阿尔登--拓普坎铅锌矿采矿方法的选择.pdf

S e r i e s No ． 4 37 No v e mb e r 2 01 2 金 属 矿 山 METAL MI NE 总 第4 3 7期 2 0 1 2 年第 1 1 期 阿尔登 拓普坎铅锌矿 采矿 方 法的选择 张明峰姜仁义 苏建军 中冶京诚 秦皇岛 工程技术有限公司 摘要介绍 了阿尔登一拓普坎铅锌矿 的地质 条件和 矿山现状 ， 对 开采 范 围内矿体 的产 状 、 厚 度进行 了分类 统计 ， 结果表明该矿以急倾斜中厚矿体为主。针对该矿的中厚矿体 ， 通过综合技术经济比较， 选择了分段凿岩阶段 空场法， 与本矿早期使用过的无底柱分段崩落法相比， 分段凿岩阶段空场法矿块生产能力较大， 废石混入率较低， 作业条件较好。矿山设计及恢复生产的实际表明， 分段凿岩阶段空场法适合该矿恢复生产的具体条件。 关键 词 国外矿 山 恢 复生产 中厚 矿体采矿方法技术经 济分段 凿岩 阶段 空场法 S e l e c t i o n o f M i n i n g Me t h o d s f o r Al d e n - t o p k a n Le a d - - Zi n c M i n e Z h a n g Mi n g f e n g J i a n g R e n y i S u J i a n j u n MC C C a p i t a l E n g i n e e r i n gR e s e a r c h I n c o r p o r a t i o n Q i n h u a n g d a o C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t The g e o l o g i c a l f e a t ur e a n d c ur r e n t s i t ua t i o n o f Al d e n t o pk a n l e a d z i nc mi ne a r e i n t r o d u c e d b rie fl y ．The o r e b o d i e s o c c u r r e n c e a n d t h i c k n e s s i n t h e mi n i n g r a n g e a r e c l a s s i fi e d ． An d t h e r e s u l t s s h o w t h a t s h a r p i n c l i n e d me d i u m t h i c k o r e b o d y i s t h e mi ne g ma i n t y p e ． Ac c o r di n g t o t he mi n e g ma i n o r e b o d y， a md t h r o ug h t h e c o mp r e he n s i v e t e c h ni c a l a nd e c o n o mi c c o mp a r i s o n， s u b l e ve l d r i l l i ng a n d be n c h o p e n s t o p i n g me t h o d i s s e l e c t e d． Co mpa r e d wi t h t h e p i l l a r l e s s s u bl e v e l c a v i n g me t h o d u s e d e a r l y， t h e s ub l e v e l d r i l l i n g a nd be n c h o pe n s t o p i n g mi n i n g me t h o d h a s a l a r g e r c a pa c i t y o f pr o d u c i n g o r e b l o c k， l o w e r wa s t e i n o r e r a t e ， a n d b e t t e r o p e r a t i o n c o n d i t i o n s ．T h e p r a c t i c e i n t h e mi n e g d e s i g n a n d i t s p r o d u c t i o n r e c o v e r y s ho ws t h a t t hi s mi ni ng me t h o d i s s u i t a b l e f o r t h e mi n e t o r e s ume p r o du c t i o n ． Ke ywor d s Ov e r s e a s mi ne， Pr o d uc t i o n r e c o v e ry ， Me di u m t hi c k o r e b o dy， Mi n i n g me t h o ds， Te c hn i ca l e c o n o my， Su b l e v e l d r i l l i n g a n d b e n c h o p e n s t o p i n g 阿尔登一拓普坎铅锌矿是前苏联时期塔吉克斯 坦 的一座大型铅锌矿 ， 1 9 5 0年 开始建设 ， 1 9 5 4年 投 产 ， 上部采用露天开采 ， 下部转人地下开采 。地下开 采采用无底柱分段崩落法 ， 矿石年产量一般是 8 0 ～ 1 2 0万 t ， 1 9 8 4年曾达到 1 7 0万 t 。1 9 8 9年以后 ， 随 着前苏联 的解体 ， 阿尔登一拓普坎铅锌矿生产开始 波动 ， 至 1 9 9 8年停产。 2 0 0 6年塔中矿业取得 阿尔登一拓普坎铅 锌矿 的矿权 ， 2 0 0 7年委托中冶京诚 秦皇岛 工程技术有 限公司进行恢复生产设计。笔者参与了设计及施工 服务 ， 设计 中经查阅资料 、 现场踏勘及分析研究⋯ ， 选择了分段凿岩阶段空场法作为阿尔登一拓普坎铅 锌矿恢复生产的采矿方法。分段凿岩阶段空场法矿 块生产能力较大 ， 废 石混人率 低 ， 采 出矿石品位较 高 ， 生产安全可靠 ， 作业条件较好 ， 适合矿 山的具体 条件 。 1 地质条件及 矿 山现状 1 ． 1 地质条件 阿尔登一拓普坎矿区在区域上位于塔吉克斯坦 与乌兹别克斯坦边 界附近的古拉 明山脉 西北 斜坡 上 ， 海拔 1 0 0 0～1 8 0 0 n q 。矿床内划分 9个含矿带 ， 矿带 内分布有 8 7个独立的矿体 矿化体 ， 矿权范 围内具有工 业价值 的矿体 有 2 6个 ， 总体走 向北东 4 5 。 ， 沿走向总长度 2 k m 2 9线至 4 0线 ， 矿体分布 总宽度 1 0 0 ～3 0 0 i n 。矿体倾 向北西 ， 倾 角 7 O 。～ 8 0 。 ， V I 一1 、 W l l I 一1为主矿体。V I一1矿体分布于 1 5 ～ 4 0勘探线 ， 走 向长 1 8 7 0 In， 斜长 6 5 0 In， I l i 中段以 上 、 Ⅳ ～Ⅵ中段 1 62 0勘探线 的部分 矿体 已经采 空， 矿体走向北东 4 5 。 ， 倾向北西， 倾角7 0 。 一 8 0 。 ， 局 部直立， 平均厚度 8 ． 8 In； Ⅷ一1 矿体分布于2 0 ～ 4 0 张明峰 1 9 7 9 一 ， 男 ， 工程 师， 0 6 6 0 0 4河北省秦皇岛市经济技术开发 区龙海道 7 1号 。 总第 4 3 7期 金 属 矿 山 2 0 1 2年 第 1 1期 勘探线 ， 长约 6 2 0 m， 其中Ⅵ 中段以上 2 02 8勘探 线 的部 分矿体 已经基本采空 ， 其他特征同V I 一1矿 体 。 矿石中主要金属矿物有方铅矿 、 闪锌矿 ， 次有黄 铜矿 、 黄铁矿、 磁黄铁矿。脉石矿物有方解石 、 长石 、 石英 、 角 闪石 、 石榴石等 ， 伴生有 益组分有 A g 、 C d 、 G e 、 G a等。 矿体下盘围岩为花岗闪长岩 、 变质砂岩和变质 喷出岩 ， 上盘围岩为灰岩， 含矿岩石为矽卡岩。上 、 下盘围岩及含矿岩石一般属中等稳固岩石 。 矿区主要含水层为结 晶灰岩 ， 节理裂隙发育 ， 隔 水层为花岗闪长斑岩 ， 长石砂岩 、 矽卡岩， 地下水 的 补给为大气降水 ， 高 山冰雪融水。地下水 的径流主 要通过溶 隙 洞 、 节理 、 断层进行。地下水 的排泄 主要通过山谷 、 泉水 、 矿坑排泄 。矿 区内矿床水文地 质条件属中等一复杂类型。 1 ． 2 矿 山现状 阿尔登一拓普坎铅 锌矿是露天 转地下开采 矿 山， 露天开采结束后地下开采采用平硐 、 溜井 、 斜坡 道及辅助竖井联合开拓 ， 1 0 7 0 m主平硐 以上 的开拓 工程已经完成 ， 形成了完整的开拓运输系统。生产 规模 8 0 ～1 2 0万 t ， 1 9 9 8年停产。 矿山生产期 间采用无底柱分段崩落法采矿 ， 中 段高度 7 0～ 7 5 IT I ， 其 中V中段 1 3 7 0 m水平 以上 7 0 m， 自上而下设 IV共 5个生产 中段 ， I、 Ⅱ中 段主要是 回采边坡矿 挂帮矿 ， Ⅲ、 Ⅳ、 V中段开采 露天底 以下的矿体 ； V中段 以下中段高度 7 5 m， 设 Ⅵ ～Ⅸ共 4个生产中段 ， Ⅸ中段最低 ， 标高 1 0 7 0 m。 每个 中段划分 4个分段 ， 分段高度 1 8 ～1 9 m， 出矿 设备采用 T o r o 一3 5 0型 3 ． 5 m 铲运机。 生产期间以开采 中部厚矿体为主， 矿 山停产前 中部厚矿体已采至Ⅶ 中段 ， 而Ⅳ 中段 以下外 围中厚 矿体基本未予采准和回采 。 从现场踏勘结果看 ， 已采准的厚矿体均已回采， 没有可以利用的采切工程。 2 开采范围、 开采方式及建设规模 阿尔登一拓普坎铅锌矿开采范围为建设单位已 获得采矿权范 围内的矿体。经调查 ， 开采范围内Ⅳ 中段 以上矿体 已基本采完， 仅剩余 1 ． 6 9万 t ， 且 为多 条矿体的边角残留， 已有工程严重坍塌 ， 开采范围仅 限于Ⅳ中段及以下剩余矿体 。 Ⅸ中段以下矿体仅查到勘探井已施工至 XⅢ中 段 ， 未查到其他勘探资料。已有资料显示 ， Ⅸ中段 以 下矿体为预测矿体 ， 需待勘探证实后研究其开采方 案 ， 本研究 的阿尔登一拓普坎铅锌矿开采范围为 Ⅳ ～ Ⅸ中段的剩余矿体。 开采范围内矿体采用地下开采方式 ， 建设规模 为 1 0 0万 t ／ a 。 3采矿方法 的选择 3 ． 1 矿体产状的统计 为了全面了解开采范围内矿体的产状， 合理地 选择采矿方法 ， 对开采范 围内的矿体进行 了较详细 的产状 、 厚度统计。统计结果表明， 矿体倾角 7 0 。一 8 0 。 ， 局部直立 ， 平 均 7 5 。 ， 属急倾 斜矿体 ； 矿体厚度 薄 5 m以下 、 中 5 ～1 5 m 、 厚 1 5 m以上 均有 分布 ， 1 5 m以上的厚矿体 占2 1 ． 6 ％ ， 5 ～1 5 m的中 厚矿体占6 3 ． 1 ％ ， 5 m 以下的薄矿脉 占 1 5 ． 3 ％。显 然 ， 阿尔登一拓普坎铅锌矿以急倾斜中厚矿体为主。 3 ． 2采矿方法初选 根据矿床开采技术条件 ， 初选 的主要采矿方法 为崩落法中无底柱分段崩落法和空场法 中分段凿岩 阶段空场法 J ， 薄矿脉 均采 用浅孔 留矿采 矿法 回 收。无底柱分段崩落法和分段凿岩阶段空场法进路 或矿房的布置基本相 同， 1 5 1T I 以上 的厚矿体垂直矿 体走 向布置 ， 5～1 5 m的中厚矿体沿矿体走 向布置。 1 无底柱分段崩落法。厚矿体无底柱分段崩 落法进路问距 1 5 ～ 2 0 m， 进路长度为矿体厚度 ， 分 段高度 1 8 ～ 1 9 m， 中段高度 7 0 ～ 7 5 m， 3 ～4条进 路布置 1条溜井和 1 条通风天井 ， 作为 1 个矿块 ， 矿 块长度 6 0 IT I ， 采用中深孑 L 凿岩 ， 3 m 铲运机出矿 ； 中 厚矿体无底柱分段崩落法沿矿体走 向布置 1 个 回采 进路 ， 进路宽度为矿体厚度 ， 进路长度 6 0 m， 其余和 厚矿体无底柱分段崩落法相 同。 2 分段凿岩阶段空场法 。厚矿体分段凿岩阶 段空场法矿房宽度 2 0 r n ， 矿柱宽度 1 0 m， 长度均为 矿体厚度 ， 底柱高度 1 5 ～ 2 0 m， 顶柱高度 4 ～ 6 m， 分段高度 1 8 ～ 2 2 m， 中段高度 7 O ～ 7 5 m， 2个矿房 布置 1 条溜井和 1 条通风天井 ， 作为 1个矿块 ， 矿块 长度 6 0 m， 采用中深孔凿岩 ， 3 m 铲运机出矿 ； 中厚 矿体分段凿岩 阶段空场法矿 房长 5 0 m， 矿柱 长 1 O m， 宽为矿体厚度， 1 个矿房布置 1 条溜井和 1 条通 风天井 ， 作为 1 个矿块 ， 其余与厚矿体分段凿岩阶段 空场法相 同。 3 ． 3 技术经济 比较 为了选择合适的采矿方法 ， 对初选的采矿方法 张明峰等 阿 尔登一拓普坎铅锌矿采矿方法的选择 2 0 1 2年第 1 1期 进行综合的技术经济比较。由于开采范围内的矿体 主要是 中厚矿体 ， 本研 究通过对 中厚矿体的无底 柱 分段崩落法和分段凿岩阶段空场法进行技术经济比 较来选择采矿方法 。 1 矿块生产能力 。采用分段凿岩阶段空场法 时 ， 1 个矿块 的底部可 以布置 4到 5条 回采出矿进 路 ， 可以布置 1台 3 m 电动铲运机出矿 ， 矿块的最 大回采出矿能力可以达 到 3 0万 t ／ a ， 综合生产能力 可以达到 1 5万 t ／ a ； 采用无底柱分段崩落法时 ， 对应 于分段凿岩阶段空场法的中厚矿体只能布置 1条回 采进路 ， 按 4条进路布置 1台 3 m 电动铲运机计算 时， 其最大 回采 出矿能力仅为 3 m 电动铲运机出矿 能力 3 0万 t ／ a 的 1 ／ 4， 按 2个分段 同时 回采 进路 长度 6 0 m， 上下分段超前距大于 2 0 m 考虑 ， 其最大 回采出矿能力为 1 5万 t ／ a ， 综合生产能力 1 0万 t ／ a 。 2 矿石 回采率和废 石混入率。采用分段凿岩 阶段空场法时 ， 采切 回采率 9 5 ％ ， 废石混入率 5 ％ ； 矿房 回采率 9 0 ％ ， 废石 混入 率 1 0 ％ ； 矿柱 回采率 6 0 ％ ， 废 石 混 入 率 2 0 ％ ； 采 矿 方 法 综 合 回 采 率 8 2 ． 1 3 ％ ， 废石混入率 1 2 ． 4 9 ％。 采用无底柱分段崩落法时 ， 采矿方法综合回采 率 8 2 ％ ， 废石混入率 1 8 ％。无底柱分段崩落法的废 石混人率高于分段凿岩阶段空场法。 3 采切比。经计算， 中厚矿体无底柱分段崩 落法采切比 8 ． 1 6 m ／ k t ， 分段凿岩阶段空场法因布置 底部结构 ， 其采切 比达 到 8 ． 8 9 m ／ k t ， 比无底柱分段 崩落法多 0 ． 7 3 r n ／ k t 。按矿 山生产 规模 1 0 0万 t ／ a 计算 ， 分段凿岩阶段空场法每年 比无底柱分段崩落 法多掘进 7 3 0 m平巷 ， 采切成本增加 8 ． 9 5 ％。 4 作业条件。无底柱分段崩落法在覆盖岩下 作业 ， 安全条件较好 ， 但采矿凿岩和出矿均在独头作 业面进行 ， 通风条件较差。 分段凿岩阶段空场法在采用合理 的矿块参数并 对矿柱进行适当维护 的情况下 ， 其安全生产条件也 比较好 ， 且采矿凿岩和出矿均在具有贯穿风流的巷 道作业 ， 通风条件较好 。 5 其他情况。无底柱分段崩落法需要在覆盖 岩下放矿 ， 矿山投产初期就要对覆盖岩进行管理 ； 分 段凿岩阶段空场法在矿房 回采结束后 ， 采用崩 落法 回收矿柱时才考虑空区处理或崩落部分围岩形成覆 盖层 。 6 综合技术经济 比较。采矿方法技术综合经 济比较见表 1 。 表 1 采矿方法技术综合经济指标 从表 1可以看 出， 除采切比外 ， 分段凿岩阶段空 场法均优于无底柱分段崩落法。经分析计算 ， 采掘 费用在矿石成本中所 占比例不到 2 0 ％ ， 分段凿岩 阶 段空场法因采切 比较大而增加的采掘费用低于其较 少的废石混入带来 的效益 ， 综合技术经济 比较 ， 阿尔 登一拓普坎铅锌矿分段凿岩阶段空场法优于无底柱 分段崩落法。 4 分段凿岩 阶段 空场 法及 其采矿工艺 阿尔登一拓普坎铅锌矿最终选用分段凿岩阶段 空场法作为主要的采矿方法 ， 中厚矿体的矿块沿矿 体走 向布置 ， 厚矿体 的矿块垂直矿体走 向布置。薄 矿脉采用浅孔 留矿法回收。 中厚矿体的分段凿岩阶段空场法见 图 1 。 图 1分 段 凿 岩 阶 段 空 场 法 分段凿岩阶段空场法的采切工程主要包括通风 天井 、 分段巷道 、 装矿巷道 、 溜井 、 拉底平巷 、 切割井 等 。一般从穿脉运输巷道施工通风天井 、 溜井等工 程 ， 从斜坡道施工分段巷道、 装矿巷道 、 拉底平巷等。 因为该矿为恢复生产矿山， 部分分段巷道 已经施工 ， 新增加的分段巷道可 以通过有一定坡度的联络道和 已有的分段巷道相连接 ， 充分利用已有巷道 ， 减少基 建工程量 。 分段凿岩阶段空场法采用分段凿岩。在分段凿 岩巷道 内钻凿扇形中深孔 ， 以切割井为 自由面后退 式爆破 ， 炮孔直径 7 6 m m， 炮孔排距 1 ． 5～2 m， 孔底 距2～3 m。钻机效率8 万 m ／ 台 a ， 炮孔延米爆 破量约 1 0 tY m。 崩落的矿石用 3 m 电动铲运机运至矿块溜井， 下转第 5 5页 51 马 帅等 三道庄钼钨露天矿境界优化研 究 2 0 1 2年第 1 1期 的情况下 ， 不能简单地通过扩大境界来追求企业 的 S o c i e t y f o r M i n i n g ， M e t a l u r g y a n d E x P l 。 m i 。 n ， 1 9 9 2 4 1 1 4 2 2 ． 效益最大化 ， 境界的扩大意味着矿 、 岩量 的增加 ， 采 [ ] 伊拉尔斯兰K ， 塞莱比M露天矿优化设计模拟 模型 一 ⋯ _ 矿 、 剥岩成本的上升可能导致净值 的减少 ， 结果也可 司 ． uR P A c软件 使用手 册 [ M] ． 北 能适得其反 。 京 S U R P A C国 际矿业软件公司， 2 0 0 8 ． 参考文献 磊 0 9 ,三 道25 1庄 钼0 2锷 矿575 -2床 地587．质 [ 1 ] 王青 ， 史维祥． 采矿学 [ M]北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 7 ] 河南 省地质队． 河南 省栾川 三道庄 矿地质 报告 [ R] 栾 川 I 河 [ 2 ] 托马斯 G S ． 露天 矿优化 设计 及生产 计划 的现状 与发展 趋势 南栾川钼业有 限公 司 ， 1 9 8 0 [ J ] ． 电子计算 机 ， 1 9 9 8 3 5 8 - 6 5 ． [ 8 ] 宋子岭 ． 现代露 天矿设 计理论 与方 法研究 [ D] 阜 新 辽 宁工 [ 3 ] D O W D A P ， O N U R H A ． O p t i m i s i n g o p e n p i t d e s i g n a n d s e q u e n 一 程 技术大 学， 2 0 0 7 ． 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 7 2 7 c i n g [ C ] ／ ／P r o c 2 3 r d I n t e r n a t i o n a l A P C O M S y mp o s i u m． L i t t l e t o n 上接第 4 8页 5 -6 8 要树立用工程 、 设备换效率 ， 用效率换效益 [ ]南昌 有色 冶金设计研究院l 中 钢南非铬业有限公司铬矿及冶 的思想 。要使工程投入和产量规模效应进行有机结 可行陡 研究报 R 。 南昌。 南昌 有色冶金设计 合 ， 以最优化的工程布置和设备投入换取最大产量 ， [ 3 ] 郭金峰 ，王汉生墒 非 _ r w f b t i 铬矿缓倾斜薄矿体开 采技术 降 低 吨矿 成本 寞践 与评沭『 J ] ． 金属矿山， 2 0 1 0 2 1 8 - 2 1 ． 参考文献 [ 1 ]董晓方南非矿产资源开发与利用 [ J ] ．现代 矿业 ， 2 0 1 2 7 上接第 5 1页 再经振动放矿机装车， 电动铲运机效率 3 0万 t ／ a 。 5 结 论 1 通过 对阿尔 登一拓普 坎铅 锌矿 的实 地踏 勘 、 分析研究 ， 采用综合技术经济 比较的方法选取了 较适合的采矿方法 ， 并在矿 山设计 和恢 复生产得 到 应用 ， 对 国内企业 到国外收购 、 承包 已有矿 山， 恢复 已停产矿 山的生产等有一定的参考意义。 2 对 已有矿 山恢 复生产 ， 应 当全 面查 阅矿 山 过去的生产资料并进行必要 的现场踏勘 ， 全面掌握 矿山的现状 、 开采范围 内的资源条件 和开采技术条 件 ， 以合理选择采矿方法。 3 对产状不 同、 矿 体赋存条件不 同的矿 体可 以选择不同采矿方法或不同的布置形式 。 收 稿 日期2 0 1 2 -08 2 4 4 选择采矿方法 时， 应 当进行必要 的综合技 术经济 比较 ， 对不 同的采矿方法作出较全面的评价 。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 参考文献 姜仁义． 某铁矿设 计 中采 矿方法 的优 选 [ C] ／ ／ 2 0 1 1年 中国矿 业科技大会论文集． 马鞍山 金属矿山杂志社 ， 2 0 1 1 7 6 - 7 9 ． 马毅敏 ， 连 民杰 ， 等． 倾 斜 中厚低 品位铁 矿采 矿方法选 择 与优 化研究 [ J ] ． 金属矿山 ， 2 0 1 1 9 1 2 - 1 5 ． 许正元． 应用工程经济原理选择采 矿方法 [ J ] ． 金属 矿山 ， 2 0 1 1 1 3 8 4l ， 柳志森． 苍I Ⅱ 铁矿开拓系统及采矿方法优化[ J ] ． 金属矿山， 2 0 0 9 7 3 9 42 ． 黄胜生． 金山金矿采矿方 法的选择 [ J ] ． 矿业研究与 开发 ， 2 0 0 0 2 4_ 6 ． 收稿 日期2 0 1 2 -08 - 0 6 信 息苑 铁 矿石季度价格波动取决 于中国铁矿石库存 淡水河谷市场 、 销售与战略执行董事 J o s e C a r 一 矿石需求正 回升， 因此对未来矿价的预期是乐观的。 l o s Ma r t i n s 称 ， 铁 矿石 市场 价格展 望好 于三 季度 。 不过 ， 中国国内矿山仍是影响现货矿价走势的因素， Ma r t i n s 表示 ， 由于全球 经济放 缓 ， 中国铁矿石需求 2 0 1 3年铁矿石季 度价 格波动性 将 比较 大 ， 可能 达 下降 ， 导致现货市场供应过剩 ， 促使前期矿价大幅下 1 4 0美 t 或低至 1 0 0美 t ， 取决于中国铁矿石库 跌。然而， 随着中国铁矿石及钢材库存降至较低水 存。2 0 1 2 年四季度铁矿石平均价格预计约为 1 1 5 平 ， 此前因检修暂停运营的钢厂已重新启动高炉 ， 铁 美 t 。 矿业 1 1 4网 5 5