对倾斜极薄矿脉采矿方法的探讨.pdf

第了卷第 3 期 1口9 1 年 5 月 湖南有色金属129 对 倾斜极 薄矿脉采矿 方法的探 讨 张运良 长沙有色金属专科学校 摘 要 本文综合石人嶂钨矿和铜山岭 有色金属矿时倾科极薄矿脉的开 采试 睑 , 进 一步探计了此类矿体的有效开 采途径 、 合理的矿 块结构和回采工 艺 , 以便 充分回收扩产资源 , 提高企业的经济效益 。 关键词 极薄矿脉开 采分采充填 粉矿回收 1 前言 倾斜极薄矿脉的开采一直 是生产矿山没 有解决的一个难题 。 而此类矿脉的 蕴藏量在 国内矿山又占有一定的比重 。 因此 , 寻求这 类矿脉的合理采矿方法与工艺技术 , 对矿产 资源的合理开发利用 , 提高矿山企业的经济 效益 , 具有重大现实意义 。 石人嶂钨矿石人嶂矿区北组倾斜极薄矿 脉保有工业储量1 3 . 8 6万吨 , WO 3金 属 量 8 5 1 . 5吨 。 分别占该矿区 1 9 8 9年底止 的保有储 量 的 1 7 和21 . 2 , 由于 该组矿脉的采矿技 术条件较为复杂 , 多年来尚未寻求出适合于 该组矿脉 的采矿方法进行开采 , 该矿区的中 组及南组矿脉开采标高已下降至 41 0m水平 , 而北组矿脉开采标高尚停 留在63 8一 67 8m水 平 , 回采高差达 2 0 0多米 , 因而已经影 响到 该矿各组矿脉之间采矿顺序 的协调 。 铜山岭有色金属矿猫息湾矿区的倾斜极 薄矿脉 , 其工业保有矿量占全矿工业保有矿 量 的 。 由于采矿技术条件较复杂 , 该矿 区下部治水工程刚结束 , 2的中段矿体尚来 完全开拓 , 因此 , 目前还未选择适合的采矿 方法进行开采 , 这种状况现已影响到全矿采 掘计划的完成 。 针对以上问题 , 通过 近两年对上述两矿 此类矿脉的采犷方法的试验及研究 , 成功地 使用了 上向水平 分层胶结底板分采充填采矿 法 。 2 采矿技术条件 石人嶂钨犷北组犷脉 5号脉定为试验矿 脉 , 铜 山岭取 8号矿脉为试验矿脉 。 两犷脉 的开采技术条件见表 1 。 3 采矿方法 3 . 1 采矿 方 法选择 石人嶂钨矿曾用普通留犷法 、 振动留矿 法及 人工房柱留矿法对北组矿脉进行开采 , 均在 上采十几米时半途而废 。 铜山岭矿对石 英脉类型矿脉的开采尚处于试采阶段 。 根据 两矿的采矿技术条件以及类似生产矿山有关8 0 1 3 0湖 南 有色金属 表 1 矿脉的 开采技术条件 第 7 卷 石人嶂坑 口5 号脉 铜 山岭犷 8 号脉 脉厚 , m 倾 角 矿石品种 品位 , 多 矿石稳固性 顶板围岩 底板围岩 构造 0 。 5 1 凌5一5 5 . 黑钨 矿 1 。 D3 中等 , f“8 砂质板岩 , 石英 砂岩 . f二8一1 2 , 欠稳固 砂质板 岩 , 石英 砂岩 , f8一1 2 , 欠稳固 小断裂 , 节理较发育 , 最大 水平断距1一 Zm 0 。 54 40 。 一50 . C u , P b , Zn , Ag C u2 . 49 , Pbl . 5 4 , Z n0 . 81 , Ag27 中等 , f二1 0 大理岩或大理化灰岩 , ￡二1 0一1 2 , 大理岩或大理化灰岩 , f 一1 0一1 2 , 构造不发育 19/t 较稳固 较稳固 的开采经验及教训 , 在选择采矿方法 时 , 拟 定了以下四条原则 1 . 必须控 制顶板岩体片落 , 保证回采作 业安全 , 2 . 严格控制采矿贫化 率 , 提高 出矿品 位 , 减少选矿处理 量 ; 3 . 尽可能提高矿石回采率 , 减少矿石损 失 , 充分回收利用矿产资源 ; 4 . 充分考虑采空 区处理 , 防止有采空 区 而引起的地压危害和矿区内水的影响 。 依据上述要求 , 首先确定技术上可行的 采矿方法 , 只有分采充填法和电耙留矿法两 种 。 然后 , 通过经济比较确定 最 优开采方 法 。 经济对比可按下式计算来进行 。 元t / ; C 3 选矿成本 , 元/t ; p ; 、 p 分别为电耙 留矿法和分采充 填法采矿贫化率多 入 、 久 分别为电耙留矿法和分采充 填法采矿损失率 。 当△M O时 , 说明分采充填法优 于 电 耙留矿法 ; 反之 , 若△M镇 O时 , 说明电耙 留矿法 最佳 。 综 合两矿的既定条件 , 通过技 术及 经济上对比 , 证明两矿试验矿脉均宜采 用胶结底板分采充填采矿法 。 其试验方案如 图 1和图2 所示 。 A、,_ HLb丫 广 , 户 _。 户 、 1 一 入 , 二 3人vl 一 狡、、 沪 1 1 勺 3J 5In 以 1一P 飞 767 8功 一 C C 3 1一入 , 、 一 J j召3一P 式中△M 两种采矿方法采选总成本 之 差 , 元 ; H 中段高度 , m ; L 矿块长度 , m , b 矿脉厚度 , m ; Y 矿石体重 , t/ m “; a 矿脉倾角 , 度 , C 电耙留矿法采 矿 成本 , 元 ; Z 分 采充 填法采 矿成 本 , 图 1 石人嶂 钨矿上 向 水平 分层 分采充填采矿 法 1一中央溜矿井; 3 一沿脉平巷 ; 5一小溜矿井; 7 一砂浆底板; 一中央先行天井 2一混凝土块石隔墙; 4一人行顺路天井 ; 6一分采充填废石; 8一矿脉 ; /t C 9 第 3 期 张运 良 对倾抖极薄矿脉采矿方法的探讨 311 咚咚攀密翔冲套碧攀攀润润 卜卜确水层 翅减洛 协俐 哪活 凡奋吧,￡一消 消 守2马奋m 参 程 2 6 图 2 铜山岭有色金属矿 分采充填采矿法 1一电耙2一中央溜矿井; 3 一混凝土隔墙;4一沿脉平巷 ; 5一顺路天井;6一先行探矿天井; 7一充填废石;8一砂浆底板 ; 0一中央先行天 井 3 . 2 采矿 方 法结构参数 采矿方法 的参数与 矿体赋存条件 、 矿体 开拓方式 、 采矿工艺 设备的选型有密切关 系 。 采场结 构参数合理与否 , 直接影响各项 技术经济指标的好坏 。 考虑两矿试验矿脉的 开采条件 , 矿块长度应为5 0 m , 中段高度不 应超过4 0 m , 间柱 、 顶柱一般可以不留 , 底 柱高度为 3一s m , 分层高度为 Zm左右 。 3 . 3 采准切创工 程 分采充填法采切工程比较简单 , 主要有 沿脉平 巷 , 拉底巷道 , 先行中央天井 , 电耙 碉室 , 漏斗及顺路天井 。 4 回采工艺 分采充填法回采工艺 主要包括分采矿 石 、 出矿 、 分采废石充填和胶结充填底板等 工序 。 4 。 1 矿岩分采 方式的确定 依据回采矿石和围岩的先后次序 , 矿岩 分采形式可有两种 先采矿石 , 后采围岩 , 或先采围岩 , 后采矿石 。 究竟采用 哪一种形 式为宜 , 应视矿石和围岩的具体条件而定 。 一般原则是 矿石比围 岩 稳固 , 可先采 围 岩 , 后 采矿石 ; 反之 , 则先采矿石 , 后采围 岩 。 但在实际生产过程 中 , 为了施工的方 便 , 多采取先采矿石 , 后采围 岩的分采形 式 。 因为它有利于控制采幅 , 减小犷石的揖 失 与贫化 。 如铜山岭有色金 属矿及石人嶂钨 犷都是采用此种分 采形 式 。 不过应当说 明 , 如果矿脉只有2c 0m左右的厚 度 , 并且较稳 固 , 可先采底板 围 岩 , 后采矿石 。 如 红岭钨 矿采用此种形式回收表外矿 , 取得了较好的 经济效 果 。 分采围岩的部位 应根据顶底板围岩 的稳 固性而定 。 若顶板围岩不稳固 , 应分采底板 围岩 , 如石人嶂钨矿及红 岭钨矿 等 ; 若顶 板 、 底板围岩均稳固 , 分采围岩可取顶底板 同时进行 , 此种情况下 , 把矿脉置 于回采工 作面 中央 , 对回采矿石有利 , 如铜 山岭有色 金属矿 。 4 . 2 凿岩爆破 分采充填法的突 出优点是矿石的回采率 高 , 贫化率低 。 但 这要靠严 格控 制采幅才能 实现 , 从而对凿岩爆破工作也提出了严格要 求 。 当矿体倾角6 0 。 时 , 采用 YSP 一 4 5 型凿岩机 , 钎头一 般采 用小3 8mm 一字型 钎头 。 炮孔布置 的方式 当分采矿石时 , 炮孔 应布置在矿石与 围岩的交界线 上 , 方位应向 中央天井微斜 , 并 与矿脉 的倾斜方向一致 。 炮孔 排列 方式 随矿脉厚度变 化而变 化 。 当脉 厚 o . s m时 , 采用 “之” 字型布孔方式 , 孔 距 0 . 5m左右 , 可使每个炮 孔 分担的矿量相 等 , 爆破块度均匀 。 当矿脉厚度。 . sm时 , 将炮孔布为 “梅花” 型 , 最小抵抗线应控制 在0 。 4一0 。 sm之间 , 其爆破效果较为理想 。 为了获得 良好的爆破效果 , 采用非电毫 秒导爆管 , 进行微差爆破 。 炮孔布置形式 及 其爆破网路如图 3 所示 。 3 出矿 由于分采充填法采 场 出矿条件的局限 4 . 132 湖南有色金属 第 7 卷 火,管 导娜管 10段 效效瀚动栩崛崛 . . 之 “ 字型布益 梅花型布盆 图 3 炮孔 布置及爆破网路示 意图 1一 10一表示段数 性 , 生产矿山常采用人工 出矿 , 劳动强度 大 , 生产效率低 。 为了克服这一缺点 , 铜山 岭有色金属犷成功地使用电耙进行采场运矿 图 2 。 回采下部几个分层 时 , 分层水平 及溜矿井的矿石采用同一电耙出矿 , 用滑轮 组换向 ; 由于耙运距离的限 制 , 采场上部三 个分层在上部平巷处安装了一 台 电耙 , 用于 耙运分层水平的犷石 , 溜井中仍 用原电耙出 矿 。 电耙功率为1 3 kw , 出矿能 力可达 30 t / 台班 。 溜犷井布置在矿块中央 , 溜井两壁用混 凝土块石累砌 , 施工简单 。 如果矿体倾角略 小于矿石自然安息角 , 可在溜矿井中放置钢 板 , 减小摩擦系数 。 若比自然安息角小得较 多 , 则应在溜犷井 中布置 电 耙 。 4 。 4 充填作业 充填作业是分采充填法 回采工艺中的主 要环节 , 它 包括分采围岩充填和底板胶结充 填 。 胶结底板 的铺设 , 可以减少矿石 、 特别 是高品位粉犷的损失 , 改善出矿条件 。 为了 提高矿石的回 收率 , 在削壁充填法采场 , 曾 采用木板 、 橡胶 、 钢板等材料作为垫板 , 但 作业条件差 , 材料消耗大 , 粉犷难以完全回 收 。 随着充填工艺的日趋完善 , 采用胶结底 板 , 既可降低矿石的损失与贫化 , 又可采用 电耙出矿 。 胶结层厚度 为5一 s c m , 灰砂比 1 , 4 。 为了尽快使胶结底板达到早期强度 , 可在砂浆中加入速凝剂 , 掺加 量为水泥用量 的2 。 5 。 在上中段平巷中搅拌好的胶结料 , 可用 铁皮风筒 或铁 管作 为通道 , 从中央天井下 放 。 也可直接从中央天井下放 。 为了减少胶 结料的用 量 , 可在平场后铺一薄层河砂或尾 砂 , 然后再铺胶结料 。 实践证明 , 在5一s c m 厚的胶结层面上进行凿岩 、 爆破 、 出矿等作 业 , 均未发生破坏 , 由此可见 , 其回采工艺 是可行的 。 5 结论 试验研究表明 , 上 向水 平分层胶结底板 分采充填采矿法 是开采倾斜极薄矿脉的有效 途径 。 它具有以下优点 1 . 矿石贫化率低 , 回收 率可达9 5以 上 , 2 . 胶结底板能充分回收高品位粉矿 , 并 为电耙出矿创造条件 ; 3 . 采切工程量小 。 实现矿石与围岩分 采 , 减少 了入选矿石量 , 可相应降低选矿和 运输费用 , 提高企业的综合经济效益 , 4 . 作业安全 , 能有效地进行顶板管理 , 是开采顶板不稳固的倾斜或急倾斜极薄犷脉 的一种有效方法 ; 5 . 开采工艺比较 复 杂 , 劳动 强度大 , 工 效较低 。 石人嶂钨矿从 198 8年1 0 月开 始试 验到 1 989年1 0 月推广应用该法以来 , 在北组矿脉 的开采中已获取 10 0 多万元的利润 。 铜山岭 有色金 属矿的试验应用也即将结束 , 实践证 明其开采工艺是成功的 。 这为今后类似条件 的犷山提供了可以借鉴的经验 。