草楼铁矿首采区采矿方法选择及评价.pdf

2 0 0 7 年第 1 2期／ 第2 8 卷 黄金 GOLD 草楼铁矿首采区采矿方法选择及评价 姜峰 南钢集团安徽草楼矿业有限责任公司 摘要 简要介绍了苹楼铁矿首采区地质及开采技术条件， 初步设计推荐的采矿方法和矿山拟采 用的采矿方法 ； 并对垂直矿体走向的分段矿房采矿法和 V C R法进行 了综合比较 ， V C R法明显优 于 分段矿房采矿法； 提出了V C R法在凿岩、 爆破、 出矿等工艺、 设备方面存在的问题和改进建议。 关键词 分段矿房采矿 法； V C R法； 草楼铁矿 中图分 类号 T D 8 5 3 ． 3 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 7 1 2 0 0 2 7 0 3 O 矿 山概 况 南钢集团安徽草楼矿业有限责任公司草楼铁矿 下简称草楼铁矿 位于安徽省霍邱县境内， 属于沉 积变质型矿床。矿床近南北走向， 沿走 向长度为 2 0 0 0 m； 矿体倾 向西 ， 倾 角 4 5 。～5 0 。 ； 矿体 平均假厚 度为 5 3 m， 最大为 9 3 m； 矿石平均品位 3 0 ． 4 2 ％ 。 草楼铁矿主要开采 ⋯1 7 0 4 1 0 m水平 1 6～2 3 勘探线之间的 Ⅱ号矿体， 开采范围内的资源量 3 3 2 3 3 3 为 7 3 0 5万 t 。 草楼铁矿水文地质条件属 中等偏复杂 型。矿床 地表水体规模较小， 对矿山开采影响不大 ； 坑内涌水 主要来源于第 四系岩溶 ， 孔 隙充水 以静储量为 主， 开 采初期坑内涌水量较大 ， 随着开采将 日趋减少。 矿体顶部有厚 1 2 2～ 2 2 2 m的第四系亚黏土层、 亚黏土和砂砾混合层以及变质氧化矿形成的风化壳 ， 疏松破碎 ， 容易塌陷。 初步设计采用地下开采 ， 竖井开拓 ， 中央对角抽 出式通风 ， 井下集 中排水。设计规模为 2 0 0万 t ／ a 。 l 首采区地质及开采技术条件 草楼铁矿首采区位于 一 2 3 0 m中段 1 1 ～1 9勘探 线 ， 主要开采 1 1 ～1 9勘探线 ⋯1 7 0 2 3 0 m水 平之 间的 Ⅱ号 矿 体。该 区 段 长 约 4 0 0 m， 地 质 储 量 为 6 8 5万 t ， 平均品位 T F e 3 0 ％ ， 矿体厚度 4 31 1 9 m， 矿 体倾角 3 4 。 ～ 5 5 。 。矿体 中部 7～1 5勘探线之间有夹 石 ， 夹石厚度 2 ． 8～ 9 ． 2 m。 首采区上部第 四系出露地表 ， 平均厚度 1 6 8 m， 其 覆盖的浅部矿体为氧化矿石 ， 经风化作用疏松破碎 ， 容易塌落。氧化矿厚度 1 5～ 4 6 m， 平均厚度2 9 m。氧 化矿以下为原生磁铁矿 ， ．， ’ 8～1 0 ， 坚硬致 密 ， 平均 R Q D 岩石质量指标 值为 8 6 ％， 矿体完整 ， 矿体质量 中等， 工程地质条件中等。 矿体上盘围岩主要为混合岩和片麻岩 厂 4～ 8 ， 岩石 以块状 一短柱状为主 ， 裂隙一般不发育 ， 局部 比 较发育。岩石质量中等以上， 岩体中等完整至完整， 工程地质条件中等。 矿体下盘主要为 片麻岩 、 混合岩及斜长角闪岩， ／48 ， 以短柱 状 为主， 裂 隙不发 育。岩石 质量 中 等， 岩体比较完整， 工程地质条件中等。 在采矿生产过程中， 为防止矿体上部的软弱岩层 塌落 ， 初步设计考虑在软弱岩层下部 留厚 5 0 m的原 生磁铁矿作为永久顶柱。这样， 既保护矿体上覆软弱 岩层不会塌落， 也不会破坏上覆第四系岩层的水力联 系 2 首采区采矿方法 2 ． 1 初步设计推荐的采矿方法 根据草楼铁矿矿床的赋存条件和开采技术条件， 初步设计推荐 了 3种采矿方法。一是垂直矿体走向 的分段矿房采矿法 ， 适 用于厚度 大于 2 0 m矿体的回 采 ； 二是沿矿体走向的分段矿房采矿法 ， 适用于厚度 介于6 ～ 2 0 m矿体的回采 ； 三是浅孔留矿采矿法， 适 用于厚度小于 6 m矿体的回采 。3种采矿方法的比重 分别为 9 2 ％ 、 7 ％和 1 ％。 显而易见 ， 对于首采 区而言， 初步设计推荐采用 垂直矿体走向的分段矿房采矿法回采。 初步设计推荐 的垂直矿体走 向的分段矿房采矿 法， 矿块长 1 0 0 m， 宽为矿体水平厚度， 高为阶段高度 6 0 m。每个矿块 分为 3个矿 房和 3个矿柱 ， 矿房宽 2 5 m 有 1个矿房 宽度为 2 6 m ， 间柱宽 8 m。矿房垂 直矿体走向布置， 即分段凿岩巷道垂直矿体走向布 收稿 日期 2 o 0 7 0 91 5 作者简介 姜峰 1 9 6 5 一 ， 男， 吉林磐石人 ， 硕士研究生， 高级工程师， 总经理， 现从事金属矿山技术及管理工作； 安徽省六安市霍邱县范桥乡， 2 3 7 4 71 维普资讯 团匝耍 黄 金 置。顶底柱高 1 4 m， 矿房内设 4个分段 ， 分段高度为 1 1 ． 5 m。采用铲运机出矿的底部结构 ， 矿房采用 Y G Z 一 9 0型凿岩机钻孔 ， 中深孔落矿 ， 铲运机 出矿 ， 振动 放矿机放矿。 该采矿方法可 以仅 回采矿房 ， 嗣后采用全尾砂充 填采空区， 不 回采矿柱 ； 也可先采矿房 ， 嗣后用尾砂胶 结充填采空区， 再 回采矿柱 ， 提高矿石 回采率。尾砂 充填体与矿柱或胶结充填体一起支撑上覆岩体 ， 保证 上覆岩层和地表不会塌落。 2 ． 2 草楼铁矿拟采用的采矿方法 2 0 0 5年经过对中深孔 、 深孔多种布置形式反复 对比研究， 草楼铁矿提出采用阶段下向深孔凿岩、 阶 段爆破 、 阶段 出矿的空场嗣后充填采矿法 以下简称 阶段空场采矿法， 即 V C R法 进行回采。 阶段空场采矿方法的回采工作分 2步进行 ， 即先 采矿房 ， 胶结充填矿房后 ， 再 回采矿柱 。矿柱 的采准 、 切割和回采工艺 与矿房的相 同。 矿块垂直走 向布置， 矿块分为矿房和矿柱。矿块 长为矿体厚度 ， 宽为 3 0 m， 高为阶段高 6 0 m， 底部结构 高 1 5 m。矿房长为矿体厚度 ， 宽为 1 5 m， 高 为阶段高 6 0 m。矿柱尺寸与矿房 的相同。 矿房采准工程包括凿岩硐室 、 出矿平巷 、 受 矿平 巷和出矿进路 。采场底部结构为平底堑沟形式。矿 房切割工程包括切割平巷 、 拉底切割天井 、 拉底切割 槽和拉底] 程。切割工程施工时， 通过底部受矿平巷 施工切割平巷 ， 通过切割平巷施工拉底切割天井 。然 后 ， 在切割巷 内和底部受矿平巷 内用 Y G Z一9 0型凿 岩机钻凿上向扇形炮孔 。再 以拉底切割天井 为 自由 面爆破形成拉底切 割槽 ， 由采场 r l 1 央拉底 切割槽开 始 ， 向上下盘后退爆破形成切割层 ， 完成拉底二 『 程施 工。回采工艺如下 1 凿岩 。使用 深孔 钻机在矿房顶部 的凿岩硐 室 内钻凿下向倾斜平行深孔 。 2 装药。使用多孑 L 粒状铵 油炸药 ， 钻孑 L 直径为 1 6 5 mm时 ， 采用人工 问隔装药 ； 钻 孑 L 直径 为 l 0 0 ram 时 ， 采用 B Q F一1 0 0型装药器连续装药。 3 爆破。采用非电导爆管复式起爆系统起爆 ， 钻孔直径为 1 6 5 m m时 ， 采用 V C R法切槽 ， 侧 向爆破 ； 钻孔直径为 1 0 0 m m时 ， 采用连续装药结构， 炮孑 L 全长 敷设导爆索 ， 孑 L 问 、 排问微差爆破 ， 采用挤压爆破侧向 崩矿 。 4 出矿。爆下 的矿石采用铲运机集 中在采场 底部出矿 ， 采用无轨或有轨运输 。 5 充填。矿房矿石 出完后 ， 采用集中全尾砂胶 结充填， 充填料借助重力沿充填料管道 自流输送到采 场， 多点下料 ， 分次充填， 以利充填接顶。 2 ． 3 采矿方法 比较 主要从采切工程和 回采工艺等方面对分段矿房 采矿法 下简称分段法 和 阶段空场采矿法 下简称 阶段法 进行 比较 。 1 矿 房 回采 安 全性。阶段 法 的矿 房 宽度 为 1 5 m， 分段法 的矿房宽度为 2 5 m， 在矿房 回采时， 阶段 法的顶板 、 上盘和下盘 围岩 的暴露 面积都 比分段 法 小。假如矿体水平厚度 8 0 m， 倾向5 0 。 ， 矿体厚度在 走向和倾 向上没有变化， 则阶段法 比分段法顶板 、 上 盘和下盘围岩 的暴露 面积少 4 0 ％ ， 即在矿房 回采过 程中， 阶段法安全系数是分段法的 1 ． 8倍。 2 采切 比。阶段法的采切 比为 3 6 3 m ／ 万 t ， 分 段法的采切 比为 5 3 7 m ／ 万 t ， 阶段法每采万吨矿石 比 分段法少施工采切工程 1 7 4 m 。 3 采 切工程施工难度。阶段法 的采切工程集 中在 一1 7 0 m和 一2 3 0 m水平 ， 2水平之间有采区斜坡 道相通 ， 采切工程施工时可 以利用无轨设备 ， 施工难 度小 、 效率 高。而分段法 的采 切工程分散在各个分 段 ， 除 一2 3 0 m运输水平和出矿水平可以利用无轨设 备外 ． 其他分段必须采用传统的施工工艺施 工， 加上 分段法的竖向工程较多 ， 从而造成分段法的施工难度 大 、 效率低 。 4 采场准备速度。因为阶段法的采切 比小 ， 施 工效率又高， 所以其采场准备速度要比分段法快得 多。采用采场准备速度 比较快的采矿方法对于早 日 达到 2 0 0万 t ／ a的生产规模是非常有利的。 5 凿岩工作。阶段法采用深孔钻 机钻凿下 向 倾斜平行深孔 ， 施工难度 比较大 ， 炮孔倾斜度不易保 证 。而分段法采用中深孔钻机钻凿 上向扇形炮孔， 施 工工艺非常成熟 。 6 装药工作。阶段法每层爆破装药前都要对 炮孔深度进行实测并对孔底进行堵塞 ， 非常繁琐 。 7 爆破工作 。阶段法是一种 比较先进 的采矿 方法， 适用于矿体和围岩比较稳固的中厚以上的急倾 斜矿体的回采。中国的凡口铅锌矿应用该方法， 并取 得了比较好的效果 。 草楼铁矿的工程技术人员初次接触这种采矿方 法 ， 在生产实践 中将有一个比较长的学习、 消化过程 。 当钻孔直径 1 0 0 m m时 ， 如果采用挤压爆破侧 向崩矿 ， 恐怕爆破效果难以保证。 8 出矿工作。阶段法采用平底堑沟底部结构 ， 出矿直接在 一 2 3 0 m运输水平进行。如果采用有轨运 输 ， 铲运机和矿车难 以配合使用， 况且铲运机和矿车 会互相影响， 降低出矿和运矿效率 如果采用无轨运 输 ， 卡车会给井下带来严重 的污染 ， 同时会大幅度增 加运输成本和道路维护成本。 维普资讯 2 0 0 7 年 第l 2 期 ／ 第2 8 卷 耍 三 9 矿柱回收。阶段法矿柱可以回采 ， 采矿 回采 率比较高。分段法间柱回收比较困难， 采矿回采率比 较低。 1 0 矿房顶板。阶段法在施工凿岩硐室时 ， 矿 房顶板就已经切开 ， 矿房顶板比较平整。分段法在矿 房采矿爆破时， 矿房顶板才与矿房矿体相分离， 矿房 顶板很不平整。如果最上一个分段的个别炮孔超深 ， 对顶板的稳 固会产生比较大的负面影响。 1 1 爆破规模。阶段法矿房采矿爆破时 ， 由下 往上分层爆破 ， 一次爆破 的规模 比较小 ， 对矿房顶板 的影响不大 。而分段法矿房采矿爆破时 ， 随着补偿空 间的增加， 一次爆破的规模会逐步加大， 对矿房顶板 的影响比较大。 2 ． 4 采 矿方 法评价 阶段空场采矿法与分段矿房采矿法相 比， 在采矿 生产的安全性 、 采矿成本、 采切工程施工难度 、 采场准 备速度以及采矿回采率等方面都具有比较明显的优 势 ， 笔者认为草楼铁矿首采 区应该采用阶段空场采矿 法回采。但是 ， 阶段空场采矿法在凿岩 、 装药 、 爆破 、 出矿等工艺方面还存在 一些问题 ， 需要在今后的采矿 生产实践中加以解决。 3 存在的问题及建议 1 凿岩硐室掘进时应采用光面爆破技术 ， 以减 少对矿房顶板的破坏 ， 保持其 自身稳 固能力。 2 原方案 拟采用的方案 凿岩硐室长为矿体 水平厚度 ， 宽为 1 6 m， 高为 3 ． 2 m。假如矿体水平厚度 为 8 0 m， 则矿房顶板暴露面积达 1 2 8 0 m 。为了保持 矿房顶板的稳定 ， 建议在凿岩硐室中部沿矿房长轴方 向留高2 m的连续临时问柱。矿房凿岩时用浅孔凿 岩机在临时问柱上钻凿浅孑 L ， u t H - 问柱与矿房最后一 次爆破同时装药 、 同时起爆 3 随着凿岩硐室掘进 的进行 ， 对凿岩硐室顶板 矿房顶板 不太稳 固的地段 ， 建议进行支护 ， 支护方 式可以考虑采用喷锚网联合支护。草楼铁矿 一2 3 0 m 中段采矿的安全工作是重中之重 ， 建议对该中段各矿 块的矿房和矿柱顶板全部采用喷锚网联合支护或锚 索支护 。 4 随着 一1 7 0 m水 平 开 拓工 程 的施 工 ， 应 在 一 1 7 0 m 水平钻凿上 向探水孔和工程地质孔 。如果发 现含水层 ， 应该及时疏干。如果原生磁铁矿的厚度或 中等稳固以上的岩层厚度不足 5 0 m时， 应立即修改 矿块布置方案 ， 重新考虑永久顶柱问题 。 5 建议选择先进的深孔凿岩设备 ， 保证深孔的 施工速度和施工质量。 6 建议到国内或国外采用 V C R法采矿的矿 山 考察学习， 抓紧时间掌握 V C R法爆破的原理和具体 施工工艺。 7 出矿设备和运输设备匹配问题需要进一步 地研究解决。 8 考虑到草楼铁矿上部有软弱岩层存在， 为保 证矿L I I 作业人员 的绝对安全 ， 防止恶性事故的发生 ， 一 2 3 0 m中段每次深孔或深孔爆破都必须安排在交接 班时问进行 ， 井下全部人员必须在爆破前撤至地表安 全地带 。 9 禁止将拉底层矿石 出空。拉底结束及拉底 层补偿空间满足矿房爆破 的要求后 ， 要及时组织矿房 采爆破 ， 避免采场拉底层顶板长期大面积暴露导致 发生安全事故。 1 0 矿房或矿柱旧采结束后， 要及时对采空区 进行充填 ， 接顶质量必须满足设计要求 。 S e l e c t i o n a n d e v a l u a t i o n o f s t o pi ng me t h o d i n fir s t mi n i n g a r e a o f Ca o l o u i r o n mi ne J i a n g F e n g A n h u i C a o l o u Mi n i n g I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ， N a n j i n g I r o n S t e e l G r o u p Abs t r a c tT he p a p e r i n t r o d uc e d t he g e o l o g i c a l c ha r a c t e r i s t i c s ，mi ni n g t e c h n i c a l c o n di t i o n s a n d p r o p o s e d s t o p i n g me t h o d．Th e v e r t i c a l i t y s t r i k e s u b l e v e l p e n s t o pi n g me t h o d a n d VCR me t h o d wa s c o mp a r e d c o mp r e h e n s i v e l y．Th e r e s u I t r e v e a l e d t h a t t h e VCR me t h o d wa s o b v i o u s l y b e t t e r t h a n t h e fir s t me t h o d ．S o me p r o po s a l s a h o u t t he t e c hn i q ue a n d e q ui p me n t i n d r i l l i n g，b l a s t i n g a n d d r a wi n g we r e fig u r e d o u t ． K e y w o r d s s u b l e v e l o p e n s t o p i n g ； V C R m e t h o d ；C a o l o u i r o n mi n e 编辑 邢万芳 出 靶船 船妇 船龆妇出 逝 龆船啦船船 船避 船 逝 欢迎订阅 欢迎投稿 l 恭乖乖莽乖乖帑恭乖乖莽芥乖莽莽乖乖莽乖乖芥莽芥恭乖乖莽莽芥乖莽乖乖乖奈乖乖恭乖乖乖乖莽莽乖 维普资讯