缓倾斜厚矿体采矿方法改进(1).pdf

第 2 6卷第 2期 2 0 1 7年 4月 矿 冶 MI NI NG ＆ ME TAL L URGY Vo 1 ． 2 6．No ． 2 Ap r i l 2 01 7 文 章 编 号 1 0 0 5 - 7 8 5 4 2 0 1 7 0 2 - 0 0 2 3 0 3 缓倾斜厚矿体采矿方法改进 许艳秋黄毅 攀枝花学院资源与环境工程学院， 四川攀枝花 6 1 7 0 0 0 摘 要 所研究矿体为缓倾斜不稳 固厚矿体 ， 采用柔性假 顶有底柱分段崩 落法对 P 4 2～P 4 6线 矿体进 行回采 ， 在一定程度上解决 了安全性差 、 矿石回收率低 、 贫化率高等问题 。但要求多分段平行放矿 ， 放矿 管理难度大 ， 且放矿高度下降到一定程度后 ， 柔性假顶将破裂 ， 会有部分红泥层混入矿石 ； 需要采用切顶 铺设钢筋柔性假顶 ， 工艺复杂 ， 采切工程 量大 ， 周期 长 ， 采矿成本 高。针对这些 问题 ， 进行 了工业试 验。 试 验了分段空场法 、 崩落联合采矿方法在该矿体 回采中的采场结构 、 矿块布置 、 回采工艺 等参数。试验 结果表 明， 该采矿方法能有效地解决放矿管理难 度大、 采矿成本高等 问题 。 关 键 词 缓倾斜中厚矿体 ； 分段空场崩落法 ； 稳定性 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 文献标志码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 - 7 8 5 4 ． 2 0 1 7 ． 0 2 ． 0 0 5 I MPR0VEMENT I N MI NI NG P ROCES S F OR GENTLY I NCL I NED UNS T ABL E THI CK OREBODY XU Y a h q i u HU ANG Y i C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ， P a n z h i h u a U n i v e r s i t y ， P a n z h i h u a 6 1 7 0 0 0 ， S i c h u a n ， C h i n a ABS TRACTTh e o r e b o d y s t u d i e d i s a g e n t l y i n c l i ne d u ns t a b l e t h i c k o r e bo d y ． Th e me t h o d o f s i l l p i l l a r s u b l e v e l c a v i n g wi t h fle x i b l e a r t i fic i a l r o o f wa s u t i l i z e d t o e x t r a c t P 42 ～ P 4 6 l i n e s o r e b o d y，wh i c h h a s ，i n s o me d e g r e e， s o l v e d t he p r o b l e ms o f p o o r s a f e t y，l o w r e c o v e r y r a t e，hi g h d i l u t i o n r a t e a n d o t h e r i s s u e s ． Bu t t h i s me t h o d r e q u i r e s mu l t i s e g me n t p a r a l l e l d r a wi n g，wh i c h i s d i ffi c u l t t o ma n a g e，a n d a s t h e h e i g h t o f d r a wi n g d e c r e a s e d t o a c e r t a i n d e g r e e，t h e fle x i bl e a rti fi c i a l r o o f wi l l c r a c k，S O t h e r e wi l l b e s o me r e d mu d l a y e r mi x e d wi t h t h e o r e ．I t i s t h e n n e c e s s a r y t o l a y a r e i n f o r c e d fle x i b l e a r t i f i c i a l r o o f f o r c u t t i n g t h e t o p ． S o t h i s me t h o d h a s t h e d r a wb a c k o f c o mp l e x i n mi n i n g t e c h n o l o g y，hu g e i n c u t t i n g a n d mi n i n g q ua n t i t i e s，l o n g p r o d uc t i o n p e r i o d，a n d hi g h c o s t ． I n o r d e r t o s o l v e t he s e p r o b l e ms ，t h r o u g h i n d u s t r i a l t e s t ，t he me t ho d o f s u b l e v e l o p e n s t o p i n g c o mb i n e d wi t h c a v i ng mi n i n g wa s us e d t o e x t r a c t t he o r e b o d y wi t h o p t i mi z e d s t o p e s t r u c t u r e，o r e b l o c k a r r a ng e me n t ，mi n i n g t e c hn o l o g y a n d o t h e r p a r a me t e r s ，t h e e x p e r i me n t a l r e s ul t s s h o w t ha t t h i s c o mb i n e d me t h o d c a n e f f e c t i v e l y s o l v e t h e p r o b e m i n d r a wi n g ma n a g e - me n t a n d r e d u c e mi n i n g c o s t ． KEY W ORDSg e n t l y i n c l i ne d t h i c k o r e b o d y； s u bl e v e l o p e n s t o p i n g me t h o d s u b l e v e l c a v i ng； s t a b i l i t y 某铅 锌 矿段 2 3 4 0 m 以上 矿体 P 4 2～P 4 6线 缓 倾斜 、 倾 斜矿体 ， 平 均 倾 角 约 4 0 。 ， 平 均 铅 垂 厚 度 2 0 m左 右。铅 锌 品 位 都 不 高， 含 铅 4 ． 8 0 ％， 含 锌 1 ． 6 3 ％ 。矿体 中等稳 固 ， 矿 体 的顶 、 底 板 均 不 稳 固 ， 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 5 1 7 作者简介 许 艳秋 ，硕士 ， 助教 ， 采矿 工程专业 。 且不 含 品位 。 因此要 控 制 矿 石贫 化 ， 尤 其 是 顶板 含 泥岩石的混入 。依据此类矿体开采技术条件 ， 矿体 倾角较缓， 厚度不是很大， 不适合采用阶段 出矿的采 矿方法 ， 宜采用分段出矿 的采矿方法 ， 选择传统采矿 方法较困难 ， 此类矿体常用 的开采方法有分段矿房 法 、 有底柱分段崩落法、 无底柱分段崩落法 。 和充 填采矿法。目前国内外类似地质条件下的矿山在采 矿 冶 矿方法上已有大量研究和工业试验。用分段矿房法 回采矿房难度大 ， 且顶板管理和维护较困难 ； 使用崩 落法回采时， 该矿体倾角不大矿石溜放 困难 ， 矿石贫 化损失率增大 ； 充填法适用于矿石价值高的矿山。 针对存在的问题 ， 在分析分段空场法和崩落法 的优 缺点基 础上 结合 前期 的工业 试验 提 出了分 段空 场崩落采矿法 。该法实现了空场下放矿； 工人能 在巷道 中作业 ， 安全性好 ， 采用空崩结合方法 ， 避免 了废石进入回采工作面 ， 改善了矿石贫化损失指标 ， 也有利于顶板管理。分 段空场崩落法 的主要采 矿工 艺是 将 阶段 划 分 为分 段 回采 。本 次试 验矿 段 矿岩物理力学参数见表 1 。 表 1 矿岩物理力学参数 Ta b l e 1 Or e a n d r o ck p hy s i c a l me c h a n i c s pa r a me t e r s l 采 矿 方 法试 验 1 ． 1 分段 空场崩落 法 留护顶矿层的有底部结构爆力运搬分段空场崩 落法 ， 如图 1所示。将阶段划分为分段 ， 按分段 自上而下逐个 进行 回采 ， 分 段划分为矿房和 矿柱。 分 段 间 留临时 间柱 6 m， 布置 人行 、 回风 上 山。为 解 决 顶板 岩石 软弱 破碎 ， 冒落 后造 成 矿 石 贫化 大 的 问 题 ， 分 段 间 留 3 m斜 顶柱 ， 设 5～6 m 矿石 顶柱 ， 先采 矿房 ， 后采 间柱 和顶 柱 ， 采 用 电耙道堑 沟底 部结 构采 准形 式 ， 中深孔 落矿 。 1 ． 2 矿块 布置 及结 构参数 阶段高度4 0 m， 分 4个分段 ， 分段高度 1 0 i n ， 分 段底柱 6 7 m。矿块沿走 向布置， 每个矿块有三个 凿 岩 天井 ， 以 电耙 道 为 单元 进 行 划 分 ， 矿 块 长 4 8 m 耙 运距 离 以 3 0 m 为宜 ， 电耙巷 道 间距 1 2 m， 规 格 2 m 2 m， 支 护 形 式 锚 喷 混 凝 土 。漏 斗 间 距 5～ 7 m， 斗穿 规格 2 m 2 I l l ， 漏 斗颈 规格 2 m 2 I n 。 1 ． 3采准切 割 1 ． 3 ． 1 采准 工作 采准工程都布置于下盘脉外 。阶段运输为穿脉 装车的环形运输系统。分段运输巷道布置在下盘角 砾岩中。电耙道布置于下盘脉外， 单侧堑沟漏斗 ， 在 矿体下盘开掘 ， 顶板为矿体 。分段采用独立垂直放 矿溜井。每个矿块设置一套行人 、 通 风和运送材料 I L Ⅲ一Ⅲ 图 1 有底部结构爆力运搬分段空场崩落法 Fi g ．1 Ex pl o s i v e t r a n s p o r t a t i o n s u b l e v e l o p e n s t o p i n g a n d c a v i n g me t h o d wi t h bo t t o m s t r uc t u r e 1 一 阶段沿脉运输巷道 ； 2 一分段矿柱 ； 3 一行人通风上山 ； 4 分段运输巷道 ； 5 一装矿巷道 ； 6 一堑沟巷道 ； 7 一矿石扩顶层 ； 8 一斗颈 ； 9 一 切割槽 ； l O 一凿岩上山 设备的上山 ， 用联络巷道与各分段的电耙巷道贯通。 考 虑下盘 围岩不 稳 固 ， 尽 量 将 采 准工 程 布 置 在 较稳 固的角砾岩和矿体 中。 1 ． 3 ． 2 切 割工作 每个 分段 矿房 ， 采用 “ 丁” 字形 拉 槽 法或 浅 眼 拉 槽法形成垂直走向的切割立槽 ， 形成补偿空 间的 自 由面。采用中深孔爆破的方法在靠近矿体下盘开掘 堑 沟巷 道 ， 下 盘 的边 孔 角 约 6 0 。 。采 场 采 切 工 程 量 如表 2所 示 。 表 2采 场 采 准 切 割工 程 量 Ta bl e 2 En g i ne e r i n g qu a n t i t y o f s t o p e mi n i n g S c ut t i n g 1 ． 3 ． 3 矿柱尺寸的确定 1 间柱 考虑矿 柱宽 度大 于 2倍 的 最 小抵 抗 线 6 53 0 2 3 9 0 0 mm ， 不小 于 1 ／ 4矿柱高度 1 5 ． 8 6 ／ 4 3 ． 9 6 5 i n ， 6 m矿柱满足要求。 许艳秋等 缓倾斜 厚矿体采矿方法改进 2 顶柱 通过计算得 出采空区跨度、 岩体强度与顶柱厚 度关系以及采空区跨度与顶柱厚度关系， 如表 3 ， 表 4所示 。 表 3 采空区跨 度、 岩体强度与顶柱厚度关 系 Ta bl e 3 The r e l a t i o n s hi p b e t we e n t he s pa n o f g o a f ，t h e s t r e n g t h o f r o c k ma s s a n d t h e t h i c kn e s s o f t h e t o p p i l l a r 空 区跨度／ m 5 5 5 5 ． 5 5 ． 6 6 6 6 9 9 9 1 2 1 2 1 2 矿体单轴抗压强度／ MP a 2 0 3 0 5 0 2 0 2 0 2 0 3 0 5 0 2 0 3 O 5 O 2 0 3 0 5 0 顶柱厚度／ m 5 ． 2 3 ． 6 2 ． 6 5 ． 8 6 ． 0 6 ． 5 4 ． 5 3 ． 2 1 2 ． 0 8 ． 1 5 ． 5 1 9 ． 2 1 2 ． 9 8 ． 7 表 4采 空区跨度与顶柱厚度关 系 Ta bl e 4 Th e r e l a t i o n s hi p b e t we e n t he s pa n o f g o a f a nd t h e t hi c kn e s s o f t h e t o p p i l l a r 空区跨度／ m 5 6 9 1 2 l 1 ． 5 顶柱厚度／ m 4 ． 5 5 ． 4 8 ． 4 从计算结果可以看 出， 随矿体强度 的变化 ， 2 O～ 5 0 MP a ， 顶 柱厚 度从 3 ． 2～6 ． 5 m， P 4 2线 以北 ， 矿 体 稳固性较好 ， 可取较小值 3 ． 5 m， P 4 2线以南宜取较 大值 4 ． 5～ 6 ． 5 m， 综合考虑取 5 ． 5 m。 1 ． 4 回 采 采用扇形 中深孔 凿岩落矿， 将矿石沿矿体倾 向 抛 掷 到底部 堑沟 漏 斗 ， 从 切 割槽 一 侧 向另一 侧 进 行 回采 。崩下 的矿石 通 过堑沟 漏斗 耙运 到溜 矿井 。 1 ． 5采场通 风 新鲜风流 自人行通风井进入到分段， 经分段耙 运 平巷 和 回风井 进入 阶段 回风巷 道 。 1 ． 6 地 压 管理 由于矿石中等稳固， 矿体上盘围岩不稳 固， 因此 分段斜顶柱和护顶矿层将在放矿过程 中或放矿结束 后 冒落 。临时间柱利用人行斜井与采场一起回采。 1 ． 7主 要技 术经 济指标 主要经济技术指标见表 5 。 表 5主要经济技术指标 Ta b l e 5 Th e ma i n t e c hn i c a l p a r a me t e r s 生产 采准 采矿 矿石生 采矿方案 能力／损失 贫化工作量／ 工效／ 产成本／ 名称 t 率／ ％ 率／ ％ m t 元 d一 k t 一 工班 一 t 一 2 试验 结果及分析 工 业 试验 的效果 1 采用有底部结构爆力运搬分段空场崩落法 ， 由于分段低 ， 上下分段可同时回采 ， 提高了工作效率 和矿块生产能力 ， 同柔性假顶有底柱分段崩落法相 比生产 能 力提 高 了 3 6 t ／ d ， 采 矿 工效 提高 了 8 ． 5 t ／ ， 工班 。 2 矿房 在 分 段 斜 顶 柱 和护 顶 层 矿 石 的保 护 下 放 出纯矿石 ， 分段斜顶柱和护顶层矿石随着矿房回 采完成 ， 采用诱导 冒落 ， 而一次大量崩矿 ， 在覆岩下 放矿。大幅地降低了矿石 的损失率和贫化率， 分别 降低了 7个和 6个百分点。 3 相比柔性假顶有底柱分段崩落法 ， 分段空场 崩落法不需要进行专门的护顶工作， 不需要假设柔 性假顶 ， 节约了大量的费用 ， 工时利用率提高 ， 从而 降低采矿成本 ， 提高了矿山企业的综合经济效益。 4 分段空场崩落法对矿体倾角要求可 以降低 ， 分段 回采 有利 于放 矿 。分 段 回采 速度 快 ， 矿 柱 回采 工艺 简单 ， 空 区得到及 时处 理 ， 有 利 于地压管 理 。 3 存在 问题及 解决措施 采用有底部结构爆力运搬分段空场崩落法进行 回采时存在问题有 由于矿体平均倾角 4 0 。 ， 爆力运 搬效果不好时 ， 大量矿石损失在底板上； 由于分段出 矿 ， 增 加 了分段 底部结 构 ， 造成 采切 工程量增 大 。针 对这 些 问题 ， 矿 山在今 后 的生 产 中应 采 用低 分 段 崩 矿、 高分段 出矿 ， 以降低采切工程量。耙运底部结构 向装 铲 运底 部结构发 展， 寻求 高效率 的出矿 设 备。根据矿段矿床 的赋存条件和特点， 采用更高效 的采矿工艺及优化采场结构参数 。 4 结 论 试 验 结 果 表 明 ， 分 段 空 场崩 落 法完 全 适用 于 该 矿段 P 4 2～P 4 6线矿体的开采 ， 成功解 决了柔性假 顶有底柱分段崩落法 中存在 的多分段平行放矿、 放 矿管理难度大 、 以及柔性假顶将破裂后红泥层混入 矿石造成矿石损失和贫化高等问题； 使用分段空场 崩落法后不需要切顶铺设钢筋柔性假顶， 工艺简单 ， 下转第 3 6页 3 6 矿 冶 及开采规划约束 、 矿井提升运输能力约束及中段开 采规 划采 出矿量 约 束 ， 得 出十 五 中段 、 十七 中段 、 十 八 中段及 十九 中段 的规划 采 出矿 量 。结果 表 明出矿 品位 偏差 最小 ， 矿 山可 顺 利 实 现 十八 中段 与 十九 中 段 的衔接 。 参 考文 献 [ 1 ]李天福 ， 蒋家 申， 陈 贤胜 ．易 门狮 子 山铜 矿成矿 环境及 稀矿山式铁铜矿特征 [ J ] ． 云南地 质 ， 1 9 9 7 ， 1 5 2 1 9 2 20 4． [ 2 ]张志斌 ， 曹德斌． 对易 门狮 子 山铜矿 床成 因的认识 [ J ] ． 云南地质 ， 1 9 9 7 ， 1 6 4 3 5 0 3 5 8 ． [ 3 ]韩润生 ， 刘丛 强 ， 孙克祥． 易门式铜矿床 的多因复成 成因 [ J ] ． 大地构造与成矿学 ， 2 0 0 0 ， 2 4 5 1 4 6 1 5 3 ． [ 4 ]毛建辉． 易门狮子 山铜矿①号矿体特征及深部找矿 预测 [ J ] ． 矿产与地质 ， 2 0 1 3 ， 2 7 增刊 l 9 2 3 ． [ 5 ]李强 ， 韩润生 ， 黄应 才 ， 等． 易 门狮子 山铜矿床 构造 岩微 量元素特征及构造地球化 学异常模 式 [ 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