赛什塘深部复杂矿体采矿方法的探讨.pdf

S e r i a l No ． 50 4 Ap r i l ． 2 011 现代矿业 M0DERN MI NI NG 总 第5 0 4 期 2 0 1 1 年 4月第 4期 赛什塘 深部复杂矿体采矿方法的探讨 欧志成 蔡泽 山 刘智明 赛什塘铜 业有 限责任公 司 摘要 赛什塘铜矿 3 3 0 0 IT I 水平以上矿床地质条件简单 ， 但随着开采深度的增加 ， 上下地质 条件和矿体的变化都呈现 出不一样的特征。分析 了3 3 0 0 m水平及深部矿体变化后采矿方法的调 整以及“ 布置底盘漏斗房柱空场留矿分层崩落联合法” 新型采矿方法的试验效果， 并对将来深部复 杂多变矿体采矿方法的发展方向作 了简单的探讨。 关键词 深部 开采 ； 联合 法 ； 难 采矿体 当前 ， 国内大多数矿山的浅部矿产资源逐渐枯 竭， 各大矿山深部开采面临的问题复杂各异。其主 要表现有 ， 随着矿 山开采深度的增加 ， 深部地质条件 呈现出与浅部开采不一样的特征 ， 给采矿提 出了一 系列新的问题 ； 还有不少矿 山长期采取 “ 吃富丢贫” 和“ 采易 丢难 ” ， 以及 由于某 些矿 山“ 重生产 轻科 研” ， 往往习惯“ 以法套矿”， 长期沿用现行一般采矿 法， 采矿方法创新少 ， 从而导致不少矿山矿石损失严 重 ， 矿石开采品位逐年下降 ， 开采难度增大以及采矿 成本增加 ， 促使整个矿山经济效益大幅下滑 ， 严重影 响矿山的竞争力和生存力 。文 中以赛什塘铜矿 为例探讨该矿深部复杂矿体的采矿方法的拓展思路 及优化。 1 矿 山开 采概况 赛什塘铜业有限责任公司是一座 日处理能力为 2 0 0 0 t 左右 的 中型铜 矿 山。矿床 是 中型热水 沉 积一变质 、 岩浆叠加改造型矿床。矿体 自东 2 8～西 6 7线 ， 走向为北西一东南。矿山一期设计开采地段 为 1 5～ 2 8线 间的 M ， M ， M 3条主矿体， 目前矿 区首 采 地 段 划 分 为 3 4 5 0， 3 4 0 0 ， 3 3 5 0， 3 3 0 0 ， 3 2 5 0 m 5个水平中段 。 2 矿区地质特征 赛什塘铜矿矿床位于柴达木准地台南缘褶皱带 的东南端。矿区大面积被第 四系和第三系覆盖 ， 沿 沟谷或山脊仅有下二叠统 出露 ， 为一套浅海陆棚相 碎屑岩、 碳酸盐沉积。 区内褶皱断裂 构造发 育， 基 本构造 形式 为北 西一南东 向构造 ， 矿区内褶皱构造主要为雪青沟复 州。 7 4 欧志成 1 9 8 2 一 ， 男 ， 助理工程师 ， 8 1 3 0 0 0青海省海南藏族 自治 式背斜， 其西南西翼的次级背斜一赛什塘背斜控制 着矿区地层展布、 岩体及矿体的空间分布 ， 是矿体赋 存的主要区段。断裂构造在矿区主要有北西向层问 滑动及层间剥离 ， 控制着矿体的空间分布和后生改 造 。 随着开采深度的增加 ， 深部矿床呈现出与浅部 不一样的的地质特征 ， 以 3 3 0 0 m水平为分水岭， 矿 体和围岩都呈现出强烈的反差。上下矿体呈断开错 列状态 ； 而围岩从 3 3 0 0 r n水平开始往深部破碎程 度增大 ， 构造 、 断层、 节理甚是发育。 3开采技术条件 3 3 0 0 m水平及深部的主要矿体有 M ， M 。M 位于 M 的上盘且均为隐伏 矿体 ， 埋藏深度南浅北 深。在深部有一含水断层F 断层 ， 位于 3 1 ～ 4 7 线 ， 并穿过开采范围。 矿体呈似层状、 透镜状 、 带状， 走 向上分支复合 明显。M 矿体走向长度为 2 1 7 5 m， 倾 向为 4 8 4 m， 厚度为 0 ． 5 1 4 m， 平均厚度为 3 ． 5 1 m， 倾角为 1 0 。 ～ 3 0 。 ； M 矿石走 向长度为 4 5 0 I T I ， 倾向为 6 0 0 m， 厚 度为 0 ． 3 7～ 4 8 m， 平均厚度为 9 ． 6 m， 倾 角为 1 5 。一 4 0 。 。厚大矿体主要集中在 3 3 0 0 m水平以上， 3 3 0 0 m水平以下矿体属极薄 、 薄矿体 ， 中等厚度矿体 ， 矿 石．厂 为 4～8 ， 属不稳固 ～稳固。上 、 下盘围岩为大理 岩 、 矽 卡岩、 变质粉砂岩 、 石英闪长岩 、 千枚 岩等类 型 ， 围岩属不稳固 ～稳 固。矿岩不稳固性主要地段 有 3 3 0 0 m水平及深部 的 1 7～1 1线、 5 0线、 1 6 2 8 线 ， 其中 1 6～ 2 8 线的矿岩尤为不稳固， 而且矿体 复杂多变 ， 开采难度较大。 4采矿方 法 根据 3 3 0 0 1 T I 水平以上矿床开采技术条件 ， 矿 岩均为中稳 ～稳固、 缓倾斜 ～倾斜 、 厚度薄 ～中厚以 欧志成蔡泽山等 赛什塘深部复杂矿体采矿方法的探讨 2 0 1 1 年 4月第4期 及地表允许塌落等特点 ， 所选 的采矿方法主要为四 大类传统采矿方法 ， 分别为 浅孔房柱法； 中深孔房 柱法 ； 垂直走向布置底盘漏斗分段空场法 ； 浅孔 留矿 法 。 由于受深部矿床 的围岩结构不稳固条件的限制 以及矿体的复杂多变， 现有 的传统采矿方法显然 已 经不能满足生产 的要求， 如果继续套用现 有的采矿 方法不仅达不到理想 的效果 ， 而且只会增大矿石损 失和贫化率， 随着回采作业的深入 ， 采矿难度和安全 隐患都随着加大， 最后的结果就是无功而返 ， 造成大 量资源浪费。所以， 在面临这些复杂多变的矿体， 不 能再“ 以法套矿” ， 而是要根据矿体 的具体特征进行 “ 因矿创法” 。 以赛什塘 3 3 0 0 m水平 1 3～1 1 线的 M 矿体为 实例， 根据矿体产状试 采用采矿方法 为“ 布置底盘 漏斗房柱空场留矿分层崩落联合法” 。 4 ． 1 采场结构参数 3 3 0 0 m 中段 1 3～1 1线 的矿体倾 角为 2 5 。～ 3 300 ] ． 1 1 l V A U ／ ,／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ U ／ ／ U ／ ／ ／ ／ ．／ ／ ／ ／ ／ ／ f ／A 圣 ／2 磷 7 Ⅲ ‘ ∈，一 、 f l 5／ Ⅱ _ j 、 3 ＼ l Ⅲ 一 Ⅲ ／ 口 口l 口 口／ j 5 目 曰 3 0 。 ， 平均厚度约 8 i n ， 品位约 1 ． 0 4 ％， 矿石为块状中 等稳固； 矿石顶板为破碎带泥质千枚岩且厚度较大， 厂 为 2～ 4 ， 极不稳 固； 底板为大理岩 ， 中等稳固。根 据赛什塘铜矿初步设计划分的采场结构参数 中段 高度为 5 0 li 1 ， 矿块沿走向长度为 5 5～6 5 m 并结合 矿体的实际特征 ， 中段高度 5 0 I n ， 矿块沿走向布置， 并在中段 2 5 m高位 置增设一 电耙水平 副 中段 ， 且在矿块沿走向的中问位置留一个 5 m宽的条形间 柱将矿块划分成 4个矿房 ， 顶柱、 底柱 6～8 11 3 ， 每个 矿房预留直径为 3 1T I 的临时 圆形点柱， 间距 为 5～ 8 1T I [ 。 4 ． 2 采切工作 脉外阶段运输平巷 垂直矿体走向的穿脉运输 巷道已经形成 ， 而需要布置的采切工程主要有 靠近 矿体下盘布置的 1 1 、 1 3线人行上 山井 ， 1 1 、 1 3线 溜 矿井 ， 副 中段电耙道 3 3 2 5 n l 水平 ， 下部靠近矿体 下盘 围岩沿走向布置的电耙道 、 斗穿斗颈、 拉底巷道 以及进入矿房的联络巷道 。具体布置见图 1 。 图 1 布置底盘漏斗房柱空场留矿分层 崩落联合 法 1 一穿脉 ； 2 电耙硐窒 ； 3 一电耙道； 4 一拉底平巷 ； 5 漏 斗； 6 一人行上山井 ； 7 一 问柱 ； 8 ～联络巷 9 --点柱 ； 1 O 一 条形矿柱 ； 1 1 一 溜矿井 ； 1 2 一 阶段运输平巷 4 ． 3 回采作业 完成所有采切工作后 ， 对矿体进行全面切底工 作并预留圆柱形临时点柱 ， 切底厚度为 2 ． 5～ 3 m。 回采顺序 整体回采顺序是先 回采副中段 以上 的矿石 ， 后回采下部矿石 ； 矿房回采顺序 自下而上。 崩矿 采用阶梯工作面， 浅孔分层崩矿， 分层厚 度为 2 ． 5～ 3 m， 崩落矿石充填空 区以控制地压 ， 并 预留与最终顶板 3 1T I 左右厚度 的矿体 ， 最后崩落预 留的一层矿石并 同时 回收预 留临时点柱 ， 在破碎围 岩覆盖下进行出矿。 4 ． 4效果评价 该采矿方法是结合几种传统采矿方法的优点而 推出的一种新思路 ， 目前该方法在试用过程 中不仅 提升采场的生产能力和 回采工效 ， 而且降低了矿石 的贫化和采矿直接成本。 相 比该类矿体所采用的传统有底柱和无底柱崩 落法 ， 该方法主要优点有大大降低 了矿石的损失率 和贫化率 ， 出矿管理简单 ， 缩短 了采准工期及 工程 量 ， 方法灵活 、 适应面广 ； 缺点是应用在缓倾斜矿体 中， 底盘漏斗扩漏工程量增大 ， 采场预留临时顶板管 7S 总第 5 0 4期 现代矿业 2 0 1 1 年 4月第4期 理要求较高。 5 采矿方法探讨及研究方向 以上所列举的矿体类型只是赛什塘 3 3 0 0 m及 深部矿体变化的冰山一角 ， 还有难采薄矿体、 难采厚 矿体、 松软难采矿体 、 分支复合断层错动难采矿体、 复杂多变矿体以及残矿残柱等等各类复杂矿体 ， 这 些都是我们亟待解决和研究 的核心课题 ， 更重要的 就是要在现有 的设备技术水平下通过 “ 因矿创法 ” 的思维方式 ， 大胆 、 创造性地逐步摸索 出各类适用、 安全 、 高效 、 低损失 、 低贫化 、 低成本 的新型采矿方 法。 就赛什塘深部复杂多变难采矿体类型的采矿方 法研讨方向如下。 1 难采极薄矿脉类型。根据 围岩性质及矿体 产状的不同， 可以采用“ 先采顶部废石 ， 后采矿” ， 或 “ 只采矿脉 ， 不采 围岩” ， 或“ 先采矿体底部废石， 后 采矿” 等新型采矿方法 。 2 难采薄矿脉类 型。顶板不稳 固， 底板不 稳 固， 矿石中等或不稳固的倾 角缓倾斜、 倾斜 、 急倾斜 的矿体类型 ， 可采用 “ 分段崩落空场 留矿法” 或 “ 顶 板锚杆支护或人工假顶空场留矿法” 。 3 难采中厚矿体类 型。根据 矿体厚度 、 倾 角 以及矿体的产状和围岩的稳定性不同， 主要思路有 ①改革采场底部结构 ， 不用常规的底盘漏斗结构 ； ② 对于直接顶板破碎不厚的类型采取先切顶矿块空场 法 ； ③对于顶底板都破碎而矿石稳 固的缓倾斜类型， 先切底做人工假底并采用“ 浅孔分层崩矿房柱法” 。 4 松软难采 矿体类 型。①对于 围岩稳 固， 矿 石松软类型可采用“ 分段凿岩分层崩矿空场法” ； ② 对于矿石、 顶板不稳 固， 底板稳固矿体类型可适当调 整采场结构参数 ， 先进行切顶 ， 并且顶板采用锚索挂 网支护， 或做充填体假顶 ； ③对于矿体和上下盘围岩 都不稳 固的类型 ， 合理确定采场结构参数 ， 对“ 垂直 分条胶结充填法” 进行研究和实验， 有效控制地压 ， 降低矿损贫化和充填成本。 6 结语 针对赛什塘铜矿 3 3 0 0 m水平中段 ， 采用了“ 布 置底盘漏斗房柱空场 留矿分层崩落联合法” ， 取得 了良好的技术效果和经济效益 ， 对于更加复杂多变 的深部矿体 ， 需要在采矿方法上科技创新 ， 要 改变 “ 以法套矿” 的陈旧观念和习惯 ， 并注重“ 因矿创法” 的科学思维 ， 只有加快科技创新才能不断提高矿山 的经济效益和竞争力 。 参考文献 [ 1 ] 周君才， 郑星． 当今难采矿体地下采矿 方法 的科研方 向[ J ] ． 云南冶金 ， 2 0 0 2 ， 3 1 6 1 5 - 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