黄沙坪矿低品位厚大多金属矿体采矿方法选择.pdf

第 2 6卷第 3期 2 0 1 0年 6月 湖南有色金属 HUNAN N0NFERROUS M ETALS 采选 黄沙坪矿低品位厚大多金属矿体采矿方法选择 徐 勇 ， 彭 康2 I ． 湖南有色金属研究院， 湖南 长沙4 1 0 0 1 5 ； 2 ． 中南大学， 湖南 长沙4 1 0 0 8 3 摘要 根据多金属矿的资源特征和开采技术条件 ， 提出了 3种采矿方案， 即分段凿岩阶段空场嗣 后尾废充填采矿法、 并中段分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法和矿柱护壁充填和矿房分段凿 岩阶段空场嗣后尾废充填联合采矿法。对 3 种方案进行了设计 ， 阐述了它们的特点 、 结构参数和优 缺点。最后， 通过综合比较分析， 推荐选用分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法作为深部低品位 厚大多金属矿体开采 的实施方案 。 关键词 采矿方法 ； 分段 凿岩 阶段 空场嗣后尾废 充填采矿法 ； 厚 大； 低品位 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 4 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 3 5 5 4 0 2 0 1 0 0 3 0 0 0 1 ～0 3 采矿方法对矿山企业生产的诸多生产指标有着 重要的影响。在设计阶段 ， 采矿方法选择的合理 、 正 确与否 ， 将直接影响到企业能否J J - q 投产 ， 能否按期 达产， 是矿 山工 程设计 中的一项十分重要 的工作 。 在矿山生产中， 根据对矿体赋存形态、 矿岩物理力学 性质 、 地质活动规律的深入了解和掌握 ， 以及随着技 术的进步、 设备 的更新 ， 应适 时地 改革 采矿工艺 ， 甚 至改变采矿方法 ， 使企业始终保持在最佳经济效益 状态下运作 _ l J 。因此 ， 有必要 针对 多金属矿体 的 开采技术条件 ， 进行采矿方法方案的设计和优选。 1 开采技术条件与现用采矿方法述评 1 ． 1 多金属资源的开采技术条件 黄沙坪矿是 多金 属矿床。矿体形 态极 为复杂 ， 矿体大小不等 ， 走向长一般为 7 0～4 0 0 n l ， 沿倾 向长 一 般 8 0～2 4 0 1 1 3 ， 最长 3 6 0 I l l ， 矿体厚 1 O ～3 0 m， 最厚 6 0 n l 。在地质剖面上 ， 单个矿体呈似扁豆状 、 舌状 、 新月状 、 带状等 。 从 已开拓和采准出来 的 W1 1 钨 钼多金属 矿 体看 ， 矿体走 向呈南北 向 ， 产状近乎直立 ， 矿体不同 部位矿化连续性差异大 ， 品位跳跃性强 ， 钨钼均有顺 裂隙矿化而呈网脉状 的特点 ， 且矿体与非矿体围岩 界线模糊 ， 无法用肉眼界定 。矿体的赋矿 围岩为矽 卡岩 、 矽化 灰岩 、 石英斑岩 等 ， 围岩 和稳 固性 较好。 作者简介 徐勇 1 9 6 3一 ， 男 ， 高级 工程师 ， 主要从事采矿方法 与充 填工艺方面的设计 与研究工作 。 这些岩石多为 比较稳定且不易风化的矿物组成 ， 结 构紧密 ， 矿石含硫低 ， 不 自燃 ， 不结块。多金属 矿岩 物理力学性质列于表 1 。 表 1 多金属矿岩物理力学性质表 1 ． 2 现用采矿方法述评 矿山现用上向水平高分层干式充填采矿法开采 铅锌资源 ， 矿房沿走 向布置， 采用 7 6 5 5型凿岩机钻 浅孔 ， 3 0 k W 电耙 出矿 ， 用废石充填 ， 将 阶段划分为 矿房和矿柱 ， 先 回采矿房 ， 后再 回收矿柱。 矿房 以水平分层 自下而上进行 回采 ， 一个 分层 回采作业包括凿岩、 爆破 、 出矿 、 充填 、 浇面和养护等 工序 ， 该分层完成后 ， 再转入下一分层作业。为 了提 高矿柱 的回收率 ， 在矿房每一分层充填前于两侧浇 筑 0 ． 3 I n厚的混凝土隔墙 ， 以防回采矿柱时矿房内 充填废石的混入。 该方法的主要技术经济指标为 矿块 生产能力 4 05 0 t ／ d ， 贫化率 1 0 ％， 损失率 1 0 ％， 万吨采 准比 6 0． 5 m／ 万 t 。 上向水平高分层于式充填采矿法具有工艺十分 复杂、 安全条件差、 劳动生产率低、 作业成本高的缺 点 ， 如何实现多金属矿床的高效低成本开采成为一 2 湖南有 色金属 第 2 6卷 大难题。 2 采矿方法方案选择 2 ． 1 采矿方法选择原则与思路 黄沙坪多金属矿体采矿方法方案选择原则除了 共有原则外 ， 还有如下要求 ， 6 l 1 采矿方法选择 确 ， 采场结构参数合理 ， 解决稳 固围岩下的厚大极倾 斜矿体的安全开采； 2 生产效率高， 采场生产能力 大， 满足矿山 1 0 0万 t ／ a 的要求 ； 3 保证资源合理的 回收率 ， 延长矿山服务年限； 4 开采废石 回填 ， 实现 资源、 生态 、 环保的和谐发展 。 根据黄沙坪多金属矿体采矿方法方案选择的具 体原则， 选择其采矿方法方案的思路为 1 凿岩 、 爆 破和出矿作业应在暴露面积不 大的水平巷道 内进 行 ， 这样工作 比较安全、 方便 和高效 ； 2 爆破 、 出矿 和充填全部或部分利用 自重 ， 这样生产成本和经济 效益就会好 ； 3 凿岩 、 爆破、 出矿和充填平行作业 ， 这样凿岩 、 出矿和充填的工效高， 劳动生产率高就 自 然高； 4 在矿块全高上凿岩、 爆破、 出矿和充填， 这样 回采强度高、 采场生产能力大； 5 用两种采矿方法组 合， 可以充分合理地回收地下资源， 采矿损失率降低。 2 ． 2 采矿方法初选 由于多金属矿床矿岩稳 固， 不 能选用崩落采矿 法 ， 考虑到充填法的生产能力小 、 成本高被排除。空 场法有浅孔 、 中深孔和深孔三种方法 ， 因浅孑 L 方法生 产能力小 、 不安全而被排除， 深孔方法不能很好地适 应多金属矿厚度和倾角变化大的特点。因此 ， 黄沙坪 矿多金属矿床矿房回采方案应选用分段空场采矿法。 由于地表不允许陷落， 必须对采空区进行处理， 考虑长久维持空场的矿柱损失大而不选用 ， 同时矿 山也应解决井下废石 消化 ， 因此空区处理采用嗣后 废石和尾砂耦合充填 。 基于以上考虑， 初步选 出了在技术上 可行 的采 矿方法方案， 它们分别为_ 7 J 1 分段凿岩阶段空场 嗣后尾废充填采矿法 方案一 ； 2 并 中段分段凿岩 阶段空场嗣后尾废充填采矿法 方案二 ； 3 矿柱护 壁充填和矿房分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填联合 采矿法 方案三 。 2 ． 2 ． 1 分段凿岩阶段 空场嗣后尾废充填采矿法 将中段矿体划分为矿块 ， 矿块又分矿房和房 间 柱， 先采矿房 ， 后采矿柱。根据矿体厚度不同， 矿块分 沿走向布置和垂直走 向布置 ， 以 1 5 m矿厚为界， 小 于 1 5 m时矿块沿走 向布置， 其矿块尺寸为 长 6 6 m， 高度 3 7 m， 宽为矿体厚度 ； 大于 l 52 0 m时矿块垂 直走 向布置 ， 其矿块尺寸应根据矿体的安全暴露面 积和矿体厚度来确定。 一 个矿块沿倾 向划分为底柱和分段 ， 底柱高度 由底部结构确定， 采用双电耙单侧斗川配堑沟的底 部结构， 其高度为 6 ． 4 m， 斗川交错布置， 当矿体厚度 小于 8 m时， 采用单 电耙单侧斗川配堑沟的底 部结 构； 分段高度则 由矿体厚度和分段巷道的位置来确 定 ， 矿体厚度小于 1 5 m且分段巷道居 中时分段 高度 应小于 1 5 m； 矿体厚度大于 1 5 m且分段巷道居中时 分段高度应小于 1 2 m。 2 ． 2 ． 2 并中段分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法 当矿体为直立厚大矿体时， 为了提高回收率、 降 低采准切割工程量 、 加大矿块的生产能力 ， 通常 中段 高度一般设定为 6 0～7 0 m。基于此 ， 并兼顾到黄沙 坪矿 中段开拓 的实际情况 ， 考虑将两个 中段并为一 个中段进行回采方案设计。 回采方案还是分段凿岩 阶段空场嗣后尾 废充 填 ， 与方案一不同的是 1 中段高度变大 ， 并中段前 中段高度变为 3 7 m， 并中段后中段高度变为 7 4 m； 2 矿块结构尺寸变 大， 并中段前矿块尺寸为 6 6 m 长 3 7 m 高 ， 并 中段后矿块尺寸为 6 8 m 长 X 7 4 m 高 ； 3 底部结构不同， 并 中段前底部结构高 度为 6 ． 4 m， 并中段后底部结构高度为 1 0 ． 4 m； 4 采切比降低 ， 并 中段前采切 比为 5 ． 3 7 m ／ k t ， 其 中作 为副产的采切比为 5 ． 0 8 m ／ k t ， 工程在废石中的采切 比为 0 ． 2 9 m ／ k t ； 并中段后采切 比为 4 ． 7 2 m ／ k t ， 其中 作为副产的采切比为 4 ． 5 9 m／ k t ， 工程在废石 中的采 切 比为 0 ． 1 3 m ／ k t 。 2 ． 2 ． 3 矿柱护壁充填和矿房分段 凿岩阶段 空场嗣 后充填联合采矿法 该方案特点是分段凿岩阶段空场 ， 要求将 中段 矿体划分为矿块 ， 矿块又分矿房和间柱 ， 首先 回采间 柱 ， 然后对房间柱进行钢筋混凝土护壁分层废石胶 结充填 ， 接着 回采矿房， 采后对其进行尾废充填。 根据矿体厚度不 同， 矿块分沿走 向布置和垂直 走向布置 ， 以矿厚 1 5 m为界 ， 矿厚小于 1 5 m时矿块 沿走向布置 ， 其矿块尺寸为 长 7 5 m， 高度 3 7 m， 宽为 矿体厚度 ； 矿厚大于 1 5 ～2 0 m时矿块垂直走向布置。 2 ． 3 各采矿方案的综合比较 通过对分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法 方案一 、 并 中段分段凿岩 阶段空场嗣后尾废充填 采矿法 方案二 、 矿柱混凝土护壁充填和矿房分段 第 3期 徐勇 ， 等 黄沙坪矿低品位厚大多金属矿体采矿方法选择 3 凿岩阶段空场嗣后尾废充填联合采矿法 方案三 三 个方案的全面分析 ， 三个方案的优缺点及主要技术 经济指标的比较列于表 2 。 从表 2可以看 出， 三种采矿方案各有优缺点。 方案三充填成本高， 充填在空 区下作业 ， 安全性 差， 且其生产能力偏小； 方案一和方案二安全性均较 好 ， 方案一生产能力小于方案二， 但 方案一 回收率较 高， 且与 目前黄沙坪矿 中段高度一致 ， 较适合黄沙坪 现有的开采经济技术条件 ， 是可行 的较好方案 ， 因此 推荐用方案一作为实施方案。 表 2 各采矿方案综合 比较 3 结论 在对黄沙坪矿现用采矿方法上向分层充填 采矿方法分析基础上， 根据多金属矿 的资源特征和 开采技术条件 ， 提出的 3种采矿方案通过综合 比较 其结构参数 、 工艺过程 、 技术经济 指标和优缺点。最 后推荐方案一 分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿 法作为黄沙坪低 品位厚大多金属矿体开采 的实施方 案， 该采矿方法适合黄沙坪的开采经济技术条件 ， 是 可行的较好方案， 能够给矿山带来可观的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 古德生 ， 李夕兵 ． 现代金属矿床开采科学技术 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版社 ， 2 0 0 6． [ 2 ] 谢世俊 ． 金属矿床地下开采[ M ] ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 9 5 ． [ 3 ] 孙宏华 ． 对我 国金属矿床深部开采 技术的探讨 及展望 [ J ] ．有 色金属 矿山部分 ， 1 9 9 6 ， 6 58 ． f 4 ] 王玉 国 ．采 矿方 法选 择对 工 程设 计和 矿山 生产 的重要 影 响 [ J ] ，有色矿 山， 1 9 9 5 ， 3 4一l 1 ． [ 5 ] 孙豁然， 周伟 ， 刘炜 ． 我国金属矿采矿技术回顾与展望[ J ] ． 金 属矿山 ， 2 0 0 3 ， 1 O 69． [ 6 ] 中南大学 ． 深部厚大低品位多金属矿体采矿方法研究[ R ] ． 长 沙 中南大学 ， 2 0 0 8 ． [ 7 ] 阳国盛 ， 胡训华 ． 分段凿岩阶段空场嗣后 干式充填采矿法在 黄 沙坪矿 的应用 [ J ] ． 湖南有色金属 ， 2 0 0 8 ， 2 4 6 1 5 ． [ 8 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t o p e fil l i ng a n d a n e mp t y fi e l d s u b s e q u e n t s t a g e s o f fi l l i n g t h e j o i n t mi n i n g t a i l i n g s ．I n v i e w o f t h e s e t h r e e k i n d s o f p r o g r a m d e s i g n s ， t h e i r c h a r a c t e r i s t i c s ， 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 o f s t r u c t ur a l pa r a me t e r s ha v e b e e n d e s c r i b e d s e p a r a t e - l y．Fi n a l l y， b y c o mpr e h e n s i v e c o mp a r a t i v e a n a l y s i s ， i t r e c om me n ds u s i n g t h e s u b l e v e l s t a g e s ub s e q u e n t t a i l i ng s fil l s t o p e mi ni ng me t ho d f o r d e e p mi n i n g o f l ow g r a d e t h i c kn e s s p o l yme t a l l i c o r e b o d y a s t h e i mp l e me n t a t i o n p l a n． Ke y wo r d s mi n i ng me t ho ds ； s u b -- f i e l d s ub s e q u e nt dr i l l i n g p h a s e s pa c e f i l l i n g mi n i n g t a i l i n g s； t hi c k n e s s ； l ow- g r a d e