缓倾斜极薄矿体采矿方法优化方案.pdf

第 2 2卷第 1期 2 0 1 4年 2月 营俐 ， Go l d Sc i e n c e a n d Te c h n o lo g y VO I ． 2 2 N0 ． 1 F e b． ， 2 0 1 4 缓倾斜极薄矿体采矿方法优化方案 丁明飞， 王卓， 王大为， 王思红， 刘玉勇， 秦伟利 山东黄金矿业 莱州 有限公司焦家金矿 ， 山东 莱州2 6 1 4 4 1 摘 要 提高缓倾斜极薄矿体的回采效率一直是有待采矿界解决的重大难题。 按照常规削壁充填法进行矿体 回采的效率低， 损失贫化率大， 尤其是溜矿系统的布置更是缓倾斜极薄矿体无法有效解决的问题。 针对上述 问题， 对削壁充填采矿法进行了优化。利用溜槽代替溜井下放矿石， 溜槽两侧采用毛石砌墙， 使人员能够进 入 溜井处理堵塞现象， 从而提高 了回采效率。在崩落毛石基础上 ， 利用胶 结尾砂进行充填作业 ， 打上一层胶 结面， 不仅降低 了贫化损失率， 而且 大大提高了矿石回采效率。 这些优化措施在 焦家金矿望儿山分矿进行推 广应 用， 给矿山带来了良好的经济效益。 关键词 削壁充填 ； 缓倾斜薄矿体 ； 溜槽 中图分类号 T D 8 5 3 ． 2 1 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 5 2 5 1 8 2 0 1 4 0 1 0 0 5 6 0 4 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ．i s s n ． 1 0 0 5 2 5 1 8 ． 2 0 1 4 ． 【 】 1 ．0 5 6 引 文 格 式 D I NG Mi n g i ， WAN G Z h u o ， WAN G Da we i ， e t a 1 ．T h e O p t i mi z a t i o n o f Mi n i n g Me t h o d S c h e me f o r G e n t l e D i p a n d F i l mi n e s s O r e Bo d y [ J ] ． Go l d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， 2 0 1 4 ， 2 2 1 5 6 5 9 ． 丁明飞， 王卓， 王大为， 等． 缓倾斜极薄矿体采矿方法优 化方案[ J ] ． 黄金科 学技术 ， 2 0 1 4 ， 2 2 1 5 6 5 9 ． 望儿山金矿 主矿体开采 已基本接近尾声 ， 目前 面临着资源量锐减的重大难题，尤其是浅部工段， 尽管近年来加大了矿山探矿力度 ， 也揭露了若干矿 脉 ， 但其厚度薄 、 不稳定且缓倾斜 矿体偏 多 ， 如 V 矿体在一 9 0 ～ 0 m标高处矿体厚度为 0 ． 8 F D _ 左右 ， 倾 角为 3 O 。 左右。 极薄矿脉的开采难度大 ， 因为矿体厚 度薄，相应地生产能力小且开采时易混入围岩， 贫 化损失率大。因此 ， 提高缓倾斜极薄矿脉的开采效 率 ， 降低贫化率 ， 对 于解决望儿山金矿的开采难题 具有重要意义I 卜 。我国缓倾斜极薄矿脉 占有一定 的比重 ， 对于此类型矿脉 的研究 ， 不仅 能改善矿 山 企业 的经济效益 ， 避免资源浪费 ， 而且会增加矿 山 的服务年限 ， 具有重要的社会效益。此类矿体的开 采难度较大 ， 方法众多 ， 本次重点讨论 削壁充填采 矿法在开采缓倾斜极薄矿脉 中的优化应用 。 东季家 ， 东至冯 白村 ， 北起新城 ， 南至曲城 ， 总面积 为 2 4 k m ，地理坐标 1 2 0 。 0 7 ～ 1 2 0 。 1 0 E， 3 7 。 2 3 ～ 3 7 。 2 6 N。矿 山位 于 望 儿 山 西 坡 ，矿 区 面 积 为 0 ． 8 7 0 7 k m。 ， 矿区周边矿产主要为金矿 如焦家和新 城金矿等 [ 5 - 6 1 ， 其次还有蚕庄镇的石英矿 ， 磨山和金 华山等地 区的花岗岩建筑石料。 望儿山金矿 V 脉矿体分布于 2 6 ～ 4 2线附近 ， 呈 薄脉状和透镜体产出， 矿石品位高低与次级断裂中 的伴生裂隙和节理发育程度有关 ，矿块长2 2 2 ． 7 7 m， 矿体平均水平厚度为 0 ． 8 m，矿石量为 5 3 6 4 0 t ， 平 均地质品位为 1 5 ． 6 6 x 1 0 ～， 金属量为 8 4 0 ． 6 0 2 k g 。V 脉矿体受构造控制 ， 为含金石英硫化矿脉 ， 品位变 化 大 ， 矿化不均 匀 ； 矿脉走 向 3 3 0 。 一 1 5 。 ， 矿 体倾角 3 0 。 左右； 上下盘围岩均为钾化花岗岩 ， 节理发育 ， 围 岩中等稳固。 1 望儿山金矿地质概况 2 采矿方法选择 望儿山金矿 区位于 山东省莱州湾东部 莱州市 金城境 内， 距莱州市约 3 3 k m。该矿西侧与焦家金 矿毗邻， 东侧与招远市蚕庄镇相邻。矿区范围西起 选择合理的采矿方法不仅有助于提 高采矿效 率， 降低贫化率 ， 而且会增加矿山企业的经济效益 和社会效益。我国大部分地下开采 的金矿山中 ， 缓 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 1 8 ； 修订 日期 2 0 1 3 ～ 1 0 2 3 ． 作者简介 丁明飞 1 9 8 8 一 ， 男， 山东莱西人， 助理丁程师， 从事金矿开采工作．fl y i n g 2 0 0 9 ．h a p p y 1 6 3 ．c o rn 丁明飞等 缓倾斜极薄矿体采矿方法优化方案 倾斜极薄矿体大多采用分采充填法和留矿全面法， 这 2种方法存在以下 问题 分采充填法的主要问题 是采场的矿石运搬与充填作业基本靠人工 ， 导致工 人劳动强度大 ， 生产能力低 ， 有的甚至不足 1 0 t ／ d ； 留矿全 面法的主要 问题是 当矿体厚度较薄时 ， 为提 高生产效率需 扩大采 幅， 矿岩易混入 ， 结果造成贫 化率与损失率高， 有的矿山贫化率高达 6 0 ％， 损失 率高达 3 0 ％～ 5 0 ％ 【 。 削壁充填法是一种干式充填法 ， 能有效控制地 压， 特别适用于开采极薄矿脉。在回采过程中先崩 落矿石， 当采下矿石经溜井放出后 ， 再崩落围岩， 为 下一步既采矿工作提供作业空问 ， 且崩落的废石存 留在采空区 ， 起到 了初次充填 的作用 ， 既支撑 围岩 并可作为回采工作的平 台。多年来 ， 在矿脉倾角为 6 0 。 一 8 5 。 的急倾斜薄矿体 和厚度 0 ． 8 m 的采场 中 ， 普遍使用了削壁充填法 1 。 3 采矿方法的优化 3 ． 1 溜并改为溜槽 望儿 山金矿 的矿体属于缓倾斜矿体 ，倾角较 小 ， 运用削壁充填时溜井溜矿困难 。矿体倾角一般 在 3 0 。 一 3 4 。 之间，矿石难 以下放 ，经常出现卡堵现 象 ， 一般采用 炸药爆破振动来疏通堵塞部位 ， 但爆 破时常造成溜井井壁损坏。因此 ， 将整节的溜井改 为半 圆的溜槽 ， 这样遇到溜井堵塞 的情况时 ， 工作 人员通过天井 内的梯子到达堵 塞位置 ， 用工具疏通 便能有效 提高出矿效率 ，并且 不会造成溜井损坏 ， 减少了爆破材料费以及后期的维修费用 ； 而且将 溜井改为溜槽后 ，减少 了采场使 用溜井的一半 费 用[ 9 - t o I 。 以 9 0 1 4 V 采场为例 ， 采场情况见图 1 ， 每条溜 井可节省溜井成本 4 0 2 ． 2 7 元／ mx 2 6 m 1 0 5 4 9 元 3 ． 2 削壁充填采矿法 削壁充填采矿法的优势在于矿岩分采 ， 先采围 岩后采矿石或者先采矿石后采 围岩 ， 或者根据现场 情况交替进行l “ 】 。 当矿脉厚 O ． 5 m且矿岩接触面不清楚或顶板不 稳固时 ， 先采脉石 ， 后采围岩 ， 如图 2 c 所示。 根据顶底板围岩的稳 固性来决定分采 围岩的 部位。 若顶板围岩稳固， 分采围岩应是顶板围岩； 若 底板 围岩稳固， 则分采围岩应是底板围岩。 根据矿体厚度和围岩情况 ，并结合望儿山的 充填站充填 工艺 ， 选择先采 矿石后崩落 围岩 的采 矿方式。 9 0 1 2 V天井 Ⅱ2 0 。～ r I 一卿l 4 V 大 一 n． 1 J 4 ． 、 、． 毛石墙 i ； ‘ a ／ I I 1 0 l } 卜 7 j ⋯1． ⋯⋯l-u ， ． ⋯ I ＼＼ ’ ‘ l 用 I 甘- , -l 曹 莉釜 t 哩 I 臼 ． l_ _ _ 二i ‘ ’ ⋯- 一 撇 ⋯ ＼ ，rI I r rI - ， r I 1 4 1 3 8 0 9 0 8 v泄水井1 2 0 1 2 V天井 ’ 一Ⅱ 1 1 0 。 ～ ；三兰 壁 图 1 9 0 1 4 V 采场纵投 影 上 和剖面 下 a 先 采l 岩 b 交 错开 采 c 先 采矿 体 图 2 矿岩分采示意图 注 图中数字表示开采顺序 对于地压管理 ， 贵金属矿 山一般不允许地面塌 陷， 所以大多选用采后充填来管理地压 ， 从而降低 塌陷区造成 的地质灾害影响。一般充填法有湿式充 填和干式充填。湿式充填主要通过水动力来输送充 填体到采空区， 大部分矿 山以选场选出的尾砂 为充 填体 ， 以水为动力输送 ， 并加以水泥速凝剂胶结充 填 ， 这是一种 比较先进的充填方法 。干式充填主要 是将废石充填于采空区，充填效果没有前者好， 但 成本较低 ， 能处理矿 山掘进产生的废石 ， 也具有 良 2 0 1 4年 2月第 2 2卷 第 1 期 5 7 营酬 ， 好的经济效益。望儿山金矿采用 的是干式充填和湿 式充填相结合 的充填工艺。矿石搬运后 ， 崩落下盘 围岩达到初 次充填 的目的 ， 然后利用望儿山金矿 自 身的充填系统，用充填管充灰砂比为 1 1 0的胶结 体 ， 形成强度足够的光滑水平 的胶结面 ， 再进行崩 落矿石。这样矿石落到光滑且 强度足够 的胶结 面 人工假底 上 ， 矿石与崩落的废石在胶结面 的间隔 下不会相互混合 ， 减少 了毛石混入和贫化 。 3 ． 3 崩落的围岩厚度 削壁充填的本质是利用削下的矿体 下盘围岩 充填于空区，为下一步的采矿工作提供作业 空间。 同时 ， 充填达到 了稳定围岩的作用 ， 为采矿安全提 供支持。因此 ， 根据具体的采场条件 ， 确定合适 的崩 落围岩厚度是该采矿法回采 中的重要问题 ， 崩落 围 岩太少会导致人员作业空间不足 ， 影响凿岩和采矿 效率 ， 崩落 围岩厚度过大 ， 则会增加炸材消耗量 ， 且 围岩松散系数 为 1 ． 5 ，在增大了横 向作业空间的同 时减少 了纵 向作业空间 ， 无法满足作业需求 ， 也不 利于下一步的胶结充填作业I J 。 作业人员的横向作业空间 1 ．5 Il l 足够，为了降 本增效减少毛石采 出， 崩落围岩厚度设为 0 ． 7 m。 以9 0 1 4 采场为例， 验证崩落围岩厚度为 0 ．7 m 的可行性 。 本采场进尺为 L 2 m， 采高为 。 4 m， 顶 板岩石稳固， 崩落顶板围岩剥落高度 3 m， 矿体 厚度为A 0 ．8 m，崩落下盘毛石厚度为 0 ． 7 m， 围岩崩落后的松散系数 1 ． 4 ～ 1 ． 6 ， 取 a 1 ． 5 。 则围岩 崩落后， 毛石高度 算式如下 H 3 ---- C t A 2 HJ A 2 A1 1 ． 5 x O ． 7 x 3 ／ 0 ． 7 0 ． 8 2 1 m 然后充填 0 ． 4 m胶结体 ，空顶高度为 日 一 日 一 0 ． 4 1 ． 5 m， 满足作业空间要求 ， 所 以剥落 围岩厚度 为 0 ． 7 m是合理的。 3 ． 4 出矿 方式 望儿山金矿的出矿方式有 3种 一是利用大型 出矿设备铲运机出矿， 应用在大型化的厚大矿体采 场中； 二是采用人工扒渣 的方式 出矿 ， 劳动强度大 ， 生产率低 ，优点是人员灵活可用于任何地点作业 ； 三是利用小型或 中型出矿设备 ， 或如 电耙 出矿应用 比较广泛 ， 其生产成本较低望儿 山金 ， 设 备维修率 低 ， 缺点是出矿效率比铲运机低 j 。 由于望儿山金矿体为薄矿脉 ， 矿脉厚度和采矿 空间均较小 ，大型的出矿设备难 以在其 中工作 ， 所 以采用出矿率稍微低但应用较稳定的电耙出矿。 4 效益分析 对于溜槽代替溜井 ， 则每条溜槽只用溜井一半 的材料费用 。每条} 留井可节省成本 4 0 2 ． 2 7元／ m 2 6 m l O 5 4 9元 。 同时 ， 由于减少爆破费和维护费 ， 以及提高出 矿效率带来潜在的经济效益无法详细计算 J 。 采用崩落的围岩材料充填靠近溜井处砌墙 ， 可 节省材料费和材料搬运费。 此采矿方法的技术经济指标见表 1 。通过优化 削壁充填法 ， 降低 了材料费和损失贫化率。 5 总结 1 从望儿 山金矿应用经验可知 ， 削壁充填法 是开采薄矿脉的有效方法 I ， 能够大大降低矿石的 贫化损失率 ， 提高生产效率。 表 1 9 0 1 4 V 可用的采矿方法及 其经 济技术指标 2 对于倾 角较小的矿脉 ， 可 以采用溜槽 的形 式进行放矿 ， 这样以来， 即使在溜井堵塞的情况下 工作 人 员也 可通过 天井 内的梯子 到达堵塞位 置 ， 利用 工具疏通提高 了出矿效率 ，而且不会使 溜井 因爆破造成损坏 ，减少 了爆破材料费 以及后期 的 维修 费。此外 ， 由于将溜井改为溜槽 ， 减少 了采场 5 8 G O L D V O l 。2 2 N 0 ．1 F e b ． ．2 0 1 4 使用溜井的一半费用 。 3 采用 毛石干式充填和胶结充填相结合 的方 法 ， 既增加 了作业空间又减少了充填材料 ， 降低 了 成本。同时胶结充填弥补 了矸石充填时存存 的毛石 混入矿石 的缺点 ， 降低 了矿石贫化率 。 4 溜槽维 护采用砌 毛石墙 方式 ， 材料采 用崩 丁明飞等 缓倾斜极薄矿体采矿方法优化方案 落的围岩 ， 减少了材料消耗量 ， 降低 了劳动强度 ， 但 要确保所砌毛石墙密实， 不能漏浆。 参考文献 [ 1 ] 薜 田喜． 山东焦家金矿生产技术开发研究进展[ J j ． 黄金 科学技术， 2 0 1 0 ， 1 8 2 6 7 6 9 ． [ 2 ] 杨官涛， 袁梅芳． 缓倾斜薄矿脉机械化开采新技术及工程 实践[ J ] ． 矿业研究与开发， 2 0 1 3 ， 3 3 3 1 3 ， 2 5 ． [ 3 ] 郭旺． 缓倾斜薄矿体采矿方法创新设计与采动损伤过程 模拟[ D] ． 长沙 中南大学， 2 0 1 2 ． [ 4 ]品垒． 缓薄矿体盘区组合机械化开采方法优化研究[ D] ． 武汉 武汉科技大学 ， 2 0 1 0 ． [ 5 ] 王彦玮， 张忠辉， 邱俊刚， 等． 山东望儿山金矿地表沉陷数 值模拟研 究[ J ] _ 黄金科学 技术 ， 2 0 1 1 ， 1 9 3 7 2 7 6 ． [ 6 ] 冷寒松 ， 邓尧增， 胥华龙， 等． 有底柱分段崩落采矿法在焦 家金矿的研究与应用 [ J ] ． 黄金科学技术 ， 2 0 1 0 ， 1 8 4 6 6- 57． [ 7 ] 贾洪杰 ， 常海龙． 削壁充填采矿法在金厂沟金矿的应用实 践[ J ] ． 黄金， 2 0 0 1 ， 2 2 1 3 3 3 5 ． [ 8 ] 陈其府_ { 昌 建安村金矿削壁充填采矿方法探讨[ J ] ． 采矿技 术 ， 2 0 0 8 ， 8 6 7 - 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