中厚以下矿体采矿方法的选择.pdf

黄金 GoL D 2 0 1 4年第 1 期／ 第 3 5卷 中厚 以下矿体 采矿方法 的选择 李 云 珠 西安有色冶金设计研究院 摘要 空场采矿法是金属矿山地下开采的主要 采矿方法之一。以矿 山设计 工程为 实例 ， 介绍 了 根据矿岩稳 固程度选择的采矿方法及其回采工艺和应 用效果。对于中厚以下矿体， 只要矿岩稳 固 程度许可均应尽量采用空场采矿法回采。 关键词 中厚 以下矿体 ； 空场采矿 法； 采矿损失率 ； 矿石贫化率 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 2 文章编号 1 0 0 11 2 7 7 2 0 1 4 0 1 0 0 4 2 0 3 文献标志码 A d o i 1 0 ． 1 1 7 9 2 ／ h j 2 0 1 4 0 1 1 1 金属矿山矿体形态复杂 、 产状变化大 ， 矿岩稳 固 程度千差万别 ， 采矿方法 的合理选用直接影响到矿山 的经济效益。 从 2 0世纪 7 0年代末期 起 ， 随着 高效 率的无轨 采 、 掘、 支 、 运设备的崛起 ， 各种采矿方法的结 构参数 和回采工艺等都发生 了极大的变化。但 国内新老矿 山所用的采矿方法由于受设计时的技术 、 设备等条件 的限制 ， 或多或少地存在着采场生产能力低 、 采矿损 失率和矿石贫化率高、 回采工艺不尽合理等多方面的 问题 。尤其是随着高品位矿石资源的逐渐减少 、 低品 位矿石资源的开发利用 ， 如何选择既能合理 回收矿产 资源 ， 又能降低采矿损失贫化的采矿方法， 是决定矿山 经济效益好坏的重要因素。有鉴于此 ， 笔者谈一点在 设计和实践过程中选择采矿方法的体会， 与同行研讨。 1 围岩和矿石稳固程度好的采矿方法选择 顶 、 底板围岩和矿石稳 固程度好 的 中厚 以下 矿 体， 不论矿体规模的大小， 还是机械化程度的高低， 房 柱采矿法及其变形方案均能获得较好的经济效益。 1 ． 1 王集磷矿普通房柱采矿法 湖北省荆襄矿务局王集磷矿【 是 目前 中国第一 个采选规模 1 5 0万 t ／ a的大型胶磷矿采选联合企业 ， 2 0世纪 7 0 年代王集磷矿由于含磷 白云质泥灰岩或 含磷 白云岩中的磷品位达不到工业品位 ， 因此 当时主 要开采磷矿区之 中的铁矿 。 1 开采技术条件 矿石为磁铁矿 ， f8～1 2 ， 稳 固程度好 ； 顶板 围岩为含磷白云质泥灰岩或含磷 白云 岩 ， 厂 1 01 5 ， 稳固程度好 ； 底板 围岩为含磷 白云质 泥灰岩或泥沙页岩 ， f6～8 ， 稳 固程度好 。矿体倾 角 2 5 。～ 3 9 。 ， 平均厚度 8～ 9 m。 2 采场结构 中段高度 3 0 m， 矿块斜长约 6 0 m， 矿块宽 2 0 m； 间隔问柱 尺寸 5 m x 6 m～ 5 m x 8 m ， 连续问柱宽 5 m， 沿走 向 1 0 0 m布置 1 个 ； 顶柱 厚 5 m 收稿 E t 期 2 0 1 31 01 7 作者 简介 李云珠 1 9 6 2 一 ， 男 ， 甘肃灵 台人 ， 高级工程师 ， 从事金属矿山开采设计 工作 ； 西安市南大街 1 0号 ， 西安有色冶金设计研究 院矿山分院 ， 7l 0 0 0 1 ◆◆●●●◆◆◆◆◆◆●◆◆I●◆◆◆◆◆I◆●●◆◆◆I◆◆◆●◆i ●◆m l◆◆◆●●◆◆◆◆◆ [ 2 ] 苏先锋 盘区机械化上向水平分层采矿充填研究[ D] ． 长沙 中 阳 东北大学， 2 0 0 6 ． 南大学 ， 2 0 0 3 ． [ 4 ] 龚智敏． 无 底 柱分段 崩落 法采 动地压 规律 分析 及控 制方 法研 [ 3 ] 周宗红． 夏甸金矿倾 斜中厚矿体低 贫损分段崩落法研究 [ D] ． 沈 究 [ D] ． 武汉 武汉科技 大学 ， 2 0 0 9 ． St u dy o n t he mi ni ng t e c hn o l o g y o f g e n t l y i nc l i n e d t h i c k b r o ke n o r e b o dy ba s e d o n t h e mi n i n g pr a c t i c e i n Yi ng e z hu a ng g o l d mi n e Wu F e n g， L i S h u p e n g ， Z h a n g J u n p e n g ， S u n S h e n g Y i n g e z h u a n g G o l d Mi n e ， Z h a o j i n Mi n i n g I n d u s t r y C o ． ， L t d ． Abs t r a c t Yi n g e z h u a n g o r e b o d y i s t h i c k a n d c h a n g e a b l e， wi t h i t s h a n g i n g s i d e t a t t e r e d t h a t i s d i ffic u l t t o r e c o v e r ． T hi c k h a n g i n g o r e b o d y b e i n g s t o p e d b y s ub l e v e l c a v i n g me t h o d wi t h no s i l l p i l l a r s， a n d f o o t wa l l a nd c h a ng e a b l e wi n g s b e i n g s t o p e d b y me c h a ni z e d u p wa r d s c ut a n d f i l l s t o p i n g． c o me i n t o b e i n g f r o m y e a r s o f r e s e a r c h a nd p r a c t i c e o f mi ne p r o d u c t i o n， wh i c h i s a n e ffi c i e n t me c ha n i z e d mi ni n g d e s i g n． Th e p a p e r e l a b o r a t e s t he s t r u c t u r a l p a r a me t e r s o f t h e mi n i n g me t h o d， p r o c e s s o f t h e r e c o v e r y a n d ma i n e c o n o mi c i n d e x e s， a c c u mu l a t i n g e x pe r i e n c e f o r s i mi l a r mi n i n g c o nd i ． t i o n s ． Ke y wo r d st h i c k a n d c h a n g e a b l e o r e b o dy；s u b l e v e l c a v i n g me t h o d wi t h n o s i l l p i l l a r ；p a n e l ；me c h a n i z e d u p w a r d s c u t a n d f i l l s t o p p i n g ； fi l l i n g m e t h o d 编辑 邢万芳 2 0 1 4年第 1 期／ 第 3 5卷 3 回采 工艺 矿块采准 切 割工程完成后 ， 在凿 岩巷内采用 Y G一8 0型凿 岩机钻 凿上 向垂直扇形 中 深孔， 逆矿体倾斜方向每次爆破 2 3排炮孔依次落 矿。采场用 5 5 k W 电耙 出矿。相邻矿 块保持 1 5～ 2 0 m的超前距离可同时 回采。间隔间柱和顶柱 以及 盘区问连续矿柱一般不 回收。 4 主要 技 术 经 济 指 标 采 场 生 产 能 力 2 6 0～ 2 7 0 t ／ d ， 采矿掌子面工效 1 8 t／ 工班 ， 出矿设备效 率 1 1 0 t／ 台班 ， 矿石贫化率 5％ ～ 6％ ， 采矿损失 率 1 9％。 1 ． 2 赛什塘铜矿分段房柱采矿法 青海省海南藏族 自治州兴海县赛什塘铜矿_ 2 J 始建于 2 0 0 1年， 为年处理矿石 5 0万 t 的大型铜采选 联合企业 。 1 开采技术条件 矿石为黄铜矿 ， f7～ 8 ， 稳 固 程度 好 ； 顶 、 底板 围岩 为大理 岩和矽 卡岩 、 粉 砂岩 ， ．厂 8～1 2 ， 稳固程 度好 。矿体倾角 1 O 。～4 0 。 ， 平均厚 度 1 01 2 m。 2 采场结构 中段高度 5 0 m， 副 中段 高度 2 5 m， 分段 高 度 1 2 m； 盘 区 长度 1 5 0 m； 顶 、 底柱 厚 均为 3 m； 间隔间柱尺寸为 5 m 5 m。 3 回采工艺 矿块 采准 、 切 割工程完成后 ， 在拉 底凿岩巷内采用 C T C一1 4 ． 2型凿岩台车 配 Y G Z一 9 O型凿岩机 钻凿上向垂直扇形中深孔爆破落矿， 每 次爆破 2～ 3排炮孑 L 。采场用 E i m c o 9 2 2型铲运机 出 矿。在矿房矿石 回采工作结束后 即可对部分矿柱进 行回采 ， 其余矿柱不回收。 4 主要技术经济指标 采场生产能力 3 0 0 t ／ d ， 采 矿掌子面工效 5 0 t ／ 工班 ， 出矿效率 2 6 0 t ／ 台班 ， 矿石贫化率 1 2％ ， 采矿损失率 1 5％。 在矿岩均稳 固的情况下 ， 随着高效率 、 高性 能采 矿设备的出现 ， 房柱采矿法 的矿块生产能力 提高很 大 ， 矿块 回采周期大大缩短 ， 采场结构和布置参数也 都发生了很大的变化 ， 矿柱矿量所 占比例有所降低 。 2 围岩中等稳固、 矿石稳固程度好的采矿方 法选择 顶 、 底板 围岩稳 固程度 中等， 矿石稳 固程度好 的 中厚 以下矿体 ， 选择 留护顶矿层 或顶板锚 固 的房 柱采矿法或留矿采矿法， 同样可获得较好的经济效 益 。 2 ． 1 留护顶矿层的房柱采矿法 倾角 比较缓 的矿体选择 留护顶矿层 或顶板 锚 固 的房柱采 矿法 比较适宜 ， 例如 ， 唐 山市古 冶矾土 矿 的留护顶矿层的房柱采矿法。 1 开采技术条件 矿石为铁 铝矾土 ， f 6～8 ， 中 等稳固； 顶板 围岩为砂岩和页岩， f 4～6 ， 稳 固程度 较差 ； 底板围岩 ．厂 2～ 4， 稳 固程度差 。矿体倾角8 。 一 2 5 。 ， 矿体厚度 7 m左右 。 2 采场结构 矿块斜 长 4 0～5 0 m， 矿块宽 4 0～ 4 8 m； 间隔间柱尺寸 2 m 2 m一 2 m 4 m ， 底柱 厚 5 m， 护顶矿层厚 0 ． 3～ 0 ． 5 m。 3 回采工艺 矿块采准、 切割工程完成后， 由矿块 一 侧采准上山向另一侧上山依次 回采矿房， 各矿房 由 上而下回采 。采场用 5 5 k W 电耙 出矿。留厚 0 ． 3～ 0 ． 5 m的护顶矿层。间隔问柱和顶柱一般不回收。 4 主要 技 术 经 济指 标 采 场 生 产 能 力 1 6 0～ 2 0 0 t ／ d ， 采矿掌子 面工效 1 4～1 7 t ／ ， 工班 ， 出矿设 备效率 8 0～1 0 0 t ／ 台班 ， 矿石贫化率 3％ ， 采矿损 失率 2 5％ 。 2 ． 2 留护顶矿层的留矿采矿法 倾角较陡、 直接顶板不太稳固的矿体选择留护顶 矿层 或顶板锚 固 的留矿采矿法 比较适宜 ， 如东大 山铁矿 留护顶矿层 的中深孔 留矿采矿法。 东大山铁矿行政 区划隶属甘肃省金川市河西堡 镇管辖 ， 2 0世纪 8 0年代末的生产规模为年产铁矿石 1 5万 t 。 1 开采技术条件 矿石为磁铁矿 ， f9～1 1 ， 稳 固程度好 ； 顶 、 底板 围岩为伟 晶花 岗岩和混合岩化片 麻岩 ， ． 厂 6～1 6 ， 稳 固程度好 ； 矿体顶板有厚 1～3 m 的含铁片岩 ， 不稳 固， 易 冒落。矿体倾 角 3 5 。～5 0 。 ； 平均厚度 6～ 7 m， 矿体 比较规整。 2 采场结构 中段高度 3 5～ 4 0 m， 分段高度 8 m， 矿块斜长 4 55 0 m， 矿块宽 4 0 m； 问柱宽 6 m， 顶柱 厚 4 m， 护顶矿层厚 0 ． 5 m。 3 回采工艺 矿块采准 、 切割工程完成 后 ， 在凿 岩巷内采用 YG Z一 9 0型凿岩机钻凿上 向垂直扇形中 深孔爆破落矿， 爆落矿石的三分之一放出， 其余暂时 留在矿房 内临 时支撑 围岩。采 场用 5 5 k W 电耙 出 矿。待回采工作超前一定距离后 即可对矿柱进行 回 采。 4 主要技术经济指标 采场生产能力 1 5 0 t ／ d ， 采 矿掌子面工效 2 l t ／ ／ 工班 ， 出矿效率 1 0 0 t ／ 台班 ， 矿石贫化率 2 0％， 采矿损失率 3 0％。 空场采矿法维护 围岩的方法一般有支柱 人工 支柱 、 矿石 支柱 护顶 法、 控 顶 锚 固 、 喷混凝 土 、 喷 锚 法、 留护顶矿层等方法。对本文所述的中厚贫矿 床 ， 前两者从技术角度讲是可行 的， 从经济角度而言， 留护顶矿层维护顶板， 虽然增大了损失， 但在矿石价 值低的情况下也是可行的， 更何况增大的损失可以从 减少的贫化 中得到一些补偿 。 黄金 3 围岩和 矿石 均 为 中等 稳 固的 采矿 方 法 选 择 顶 、 底板围岩和矿石稳固程度 中等 的中厚以下矿 体 ， 选择底盘漏斗出矿分段空场采矿法或底盘漏斗出 矿的留矿采矿法， 均能较好地解决生产和安全以及资 源利用和经济效益之间的矛盾。如 2 0世纪 7 0年代 末建成投产 、 位于四川省什邡市西北约 4 7 k m的什邡 磷矿 l 】 的底盘漏斗出矿分段空场采矿法 。 1 开采技术条件 矿石f 6～1 1 ， 稳固程度 中等 至稳 固； 顶板围岩l厂 5～ 6， 中等稳 固； 底板围岩厂1 5 左右 ， 稳固程度好。矿体倾 角 3 5 。～ 4 3 。 ， 平均厚度 为 1 0 m 。 2 采场结构 中段高度 3 0 m， 分段高 1 5 m， 矿块 斜长 4 5～5 0 m， 矿块宽 5 0～1 0 0 m； 间柱宽 3 m， 顶柱 厚 3 n l 。 3 回采工艺 矿块采准 、 切割工程 完成 后 ， 从矿 块中央向两侧后退 回采矿房。采场落矿分两步骤 先 在矿石垫层上方施工倾斜浅孑 L 挑 顶 ， 形成补偿空 间； 然后在凿岩平巷和切割上山分别布置垂直和倾斜扇 形中深孑 L ， 先爆破凿岩平巷扇形孑 L ， 将矿石用 2 8 k W 电耙耙出大部分 ， 然后再爆破切割上山的扇形孔 。矿 柱一般不 回收。 4 主 要 技 术 经 济 指 标 采 场 生 产 能 力 2 0 0～ 3 0 0 t ／ d ， 采矿掌子面工效 1 0 t ／ 工班 ， 出矿设备效 率 8 0～l O 0 t／ 台班 ， 矿石贫化率 4％ ～1 2％ ， 采 矿损失率 2 0％ ～ 3 0％。 矿山生产实践证实 ， 底盘漏斗出矿分段空场采矿 法吸取了急倾斜矿体分段 空场采矿法 的优 点 ， 使凿 岩、 落矿工作大部分在分段凿岩巷道中进行， 回采工 作安全 ； 顶板暴露面积随 回采工作 的进行逐步扩大 ， 缩短了顶板大面积暴露的时间， 增 大了矿块尺寸 ， 发 挥了放矿漏斗布置在底板 、 比较好地解决 了空场状态 下放矿工作 的安全 问题 的长处 。底盘漏斗 出矿的留 矿采矿法与底盘漏斗出矿 的分段空场采矿法基本上 相同， 在此不再重复。 4 结 语 综上所述 ， 并参考 国内外矿 山的采矿方法可发 现 房柱采矿法有着采切工程量小 、 工艺简单 、 通风效 果好、 作业安全、 采矿损失率小、 矿石贫化率低等优 点 ， 在 目前高效率 、 高性能采矿设备时代矿块生产能 力已不再是问题。原来因矿柱矿量所 占比重 比较大 所带来的损失率高这一主要缺点也随着矿块生产能 力的大增 、 矿块 回采周期 的缩短 、 矿块尺寸 的增大而 大幅度地降低 ， 同其他类型的采矿方法相 比较 已不再 是突出问题。因此， 笔者认为 对于中厚以下矿体的 采矿方法选择， 只要矿岩稳固程度能保障采矿的安全 均可采用空场采矿法 房柱采矿法及其变形方法 ， 以确保资源利用和矿山经济效益。 [ 参 考 文 献] [ 1 ] 兰州有色冶金设计研究院． 王集磷矿、 古冶矾土矿和什邡磷矿 考察报告 [ R] ． 兰 、 I,I 兰州有色 冶金设计研究院 ， 1 9 8 4 --1 9 9 0 ． [ 2 ] 兰州有色冶金设计研究 院． 青海赛什塘铜矿预 可行性研究 [ R] ． 兰州 兰州有色冶金设计研 究院 ， 1 9 9 0 ． [ 3 ] 兰州有色冶金设计研究院． 青海省兴海县赛 什唐铜矿 可行性研 究[ R ]兰州 I 兰州 I 有色冶金设计研究院， 1 9 9 9 ． [ 4 ] 兰州有色冶金设计研究院． 甘肃东大山铁矿初步设计 R] ． 兰 州 兰州有色冶金设计研究院， 1 9 9 0 ． M i ni ng me t h o d o p t i o n s f o r l e s s t ha n me di um- t h i c k o r e b o di e s Li Yu n z hu X i a n D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e o f N o n F e r r o u s Me t a l s Me t a l l u r g y Ab s t r a c t Ope n s t o p i n g me t h o d i s o n e o f t h e mo s t us e d un d e r g r o un d mi ni n g me t h o d s i n me t a l l i c mi n e s ．Th e p a p e r t a k e s mi n i n g d e s i g n e n g i ne e r i n g f o r e x a mpl e， i nt r o d uc e s t h e me t h o d c h o s e n for t h e s a ke o f r o c k s t a b i l i t y a n d i t s r e e o v e r y p r o c e s s a n d a p p l i c a t i o n e f f e c t s ． Ke y wo r d s l e s s t h a n me d i u m t h i c k o r e b o d y；o p e n s t o p i n g ；o r e l o s s r a t e；o r e d i l u t i o n r a t e 编辑 邢万芳 妇 出 妇 始 盛 始始妇船 妇 妇 船些逝逝船 i 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