关于缓倾斜中厚矿体两种采矿方法的比对分析.pdf

S e r i a l No ． 5 2 6 Fe b r ua r y． 2 01 3 现代矿业 M0RDEN MI NI NG 总 第5 2 6 期 2 0 1 3 年 2月第 2期 采选工程 - 关于缓倾斜 中厚矿体两种 采矿方法的比对分析 王 燕 长春黄金设计院 摘 要根据辽 宁招金 白云金矿具体的矿床 开采技术条件 ， 可以采用留矿全面法， 也可以使 用 分段 空场法。对这两种采矿方法的优缺 点、 使用条件、 经济效益做技 术经济分析 ， 寻找一种更适合 的采矿方法， 以达到安全、 高效 、 经济之开采 目的， 为企业提 高生产能力， 满足改扩建工程发展 需要 ， 提供技 术支撑 。 关键词 缓倾斜 中厚矿体 留矿全 面法分段空场法技术经济比较 Co mpa r e a nd Ana l ys i s o n Two Ki n ds o f M i n i ng M e t h o d o f Ge nt l e Di p a n d M e di u m Thi c k ne s s Or e b o dy W a n g Ya n C h a n g c h u n G o l d D e s i g n I n s t i t u t e A b s t r a c t B a s e o n t h e s p e c i fi c d e p o s i t m i n i n g t e c h n i c a l c o n d i t i o n s o f Z h a o j i n B a i y u n G o l d Mi n e i n L i a o n i n g p r o v i n c e，s h r i n k a g e a n d f u l l a d v a n c e me t h o d a n d s u b l e v e l o p e n s t o p e me t h o d b o t h c o u l d a d o p t e d．Te c h n i c a l a n d e c o n o mi c a n a l y s i s i s d o n e o n a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s，a p p l i c a t i o n c o n d i t i o ns ，e - c o n o mi c b e n e i f t s o f t he s e t wo k i n ds o f mi n i n g me t h o d，r e s e a r c h i n g a mo r e s u i t a b l e mi n i n g me t h o d t o r e a c h t h e mi n i n g pu r p o s e o f s a f e，e f f i c i e n t a n d e c o n o mi c，p r o v i de s t e c h ni c a l s u pp o r t s f o r i mp r o v e p r o d uc - t i o n c a p a c i t y o f e n t e rpr i s e a n d m e e t d e v e l 0 p me n t r e q u i r e me n t s o f r e c o n s t r u c t i o n a n d e x t e n s i o n p r o j e c t s ． Ke y wo r ds Ge n t l e d i p a n d me d i u m t hi c k n e s s o r e b o d y，S h r i n k a g e a n d f u l l a d v a n c e me t ho d，S u b - l e v e l o p e n s t o p e me t ho d，Te c hn i c a l a n d e c o n o mi c c o mp a r i s o n 辽宁省凤城市 白云金矿原有完整的采选冶黄金 生产系统 ， 年产黄金超过 3 0 0 k g ， 矿山被招金矿业股 份有 限公 司收购之后进 行 了地质增储勘探 ， 在矿业 权 范围内获得相 当的资源量。2 0 1 2年公司开展 了 改扩建工程 ， 计划 3 a后达到 2 0 0 0 t ／ d生产能力。 1 矿床开采技术条件 矿体赋存于矽线石云母片岩中的硅钾化蚀变岩 带 中， 矿体走 向近东西 ， 倾 向南 ， 倾 角为 3 5 。～ 4 0 。 ， 并 向南 西侧伏。矿石类型单 一 ， 为硅 钾化蚀变岩 。 矿物组合简单 ， 主要成分是黄铁矿 、 银金矿、 石英长 石 。矿石的金属矿物黄铁矿呈团块 状 、 细脉状分布 于脉石矿物 中， 矿石的结构主要有 自形粒状 、 自形一 半自形粒状、 胶状等。上下盘围岩是矽线石云母片 岩， 呈灰黑色柱状、 片状或针状结构晶体形态， 有时 出现蛇纹石化和绿泥石化， 矿体上盘伴有层间断裂 王燕 1 9 6 9 一 ， 女， 所长， 高级工程师， 1 3 0 0 1 2吉林省长春市 南湖大路 4 7 2 6号 。 构造接触带， 上盘围岩较破碎。断裂构造较发育， 有 东西 向层 间断裂贯穿全 区， 北西向和北东 向断裂构 造也经常出现， 对地层和矿体起到不同程度破坏作 用。石英斑岩岩脉在矿体上盘伴随， 呈构造接触， 岩 体稳 固性高 ， 但是 ， 其下有构造破碎带 ， 不稳 固。矿 体的金平均 品位 为 3 ． 4 8 X 1 0I ， 矿石密 度为 2 ． 7 2 t ／m。 ，围岩密度为 2 ． 7 0 t ／ m ， 矿岩松散系数为 1 ． 6 0， 自然安息角约 3 9 。 。工程地质与水文地质条件属简 单类型 。 2留矿全面采矿法 2 ． 1 开采矿块条件 矿山 目前有 3个矿区， 其 中一采区是主要生产 矿区 ， 采 用 竖 井 开拓 ， 竖井 井 筒 断 面为 4 ． 5 m x 2 ． 2 m， 井口标高 5 6 0 m， 井底标高 2 4 5 m， 井深 3 1 5 m， 下 设 5 0 0 ，4 7 0 ，4 4 0 ，4 1 0 ，3 8 0 ， 3 5 0 ， 3 2 0， 2 9 0， 2 6 0 m 9个中段 ， 采用对角式 通风系统 ， 采矿方法主要为全面法或房柱法。其他 2 个矿区一个采用平硐盲竖井与盲斜井联合开拓， 9 总第 5 2 6期 现代矿业 2 0 1 3年 2月第 2期 另一个正在进行改扩建工程建设 即竖井开拓 ， 采矿 方法也是全 面法 或房柱法。矿 山 目前生产能力 为 4 5 0 t／ d ， 2 0 1 4年年底改扩建工程结束， 将实现2 0 0 0 t ／ d生产规模。由于采矿工艺和出矿设备相对落后 等原因， 矿山现采用的全 面采矿法矿块生产能力仅 为 2 5～ 3 5 t ／ d ， 严重制约了矿山的生产发展。因此 ， 急需进行安全、 高效、 经济的采矿方法试验研究， 一 方面适应矿床开采技术条件， 另一方面提高矿山生 产能力和企业经济效益。 根据矿 山生产实际情况 ， 通过现场考察与资料 分析， 试验研究矿块确定在一采区 3 8 0 m 中段 2 5～ 2 9穿脉的矿块进行采矿方法试验研究 。在该处进 行采矿方法试验研究 的好处主要有 以下几点 ①矿 块位于一采区西部末端， 试验不会影响到其他采场 的正常生产； ②矿量级别达到采矿方法试验施工设 计要求 。试验矿块矿体倾角为 3 5 。 ～ 4 0 。 ， 真厚度为 3～ 8 m， 应用普通全面采矿法因倾角大， 工人作业困 难， 从而影响作业效率及安全性， 但是矿体倾角又接 近自然安息角， 用普通留矿法矿石不能借 自 重出矿， 所以选用 留矿全面采矿法进行工艺研 究 』 。留矿 全面法既具有 留矿法采场布置和回采方式等特点 ， 又具有全面采矿法采场 回采、 矿石运搬和顶板管理 的特点 ， 是 2种采矿法组合而成 的一种复合式采矿 工艺。 2 ． 2 留矿全面法设计 试验采场中 2 5 ～ 2 7 勘探线的矿体垂直厚度为 3 5 m， 矿体倾角为3 7 。 ， 采切工程包括 1 人行井及溜矿井 。充分考虑利用原有工程 的原则 ， 2 7线人行井及溜矿井均按原工程施工 ， 可 以利用。2 5线重新设计一条人行井即 1 人行井 ， 规 格为 2 m 2 m。 2 切割联 络平 巷。按 照所选 采矿方法设计 ， 在 回采过程中需沿采场底部掘进切割平巷 分别为 2 切割拉底平巷、 3 切割拉底平巷。巷道规格为 2 m 2 m， 坡度为 3 ‰ 。 3 采场上山。在所划分的2 个采场中， 设计2 条行人通风上山； 上山尽量贴近矿体下盘掘进， 角度 与矿体倾角一致； 分别为2 行人通风上山、 3 行人通 风上山， 规格为 1 ． 8 m 2 ． 0 m。 4 联络道。在采场上 山中每隔 5 m高差掘进 一 层联络道 ， 规格为 2 ． 0 m 2 ． 0 m。 5 末端行人通风天井 。由于 4 1 0 m中段 主 巷布置在矿体中， 为维护主巷安全与保证通风， 采场 末端需设计行人通风天井， 可作为采场安全出口， 规 1 0 格为 1 ． 8 m 1 ． 6 m。留矿全面采矿法见图 1 。 图 1 留矿全面 采矿法示意 1 一运输巷道 ； 2 一拉底平巷； 3 一 回风巷道 ； 4 一 底柱 ； 5 一行人通风上山 ； 6 一 电耙绞车 ； 7 一联络道 ； 8 一溜矿槽 ； 9 一挡板 ； 1 0 一 电耙硐室 ； 1 1 一 出矿巷道 ； 1 2 一水泥卷锚 杆； 1 3 一矿石矿柱 3 分段 空场法 3 ． 1 使用分段空场法理 由分析 如果 2 9线的探矿巷道施工完毕， 作图采样分析 确定矿体水平厚度 8～1 0 m 即垂直厚度超过 6 m， 再采用留矿全面采矿法 回采 ， 由于其采场的水平厚 度过大 ， 回采过程中其耙矿效率更低 ， 也增大回采安 全的危险性。采用电耙出矿分段空场法值得分析研 究 其一 ， 可以减少采场两边 的矿柱宽度， 增大采场 矿石回采率； 其二， 工作相对安全， 即所有掘进、 回 采 ， 包括凿岩 、 爆破 、 出矿工作全部在巷道 内进行 ， 不 会或很少发生事故 ； 其三采场 内不用矿柱支护 ， 也不 用打锚杆 、 锚索 ， 节省采场支护时间和费用 ； 第 四是 自上而下分段 回采可 以全部 回收顶底柱 ； 第五是 回 采作业是中深孔凿岩爆破 ， 采场生产能力大 ， 可以满 足矿山增大处理能力的要求； 缺点是采切工程量大， 准备时间长， 增加提升费用等。 经过按照正式施工设计全面作 图统计 ， 与同样 的2 条勘探线之间的矿体倾角几乎一致， 即3 9 。 ， 而 矿体垂直厚度 由过去的3～ 5 m， 增加到 7～ 9 m。改 用电耙 出矿分段空场法虽然掘进工程量 大量增加 ， 由过去的 2 2 5 m增加至 4 1 7 m， 并且 ， 几乎全部巷道 都在矿体底盘废石中掘进， 增加矿井的提升量。按 照现在矿 山生产实际需要增加掘进成本 3 8 ． 4万元 ， 而此 法可 以增加 采场矿柱与采场 边柱矿石量 4 5 0 0 t 。按照采场的出矿平均 品位 2 ． 4 4 g ／ t ， 每吨 矿石回收率 8 9 ％， 实际全部生产成本4 0 0 t ， 目前 国际金价 1 5 6 0美 盎 司计算， 可 以增加多达 1 2 7 ． 8 万元的经济效益。这样 ， 不但 可 以为矿山增 效， 而且， 通过此采矿方法试验研究， 一是增加了一 种新的采矿方法 ， 改变过去单一采矿技术 ； 二是可以 考察采场安全暴露面积到底有多大 ； 三是采用中深 孔落矿为以后矿山发展提供技术支撑有设计、 施工、 王燕 关于缓倾斜 中厚矿体两种采矿方法的比对分析 2 0 1 3年 2月第 2期 设备、 管理方面的经验。 3 ． 2施工 设计 1 分段 高度 确定 。主要 是 矿体 开采技 术条 件， 包括矿体水平厚度、 倾角、 走向长度、 延伸深度、 矿岩稳固性等； 其次是矿山生产所使用的矿山机械， 包括凿岩 、 装药 、 出矿 。分段高度直接关系到采矿损 失 、 矿石贫化 、 工程投入、 施工难易程度各个方面， 最 终关系到矿山生产的经济效益 。在 3 0 m一个中段 ， 除需要留 6 m底柱之外 ， 只能分 3个分段 ， 即每一个 分段高度为 8 m。 2 电耙巷道 。根据矿 山的矿岩稳 固性 ， 电耙 巷道与切割巷道不能 同一水平施工 ， 必须要 留出一 定高度或错开。由于矿体水平厚度不足 1 0 m， 只能 安排一个漏斗做采切工程。斗穿与斗穿之间的距离 可为 6～ 8 m， 其电耙巷道与切割巷道错开高度在 0． 5～1． 0 m 。 3 平底出矿底部结构。 由于采场水平厚度 比 较小 ， 为了增加采场矿石量而必须把 出矿底部结构 安排好 。从 出矿效果来看 ， 采用平底堑沟出矿方式 ， 采场凿岩也是平底堑沟凿岩 ， 即出矿平底堑沟与 中 深孔凿岩巷道合二为一 。 4 切割 槽形 成方 法。根据 矿 山生产 实 际情 况 ， 采场只能采用普通 天井 掘进法形成采场 的切割 天井 ， 在其下部即相应采用 中深孔凿岩而扩大巷道 面积形成切割槽 。每一分段均按此设计和施工 。 5 凿岩爆破参数选择。根据矿山的生产实际 情况是属于难凿难爆类 型 ， 凿岩爆破参数应 当选择 小一些 钎头直径为 5 O～5 5 m m， 柱齿形钎头 ， 排距 为 1 ． 3～1 ． 4 m， 垂直扇形炮孔布置 ， 孔底距为 1 ． 8～ 2 ． 2 m， 采用大面积耦合连续装散装黏性铵油炸药 ， 一 次炸药单耗为 0 ． 4 5～ 0 ． 5 0 k t ， 电点火微差导爆 管孔内爆破 ； 拉槽部分因夹制性大， 参数相对减小 ， 排距为 1 ． 2～1 ． 3 m， 炮孔基本垂直钻凿 ， 孔距为 1 ． 0 1 ． 3 m。经过实验与应用， 这些参数不尽合理， 可 以变 大一些 。 6 自上而下分段爆破 回采 。采场采用 自上而 下分段连续 回采方式 ， 首先 回采最上面的分段 ， 包括 采准、 切割、 中深孔凿岩、 爆破、 出矿等所有工程全部 结束之后才能实施下一个分段。当然， 其中有的工 程如采准工程是可以提前进行的， 包括采场溜矿井、 电耙巷道、 切割巷道、 出矿穿脉、 采场联络道等， 但 是， 上部采场矿石未全部出矿结束， 下部采场不能开 掘切割槽 j 。电耙出矿分段空场法见图2 。 Ⅱ一Ⅱ 图 2 电耙 出矿分段 空场法示意 1 一 阶段运输巷道 ； 2 一穿脉运输巷 ； 3 一 溜井 ； 4 一 电耙道 ； 5 一凿岩巷道 ； 6 ～ 电耙 回风平巷 ； 7 一矿柱 ； 8 一 回风巷道 ； 9 ～ 扇形中深炮孔 4 关键 技术 4 ． 1 上部中段的脉外运输巷道施工 上部 4 1 0 m中段过去采用脉 内施工是为 了提 前见矿， 也是当时没有搞清楚矿体赋存状态而采取 的必要措施。现在矿体经过生产勘探搞清楚之后就 再不能采用这种方法， 因为矿体脉内施工运输通风 巷道需要付出代价， 即为了保持巷道畅通而不能回 采这部分矿体 ， 这样就可能成为永久损失。为此 ， 需 要提前开凿这条脉外下盘巷道而把所有矿体全部回 采 。这个不但是该 中段的独立问题 ， 而且是矿 区或 者矿山的一个普遍问题， 需要在每一个中段矿体回 采之前认真解决 。 4 ． 2自上而下快速回采作业 采场是 自上而下连续 回采 的， 每一个采场 回采 结束之前， 下一个采场必须要准备好， 包括采准巷 道 、 切割巷道 、 出矿穿脉、 采场联络道施工 ， 当上一个 采场 出矿结束马上要开凿下一个采场爆破切割槽 ， 或爆破切割槽开凿之前把所有的中深孔凿岩工作也 完全结束是最好的 ， 切割槽开凿爆破之后马上就可 以再一次进行整个采场大爆破。由于矿岩条件并非 十分稳定， 如果顶板冒落， 其后果非常严重， 为此必 须进行“ 三强作业” ， 即强凿、 强爆 、 强出。用半年左 右时间这 3 个分段采场可以全部回采结束 J 。 4 ． 3 下盘矿石 回收方法 由于矿体的倾角只有 3 9 。～ 4 0 。 ， 每一个采场采 矿作业结束之后， 其采场下盘必然要留下许多矿石。 其矿石回收方法只能采用高压水射流回收技术， 借 助高压水射流把采场内矿石冲到底部漏斗， 这是当 年辽宁五龙金矿采用 的技术 当每一个采场爆破完 毕后， 靠 自 重放出大部分矿石， 不能放出的部分利用 水力强制放出。 水力冲矿的注意事项之一是根据采场底板倾 角、 矿层厚度 、 射程远近来选择水 下转第1 5 页 1 1 张晋 军施发伍等 “ 湿喷 树脂锚杆” 联合 支护技 术应用研 究 2 0 1 3年 2月第 2期 3 “ 湿喷 树脂锚杆 ” 支护体现在速效主动支 护， 能有效提高巷道围岩的自承能力， 有利于提高巷 道围岩的稳定性， 对于提高采场生产效率， 强化破碎 高品位资源回收， 降低采矿综合成本具有重要意义。 参考文献 [ 1 ] 韩斌， 王贤来， 文有道． 不良岩体巷道的湿喷混凝土支护技 术 [ J ] ． 中南大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 0 ， 4 1 6 2 3 8 1 - 2 3 8 5 ． [ 2 ] 王 文杰 ， 任凤 玉． 谦 比西铜矿岩体稳 定性分级机锚 杆支护参数 优化 [ J ] ． 中国矿业 ， 2 0 0 8， 1 7 7 5 8 -6 1 ． [ 3 ] 姚高辉， 吴爱祥， 王洪江． 地下矿山大型机械化高效喷锚 支护 技术应用研究 [ J ] ． 金 属矿山 ， 2 0 0 9 1 0 1 2 6 1 3 O ． [ 4 ] 韩斌， 武拴军， 李宏业， 等． 高效机械化湿喷混凝土技术及其 在地下矿 山的应 用[ J ] ． 金属矿山 ， 2 0 0 9 5 2 3 -2 6 ． [ 5] Me l b y e T A．I n t e rna t i o n a l p r a c ti c e s a n d tr e n d s i n s p r a y e d c o n c r e t e [ c ] ∥V i l l a e s c u s a E ． R o c k S u p p o r t a n d R e i n f o r c e m e n t P r a c t i c e i n Mi ning ． Ne t h e r l a n d s AAA B a l k e ma P r e s s ，1 9 9 9 1 63 - 1 8 1 ． [ 6 ] 王贻明， 吴爱祥 ， 江怀春 ， 等． 不良岩体 条件下上 向进路机 械化 高强度 采矿技 术研 究[ J ] ． 金属矿 山， 2 0 1 0 7 5 - 7 ． [ 7 j 姚传 勤， 庞建 勇． 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斜中厚矿体安全 、 高效 、 经济的采矿工艺研究是十分 必要 的。除开展采矿工艺研究之外 ， 还需要在高效 设备使用方面展开试验， 如电动铲运机、 柴油铲运 机 、 振动放矿机 、 小型 电机车等国产矿 山设备 ， 全面 提高整个矿山出矿能力和生产效率。 参考文献 [ 1 ] 长春黄金设计院． 辽宁招金 白云黄金矿业有限公 司2 0 0 0 t ／ d 采选建设 项 目初 步设计 [ R] ． 长春 长春黄金设计院 ， 2 0 1 1 ． [ 2 ] 长春黄金研究院． 辽宁招金白云黄金矿业有限公 司采矿方法 试验施 工设计说 明书[ R] ． 长春 长春黄金设计院 ， 2 0 1 2 ． [ 3 ] 长春黄金研 究院． 山东烟 台鑫泰 黄金 矿 业有 限责 任公 司龙 I 3 矿区采矿方法试验研究施工设计说明书[ R ] ． 长春 长春黄金 设 计 院 ． 2 0 1 1 ． [ 4 ] 龚清平， 李新福， 姚香． 河台金矿三强作业技术的应用[ J ] ． 黄金 ， 2 0 0 2 ， 2 2 5 2 0 - 2 3 ． [ 5 ] 黄金矿山实用手册 编写组． 黄金矿山实用手册[ M] ． 北京 中国工人 出版社 ， 1 9 9 0 ． 收稿 日期 2 0 1 2 ． 1 0 ． 2 8 】 5