充填采矿法在获各琦铜矿的应用.pdf

第6 4 卷第 1 期 有 色 金 属 矿山部分 2 0 1 2 年1 月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 4 1 7 2 ． 2 0 1 2 ． O 1 ． 0 0 3 充填采矿法在获各琦铜矿的应用 王训青， 朱天平 巴彦淖尔西部铜业有限公 司， 内蒙古 巴彦淖尔 0 1 5 0 0 0 摘要 获各琦 铜矿原采用浅孔 留矿法 。通过分析 获各琦 铜矿 的开采技术 条件 ， 比较浅 孔留矿法 和上 向水 平 分层充填采矿法 ， 对 矿山采矿方法进行优化 。最终达到 合理开采 矿产 资源和提 高经济效 益 的 目的 ， 为 类似矿 山提 供借鉴 。 关键词 采矿方法 ； 损失率 ； 贫化率 ； 经济效益 中图分类号 TD 8 5 3 ． 3 4 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 1 2 0 1 0 0 0 7 0 3 Ap p l i c a t i o n o f b a c k f i l l i n g me t h o d i n Hu o g e q i Co p p e r Mi n e W ANG Xun q i n g。 ZH U Ti a n pi n g Ba y a n Nu r W e s t e r n Co p p e r C o ．，Lt d ．，Ba y a n Nu r I n n e r Mo n g o l i a 0 1 5 0 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t ．．S h o r t - h o l e s h r i n k a g e me t h o d wa s u s e d i n Hu o g e q i C o p p e r M i n e ． Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e mi n i n g c o n d i t i o n s o f Hu o g e q i C o p p e r M i n e a n d a n a l y z e s s h o r t h o l e s h r i n k a g e me t h o d a n d b a c k f i l l i n g me t h o d，i n o r d e r t o o p t i mi z e mi n i n g me t h o d ．Th e p u r p o s e s o f r e a s o n a b l e e x p l o i t i n g mi n e r a l r e s o u r c e s a n d i mp r o v i n g e c o n o mi c b e n e f i t s a r e o b t a i n e d，wh i c h c a n p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r o t h e r s i mi l a r mi n e s ． Ke y wo r d s mi n i n g me t h o d；l O S S r a t e ；d i l u t i o n r a t e ；e c o n o m i c b e n e f i t s 获各琦铜矿位于内蒙古巴彦淖尔市狼山山脉中 段北麓。矿床于 1 9 8 8年开发 ， 2 O世纪 9 O年代露天 开采达到 5 O 1 0 t ／ a 。2 0 0 3年 ， 西部矿业委托兰州 有色冶金设计研究 院设计露天转地下开采 ， 设计采 矿规模 1 3 0 1 0 t ／ a ， 2 0 0 5年投入生产 。随着矿山 地质勘探工作的重大突破 ， 2 0 0 6年对获各琦铜矿进 行 了采矿扩建工程可行性研究设计， 设 计采矿规模 1 7 0l O t ／ a 。 2 0 0 8年以前矿山主要采 用浅孔 留矿法 ， 经过几 年的开采实践， 发现铜矿体上 、 下盘都有不同程度的 破碎带， 局部矿段节理裂隙非常发育 ， 在开采过程中， 很 多矿房 出现上盘 围岩和矿柱垮 塌 的现象 。同时 ， 该 采矿方法损失、 贫化率大、 回采率低 、 安全性差等问题 逐渐暴露出来。鉴于矿山采矿技术条件的变化和铜 矿采矿扩建的要求， 浅孔留矿法已经无法满足矿山生 产规模的发展和安全生产的需要。为此 ， 矿山与长沙 矿山研究院合作， 通过对工程揭露 、 矿体的二次圈定 及现有矿床开采技术条件分析研究 ， 根据获各琦铜矿 的开采技术条件、 现状及装备 ， 对各种采矿方法技术 经济指标进行 比较， 同时参考国内外 同类矿体开采经 作者简介 王训青 1 9 6 6 一 ， 男 ， 高级工程师 ， 工业电气 自动化专业 。 验 ， 选择采用充填采矿法回采主要铜矿体。 1开采技术条件 矿体呈层状、 似层状产 出， 走 向为近东西 向， 向 南倾 ， 倾角 6 O 。 ～8 0 。 。矿 区主构造总体走向为 8 O 。 ， 向南倾斜 ， 倾角 6 5 。 - - - 8 0 。 ， 地下涌水量小。铜矿体主 要赋存于石英岩中， 品位高 、 厚度大， 其硬度系数为 8 ～1 0 。通过工程揭露铜矿体上 、 下盘都有不同程度 的破碎带 ， 局部矿段节理裂隙非常发育。 2 采 矿 方 法 获 各 琦 铜 矿 原 设 计 采 矿 方 法 主 要 为 浅 孔 留矿 法 ， 由于矿山进行铜矿采矿扩建 ， 需要 采用上 、 下两 个采区同时生产 ， 来保证矿 山生产能力 的增长。在 上部采区回采没有结束之前 ， 下部采区 1 4 5 0 r n中 段 以下回采必须采用胶结充填或废石 充填 ， 以保证 上部采区的安全[ 1 ] 。加上矿山原有采矿技术条件发 生变化， 已经无法达 到设 计损失、 贫化 和 回采率指 标 ， 为保证矿山安全生产和提高经济效 益 ， 2 0 0 9年 矿 山与长沙矿 山研究 院合作 ， 在 1 6 9 0 m 中段 9 0 1 采场进行上向水平分层充填采矿法试验 ， 在 1 6 9 0 m 中段 1 0 0 1 采场进行空场嗣后充填采矿法试验。在试 有 色 金 属 矿山部分 第 6 4 卷 验的同时 ， 经过多方面分析研究和论证， 将矿 山原有 的主体采矿方法浅孔留矿法优化为上 向水平分层充 填采矿法 。 2 ． 1 浅孔 留矿 法 采场绝大部分沿矿体走 向布置， 每 5 O m一个采 场。采场内分矿房和间柱， 矿房长 3 8 4 2 m， 宽度为 矿体厚度 ， 间柱宽 8 ～1 2 m， 顶柱厚 6 ～9 m， 采用漏斗 放矿 电耙 耙矿底部结构 。 浅孑 L 留矿法具有结构简单 、 管理方便 、 采准工程 量小和生产技术容易掌握 、 设备易于供应维修、 出矿 快等优点 。在矿岩稳固、 极倾斜而且变化小、 厚度 在 5 m以下 的矿体中的使用效果最佳 ， 现在矿山边 角、 零星矿体基本采用此方法。 2 ． 2 上向水平分层充填采矿法 2 ． 2 ． 1 采场结构参数 中段高度为 5 O ～7 O m。矿块沿矿体走 向布置 ， 间柱宽 4 m， 矿房长 4 6 1T I ， 宽度为矿体厚度 ， 一般在采 场均匀留 2 ～3个尺寸为 4 m4 IT I 点柱， 分段高度为 1 0 m或 1 5 m， 底柱高 6 ． 6 m， 顶柱高 1 0 1 2 “1 。 此结构参数用在 1 4 5 0 m中段 6 ～8 线及 1 6 3 0 m 中段 6 ～9 线矿房 回采过程中。由于矿体上盘局部 存在于破碎带中， 矿体节理裂 隙发育， 不稳固， 在回 采过程中矿体上盘不同程度 出现垮塌。为保证作业 安全 ， 减少损失 、 贫化， 矿山对采场结构参数进行优 化 ， 将不稳固矿段沿矿体走向布置优化为垂直矿体 走 向布置， 采场宽度为 1 0 I n ， 采场长度为矿体厚度 。 图 1 某分段 2 ～4线平面 图 Fi g ．1 Pl a na r g r a p h o f 2～ 4 l i n e i n o ne s u b s e c t i o n m 3 线 4 线 5 线 6 线 7 线 -■ ■ 一 _ I ． ／ ．_ 】 ， 一 ．． _ ■ ■ 一 雾 鼍 ；l ● ’努 叠 l ， 穹_ ， 一 图 2 某分段 3 ～8线平面图 Fi g． 2 Pl a na r g r a p h o f 3 ～ 8 l i ne i n on e s u bs e c t i o n 第 1期 王训青等 充填采矿法在获各琦铜矿 的应用 9 实践表明， 当矿体矿化不均匀， 矿房 内有较多 夹石 时， 可采用矿块沿矿体走 向布置 ， 见图 1 。将夹 石留成柱可以最大限度地减少矿石损失和贫化 ， 保 证作业安全。当矿体内矿化均匀 ， 矿房内无夹石时 ， 采用矿块垂直矿体走向布置， 见 图 2 ， 这样可 以最大 限度地减少损失[ 3 ] 。 2 ． 2 ． 2 采切工作 采用脉 内外联合采准， 在矿体下盘布置采 区斜 坡 道 连接各 分段 平 巷 ， 再 布 置 一条 采 场 联 络 巷 连 接 采场各分层 。矿块沿矿体走 向布置时 ， 采场 内布置 一 条充填回风井 和一条脉 内溜井 ， 见 图 1 。矿块垂 直矿体走 向布置时 ， 采用两个采场共用一条充填天 井 ， 根据运输距离在脉外布置溜矿井 ， 在采场内架设 溜矿井 ， 采用脉内、 脉外溜井 出矿 ， 见图 2 。 2 ． 2 ． 3 回采和充填工作 采用 自下而上逐层 回采 ， 采高 3 ． 3 m或 3 m， 分 层控顶高度为 5 ． 3 m左右 ， 第一层设计采高 5 ． 3 m， 以后每个分层 回采 3 ． 3 m或 3 m。采用浅孔爆破进 行 回采 ， 孔深 2 m， 孔距 1 ． 0 ～ 1 ． 2 m， 最小抵 抗线 0 ． 8 ～1 ． 5 m。采场顶板采用光面爆破 ， 短轴 略成拱 型 。矿块沿矿体走 向布置时， 采用间隔回采 ， 首采采 场超前相邻采场 一个分层后 ， 相邻采 场方可 回采。 相邻采场 回采时可将间柱削成点柱， 以降低矿石损 失。矿块垂直矿体走 向布置时， 采用 隔一采一Ⅲ二 步回采。采场一个分层采完后 ， 加高溜矿井 ， 架设充 填挡墙_ 3 ] ， 进行胶结充填 ， 并为下一循环 留2 ． 0 m作 业空间。第一分层采用 14灰砂 比充填 下部 3 ． 3 m或 3 m， 以后分层下部 2 ． 5 m 采用 1 1 2灰砂 比， 回采采场距相邻采场 1 m以外也可采用充填废 石L 5 ] ， 上部 0 ． 5 m依然采用 14的灰砂 比充填 ， 以 满 足铲运 机 出矿 的需求 [ 6 ] 。 3 经 济效 益 根据矿块主要技术经济指标 见表 1 。上 向水 平分层充填采矿法的损失贫化指标明显优于浅孔 留 矿法的指标。但是 ， 其采切 比大， 需要提前做好采切 准备工作 。从表 1中可知 ， 工方案较 Ⅱ方案 的优化 程度与铜的市场价格成正 比。因此 ， 高品位矿块采 用充填采矿法将给矿 山带来更多的利润。 表 1 综 合经 济效 益分析 Ta b l e 1 Co mp r e he n s i v e e c o n omi c b e n e f i t a n a l y s i s 霉 项 目 名 称 上 填 浅 孔 留 Ⅱ I 一 Ⅱ ／ Ⅱ 1 某 中段地质矿量／ t 3 9 3 5 0 1 0 3 9 3 5 0 1 0 2 地质 品位／ 1 ． 3 8 1 ． 3 8 3 金属量／ t 5 4 3 0 3 5 4 3 0 3 4 损失率／ 1 1 1 9 4 2 ． 1 1 5 贫化率／ 6 2 1 一 7 1 ． 4 3 6 采 出矿量／ t 3 7 2 5 7 0 1 4 0 3 4 6 3 1 一 7 ． 6 6 7 采 出品位／ 1 ． 3 0 1 ． 0 9 0 2 1 8 ． 9 9 ％ 8 采 出金属量／ t 4 8 3 3 0 4 3 9 8 6 9 ． 8 8 ％ 9 选矿 回收率／ ％ 9 3 9 3 0 ． O 0 ％ 1 0 选 出金属量／ t 4 4 9 4 7 4 0 9 0 7 9 ． 8 8 ％ 1 1 采矿成本／ 元 t 3 3 ． 9 2 3 1 ． 9 2 1 2 采切成本／ 元 t 1 7 ． 2 0 1 2 ． 9 3 1 3 充填成本／ 元 t 3 3 ． 3 1 0 1 4 空区处理成本／ 元 t 0 1 ． 9 4 1 5 选矿 、 运输成本／ 元 t 7 4 ． 1 7 4 ． 1 1 6 采选成本合计／ 元 t 2 2 6 ． 4 7 1 7 2 ． 7 0 管理费等按 3 0 计算 1 7 采选综合成 本／ 万元8 4 3 7 5 ． 9 5 6 9 6 7 7 ． 2 0 2 1 ． 1 O 1 8 铜价格／ 万元 4 ． 0 5 4 ． 0 5 按市场价 5 ． 0 万元／ t 的 8 1 计算 1 9 铜产品产值 ／ 万元 1 8 2 0 3 4 1 6 5 6 7 2 9 ． 8 8 z O 经济效 益／ 万元 9 7 6 5 8 ． 2 2 9 5 9 9 4 ． 3 4 I比Ⅱ增加 1 6 6 3万元 上向水平分层充填采矿法 与浅孑 L 留矿采矿法 相 比， 具有 以下优点 1 矿 山资源利用率显著 提高。采用充 填法采 矿 ， 损失贫化指标显著降低 。浅孔留矿采矿法损失 率为 1 9 ％， 贫化率为 2 1 ％，回采率为 7 8 ％。通过采 下转第 1 6页 有 色 金 属 矿山部分 第 6 4 卷 表 4 铲运机出矿上向水平进路充填 采矿法 标准矿块 主要经济技术指标 Ta bl e 4 M a i n e c o no mi c a nd t e c hn i c a l i n di c a t o r s of u pwa r d ho r i z o nt a l s l i c e s t o pi ng a n d b a c kf i l l i n g me t h o d wi t h s c r a pe r 从表 4得出， 上向进路充填法贫化率低 、 生产能 力大、 无轨设备机动性好 ， 达到了预期 的效果 。 5 结 论 1 上向水平进路充填法大大增加了采场的生产 能力， 可达 2 6 9 ． 6 t ／ d 。随着分层高度增加 ， 采准工 程量大大减少， 生产能力大大提高。 2 机械化装备水平大大提高 ， 降低 了工人劳 动 强度 ， 节约了劳动成本。 3 通过经济技术指标分析， 虽然分段空场嗣后 充填采矿法吨矿利润高于上向水平分层进路充填采 矿法 ， 但因回收率过低 ， 利润总额低于后者 ， 因此上 向水平进路充填法总体效益优于分段空场嗣后充填 法 。 参 考 文 献 [ 1 ] 王新 民， 张钦礼 ， 陈嘉生．块石 胶结充填工艺 在铜 陵新 桥硫铁 矿的实验与应用[ 刀． 中国有色金属学报 ， I 9 9 7 ， 7 3 1 0 1 3 ． [ 2 ] 薛奕忠．高阶段 大直径深孔崩 矿嗣后充填采矿 法在安 庆铜矿 的应 用口] ．中国矿山工程 ，2 0 0 8 ， 3 7 2 8 - 1 0 ． [ 3 ] 李 杨 ， 彭 康 ， 张小刚 ， 等．上盘 进路下盘水平分 层联合 采矿法 试验研究口] ．黄金科学技术 ，2 0 1 0 ， 1 8 1 7 7 7 9 ． [ 4 ] 王忠军， 王永成， 姜维明， 等． 降低金矿石回采边界品位分析与 应用[ J ] ．黄金科学技术，2 0 0 7 ， 1 5 4 5 4 5 7 ． 上接第 9页 用充填 采矿 法， 其损 失、 贫化率 分别 降到 1 1 和 6 ， 回采率提高到 8 8 9 ／ 5 ～9 O ％， 极大地提高 了矿产 资源的开发利用率 。 2 安全系数高 。胶结充填后的采场不用处理空 区 ， 采 矿时 容易发 现和处 理采 场顶板 的安 全隐患 ， 可 以多个采场 、 多工作面、 多中段同时作业。 3 尾砂和废石可回收利用 ， 减少 了废石和尾砂 堆存 占用的土地。 其主要缺点 1 充填成本高 ， 充填工艺复杂 。需要消耗大量 的水泥， 并要加强采矿 、 出矿 、 充填衔接工作 ， 工艺复 杂、 劳动强度和管理难度大。 2 采场顶板管理难度较大。由于人员与设备长 期暴露在采场顶板之下 ， 因此要加强采场顶板 的管 理 [ 7 - 8 ] 。 3 采 切工程量大。必须提前做好 开拓采准工 程 ， 才能确保矿山生产衔接。 4 结论 与建议 I 采矿实践已经充分证 明， 上 向水平分层充填 采矿法能否成功的关键在于能否实现强采、 强出、 强 充 。因此 ， 要加强采场循环作业周期和采场顶板暴 露时间管理， 严格坚持“ 平顶板 、 控大块、 管边界、 强 支护 、 快循环” 原则。 2 一、 二步 回采要严格做到隔一采一。 3 在保证生产效率的前提条件下 ， 尽 可能地把 采场面积缩小 ， 并严格控制分层控顶高度 ， 在不留点 柱的采场和顶板围岩不稳 固的采场， 要采用锚杆或 锚索支护采场顶板。 随着矿 山开采和企业发展， 优化采矿方法是矿 山降低生产成本、 提高企业 经济效益 的有效途 径。 采矿 方法 没有 好坏之 分 ， 只有适 用与否 ， 各 矿 山应 根 据矿体的赋存条件 ， 确定符合矿 山实际情 况的采矿 方法和采场结构参数， 在提高矿 山资源综合利用率 和保证安全的同时 ， 提高矿 山的经济效益。 参 考 文 献 [ 1 ] 兰州有色冶金设计研究 院有限公 司．内蒙 古获各琦矿 区一号 矿床铜矿采矿工程初步设计 E R] ．2 0 0 7 ． [ 2 ] 高鹏举．锡铁山铅锌矿采矿工艺的优化口] ．采矿技 术，2 0 0 7 ， 7 1 1 6 - 1 7 ． [ 3 ] 赵 勇 ， 张 花， 张兆林 ， 等．上 向分层胶结充 填采矿法在 侯庄矿 区的应用口] ．山东冶金，2 0 0 6 ， 3 7 3 ； 3 7 3 9 ． [ 4 ] 李长权 ， 王安强 ， 穆怀富。 等．机械化胶结充填采 矿法在富家矿 的应用 [ 刀．黄金 ， 2 0 0 9 ， 3 0 6 2 5 2 9 ． [ 5 ] 马正位 ， 乔登攀 ， 魏学松， 等．上向水平分层废石 充填法在东大 山铁矿的应用[ J ] ．有色金属 矿山部分 ， 2 0 0 9 ， 6 1 3 3 - 5 ． [ 6 ] 邓 建 ， 李夕兵 ， 古 德生 ， 等．无 间柱连续采 矿法 矿段 回采的地 压规律与控制 技术 [ J ] ．中 国有色 金属 学 报 ，2 0 0 1 4 6 6 6 ～ 6 6 9 ． [ 7 ] 白军全．金属地下矿山采场顶板管理的几点经验[ J ] ．有色金 属 ，2 0 0 7 ， 5 9 3 9 5 - 9 6 ． [ 8 ] 霍红亮 ， 代建清 ， 苏兆仁 ， 等．获各琦铜矿一号矿床 三维 地应力 场测量及分布 规律研究 [ J ] ．有色金 属 矿 山部分 ，2 0 0 7 ， 5 9 3 9 5 96 ．