络平巷或联络道进入采场， 清洗 工作面后 由回风小天井排至上阶段平巷 冬季相反 ， 以 自然通风方式排出地表 。局扇使用 J R 5 5 型局扇 ， 风简 直径J 4 O mm。 5 ． 4 矿 石搬运 房柱法在回采过程中崩落 的矿石大约一半可借助 爆力沿采场底板滚落至贮矿部位， 不能自由滚落的粉矿 靠人工耙至贮矿点 ， 在通过人力装运 至坑外存矿场堆 放， 经通风、 撬顶、 二次破碎及平场后开始下一次作业循 环 。 5 ． 5 二 次破碎 在采场通风、 撬顶完成后进行。对大于 3 0 c m 据溜 井隔筛尺寸确定 的大块矿石， 采用覆土爆破法或钻眼 爆破法进行二次破碎。该项工作有凿眼工负责完成 。 5 ． 6 地压管理 主要通过科学合理的采场 顶板 暴露面积、 留必要 的矿柱、 崩落围岩或封闭空区的办法来控制地压活动。 1 顶板管理 一采 区， 使用较小的矿房尺寸减少 顶板暴露面积 ， 安全面积 8 O ～1 0 0 m2 ， 对顶板局部使用 锚杆加金属网加固措施 ， 对易碎矿柱进行柱底围篱 木 板 、 金属丝捆绑加 固； 二采区， 顶板相对稳固， 安全暴露 面积 1 1 O 一2 0 O m2 ， 局部达 1 6 5 0 m 。 2 矿柱及其 回采 矿柱排距一般 1 O ～1 3 ． 3 m， 柱 距 8 l O m。自然矿柱为圆形 ， 规格一般j 2 『 3 - -- 5 m人工 矿柱为方形 ， 规格 2 ． 5 mX 2 ． 5 m ～ 3 ． O mX 3 ． O re ， 人 工矿柱间距视采场情况适 当加密。矿柱 回采对象为高 品位者 ， 回采前 ， 在其周 围施工两个以上人工矿柱支持 空区， 而后再开始回采作业 。合理的回采矿柱可以大大 的提高矿石 回收率 。人工矿柱 由混凝土预制件筑成 ， 前 期曾使用过坑木修筑。 3 采空 区处理 设 计使用 崩落 顶板 围岩 和封 闭空区 的方法处理采空 区 。在实 际开采过程 中， 矿 体沿走 向被一些夹石分 隔成诸多小 矿体 ， 夹 石 已留 做 间柱 ， 使空 区近乎 独立 分 布 ， 故 使用 了封 闭空 区 的方法使其 与生 产 区 隔离 。空 区处 理 在矿 房 和矿 柱 回采完成后实施 。 5 ． 7 主要经济技术指标 采场平均生产能力 8 0 t ／ d ， 矿石综合 回采率 8 5 ， 矿石综合贫化率 l 5 ， 万吨采切 比平均 8 7 ． 2 m／ 1 0 t 。 6 使用效果评价 矿区经十多年来的开采实践， 取得了十分满意的开 采效果 ， 累计开采矿石百万吨以上。所采用的采矿方法 简单、 易行 、 安全、 可靠， 矿房 块 结 构和参数科学、 合 理。回采过程中通过用人工矿柱替代 自然矿柱的办法， 可提高矿石 回采率 1 0 1 5 个百分点 ， 综合经济效益、 节 约资源效果十分明显。 De s i o f M i ． i ．g M e t ho d a n d Mi ni n g P r a c t i c e i n One Go l d M i ne o f S on g x i a n XU Xi n - g u a n g Fi r s t Ge o l o g i c a l S u r v e y T e a m ， Lu o y a n g Ci t y， Lu o y a n g He n a n 4 7 1 0 0 0， C h i n a Ab s t r a c t Th e g o l d d e p o s i t i s a t y p e o f a l t e r e d r o c k wi t h i n f r a c t u r e d z o n e ，r e l a t i v e l y d i f fi c u l t t O mi n e ． Mi n i n g me t h o d s e m p l o y e d i n c l u d e d e v e l o p i n g t u n n e l o r e p a s s s y s t e m，s h o r t h o l e p i l l a r c o mp l e me n t e d wit h s h o r t h o l e s h ri n k a g e ．Th e s t o p p i n g u s e s a r t i f i c i a l p i l l a r i n s t e a d o f n a t u r a l p i l l a r a n d mi mn g p r a c t i c e i n l a s t o v e r t e n y e a r s d e mo n s t r a t e s t h e me t h o d s u s e d a r e q u i t e e f f i c i e n t ． Ke y wo r d s t u n n e l - o r e p a s s s y s t e m； s h o r t - h o l e p i l l a r a n d s t a l l me t h o d；s h o r t - h o l e s h rin k a g e me t h o da r t i f i c i a 1 p i l l a r