急倾斜缓侧伏节理脉盲矿体采矿方法研究.pdf

第 3 4 卷第 2 期 2 0 1 4年 0 4月 矿 冶 工 程 M I NI NG AND M 哐TALLURGI CAL ENG“忸 ER“ G Vo 1 ． 3 4 № 2 Ap r i l 2 0 1 4 急倾斜缓侧伏节理脉盲矿体采矿方法研究① 杨红军 湖南辰州矿业股份有限公司 怀化湘西金矿设计科研有限公司， 湖南 沅陵 4 1 9 6 0 7 摘要 根据沃溪矿区深部出现的节理脉盲矿体地质赋存条件， 通过对矿区不同采场的地压活动进行分析与研究， 确定在跨度为 4 - 4 ． 5 n l 以内时， 采取联合补强支护顶、 帮， 采场在允许暴露面积下不会垮塌， 可以应用空场法 回采急倾斜矿体。同时， 在回采高品 位、 高价值矿石降低贫化损失方面进行了相应研究与摸索， 取得了良好效果。 关键词 竖向空场法 ； 急倾斜缓侧伏薄矿体 ； 地压控制； 节理脉盲矿体 中图分类号 T D 8 5 3 文献标识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 0 2 5 3 6 0 9 9 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 0 6 文章编号 0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 2 - 0 0 2 5 - 0 2 S t u d y o n M i n i ng M e t h o d f o r S t e e p l y - d i p p i n g a n d Ge n t l y - p i t c h i n g Bl i n d De p o s i t wi t h J o i n t Ve i n Y A N G H o n g - j u n Hu a i h u a X i a n g x i G o l d Mi n e D e s i g n a n d R e s e a r c h C o m p a n y ， H u n a n C h e n z h o u Mi n i n g G r o u p C o L t d ， Y u a n l i n g 4 1 9 6 0 7 ， H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t I n v i e w o f t h e g e o l o g i c a l o c c u r r e n c e o f b l i n d d e p o s i t w i t h j o i n t v e i n i n t h e d e e p s e c t i o n o f Wo x i m i n i n g a r e a ， t h e g r o u n d p r e s s u r e o f d i f f e r e n t s t o p e i n t h e mi n e wa s s t u d i e d a n d a n a l y z e d ．I t i s c o n c l u d e d t h a t n o c o l l a p s e w i l l b e o c c u r r e d i n t h e s t o p e w i t h a l l o wa b l e e x p o s u r e a r e a a n d s p a n o f 44 ． 5 m，t h e o p e n s t o p s y s t e m c a n b e a d o p t e d f o r s t e e p l y d i p p i n g o r e b o d i e s t o g e t h e r wi t h r o o f a n d s i d e s s u p p o r t r e i n f o r c e d ．F u r t h e r mo r e ，t h e e x p l o r a t i o n a n d r e s e a r c h o n s t o p i n g h i g h g r a d e v a l u a b l e o r e a n d r e d u c i n g d i l u t i o n l o s s a l s o l e d t o a g o o d r e s u l t ． Ke y wo r d s v e r t i c al mi n i n g i n o p e n s t o p e s t e e p l y d i p p i n g a n d g e n t l y - p i t c h i n g t h i n d e p o s i t ；g r o u n d p r e s s u r e c o n t r o l ； b l i n d d e p o s i t w i t h i o i n t v e i n 沃溪坑口 是湖南辰州矿业股份有限公司最大的岩 金、 锑、 钨生产矿井， 已有 1 3 0余年的开采历史 J 。矿 区已探明有 V 、 V ， 、 V V 、 V ， 、 V 及其节理脉等六条 主矿体， 均为缓倾斜～ 倾斜、 极薄一 薄矿体， 目前， 矿井 回采最低 至 3 6中段 ， 开拓探矿最低至 4 2中段 。主要 采矿方法为削壁充填法 、 房柱法、 水力尾砂胶结充填法 及房柱嗣后废石 胶结 充填法等多种采矿方法。 探采进入深部后 ， 矿体形态变化较 大 ， 2 9中段 以 下仅剩 V 、 V V 、 V 、 V 及节理脉盲矿体 等 4条 主矿体， 由于新出现的节理脉盲矿体与原有主矿体地 质赋存情况截然不 同， 且这部分矿体是高 品位金锑钨 共生的多种贵金属富矿， 矿石价值很高， 为此， 展开了 沃溪矿区节理脉盲矿体采矿方法研究。 1 地质赋存情况 节理脉从底脉轴部发育到其棚脉轴部， 走向与主 层位走向近似垂直， 走向长 1 2 ～ 2 0 m， 倾角大于 4 5 。 ， 局部近直立 ， 侧伏角与主层位矿体倾 角一致 ， 约 3 O 。 ， 脉厚 2 ～ 5 m。节理脉与主层位棚底脉矿体呈斜“ 工” 或“ 工 ” 字形关系， 节理脉及围岩中等稳固。该节理 脉因从主层位轴部发育出来， 其地质品位很高， 平均 A u 2 O ～ 3 0 s i t ， S b 7 ％～ 1 0 ％， WO 3 1 ％～ 2 ％， 矿体属石 英脉类型。矿岩硬度系数厂为 8 1 0 ， 最大允许暴露面 积 5 0 ～ 3 0 0 m ， 矿岩 中等稳 固， 一般需要支护 ， 矿区工 程地质一般 。 2 采矿方法选择及其参数的确定 2 ． 1 采矿方法选择 本次设计开采的节理脉盲矿体虽属急倾斜薄矿一 中厚矿体， 但其侧伏角很缓， 因矿石不能借助 自重出 矿， 无法直接应用普通留矿法回采， 根据该矿体地质赋 存情况及现有开采技术条件 ， 初步拟定采用竖向空场 ①收稿 日期 2 0 1 3 1 0 2 2 作者简介 杨红军 1 9 7 6 一 ， 男， 湖南安乡人， 工程师， 主要从事采矿现场技术管理与设计。 矿冶工程 第 3 4卷 采矿法 回采该矿体 。 2 ． 2 设计竖向空场采矿法 2 ．2 ． 1 结构与参数整个矿体为垂直主层位矿体的 近似平行四边形块体， 因走向长度较短， 故将整个矿块 划为一个垂直侧伏角方 向竖 向布置的矿房 ， 其参数为 中段高度2 5 m； 矿块长度为矿体走向长， 一般约 l 2 ～ 2 0 m； 矿块倾斜长度 4 0 ～ 6 0 m； 矿房宽度 3 5 m， 一般 为矿体厚度。 2 ．2 ． 2 采准与切割 阶段运输道利用主矿体沿脉坑道， 先从棚脉沿脉坑道节理脉位置沿矿体顶板施工沿脉天 井 ， 通至上中段棚脉运输巷， 作为通风、 行人、 材料上下通 道及采矿、 出矿的自由面。天井规格 2 ． 0 m 1 ． 8 m。 2 ．2 - 3 回采工作 回采过程中采用浅孔落矿， 7 6 5 5 钻 机凿岩 ， 以采准天井为 自由面， 沿天井 自下而上 ， 底板 分层刷底 ， 每层高度 1 ． 8 2 ． 0 m。整个采场矿石搬运 采用电耙加装岩机方式。 采场通风 ， 新鲜风从下中段沿脉平巷进入采准天 井 或采矿工作面 ， 冲刷采场后 ， 污风 回至上中段沿 脉平巷 ， 进入回风井。 2 _ 3 顶板 帮 支护及地压管理 1 采场跨度控制 采场后期采矿 ， 需要作业人员 经常进入高大空区下进行凿岩 、 爆破 、 支护、 充填等作 业 ， 故此确保整个采场采矿、 充填完毕之前采场顶、 帮 的稳定， 保护作业人员的安全是该采矿方法能够实现 的首要问题 。根据设计区域矿岩岩石力学物理性质及 深部地压研究 ， 通过不断的实践 ， 在深部 3 0中段 ， 围岩打开跨度 8 1 0 m时 ， 采取顶板补强支护 ， 矿房稳 定期长 ， 如矿体附近 3 0平 V ， 盲斜井机房及电控硐室 ， 长 宽 高为 1 1 i n1 0 m 9 m ， 仅采用 了喷锚支 护 ， 近 1 0年来非常稳定 ； 当采场斜长 6 0 m， 采幅 3 3 ． 5 m以内， 跨度为 68 m 时， 采用锚杆支护 ， 采空 区稳 定， 但稳定期短； 跨度为 4 ～ 6 m时， 采取局部锚杆支 护 ， 采场稳定 ； 跨度为 4 m左右时， 采用锚杆支护能长 期稳定 。该节理脉采场跨度约 2 ～ 5 m， 最大高度约为 1 0 m， 斜长 4 O 一 6 0 i n ， 因此 ， 通过对顶板采取锚 网支护 可以克服来 自顶板的正面应力， 为克服因高采幅引起 的侧面应力 ， 对于跨度 3 m以内的采用 1 0 0 mm的圆 木进行横撑支护， 并加以废旧枕木卡厢； 对于跨度3 5 m 的， 采取在两帮布置锚杆予以支护， 并在顶帮结合部位 加强支护。 2 采场支护 矿岩较稳固， 且顶板整体性较好， 但 采场最终临空面较大， 故采用水泥药卷锚杆护顶、 帮。 在第一分层结束前， 及时对顶板进行锚杆支护， 锚固网 度 1 ． 0 m 1 ． 0 m ， 埋入深度 1 ． 8 m。往后每一分层结 束前， 对两帮用同样的方法进行支护。 3 采后空区处理 由于属于深部开采 ， 地压较大 ， 且主层位矿体回采采用了竖分条废石胶结充填采矿法 回采， 因此， 该节理脉采完后采取嗣后废石胶结充填处 理空区 ， 以控制地压 。 4 中段结合部位处理 因矿体为高品位金锑钨贵 金属矿 ， 价值较高 ， 为降低上下中段矿块结合部位矿石 的贫化损失 ， 增加主层位矿脉及下中段开采 的安全性 ， 采场底部采用提升用钢丝绳余料及 6 原 铁 丝布筋， 网度 2 0 0 mm2 0 0 mm， 再浇筑强度 C 2 0的混凝土作 假底 ， 假底厚度 3 m。 3 工程实践 两条节理脉 中， V 节理脉矿岩最稳固， 且首先在 2 8 中段以下发现， 故工程 实践首先选择在 2 9中段 2 9 8 0 矿块 内的节理脉进行 。该矿房于 2 0 0 9年 7月设计施 工 ， 共 回采 6个月 ， 采 出矿石 7 0 1 6 t 月平均 1 1 6 9 t ； 除粉矿损失无法计算外 ， 所有矿石均 已采 出； 消耗锚杆 5 5 2根 。采后空区垂高 9 ． 6 m， 宽 4 ． 5 m， 在嗣后废石充 填期 间， 空区未有垮塌。实践采场平面见图 1 。 标准采 矿工艺见 图 2 。 i { 嚣 中 段 v 7脉 主 ／ ／ ＼ ， ， f ～ 诅 夭 将 J f 29中 殷 、■底 ＼、 ＼ ● I } 1 2 9 中段 v7 节 28 陵 Ⅵ 栅 沿 i 28中 段 v7底 脉 暗 ／ 2 8 中段 v 7 节理脉 ●I 一 f 图 1 采场平面图 6 一顶板锚杆7 一两帮锚杆9 一采矿炮孔 图 2 竖 向空场法采矿工艺 4 结 语 对于沃溪矿区节理脉盲矿体， 将急倾斜矿体垂直 侧伏角方向布置矿房， 采用竖向空场采矿法回采是一 种很好的选择。 该采矿方法的缺点是 ， 工人始终在高空场下作业 ， 具有一定的安全风险 ， 在顶板不稳固的条件下 ， 应谨慎 下转第 3 0页 矿冶工程 第 3 4卷 价模型， 可以有效地解决安全评价的等级为多分类的 问题 ， 综合考虑各种风险因素并按照国家标准分类整 理数据， 将其影响程度分为若干级别， 克服了以往专家 的经验性和评价的片面性 ， 较好地保证 了评价工作的 客观性 ， 并且这种方法有较好地适用性和易操作性。 2 该生态安全评价模型在给出生态环境 安全度 的同时 ， 还可 以通过优势 比 O d d s R a t i o 分 析各指标 下的因素及其关联度 ， 进而得 出影响铀矿山生态环境 的关键因素 优势比估计值较大的指标因素 ， 明确了 造成铀矿山生态安全质量差 的主要原 因， 有针对性地 对这些关键 因素采取有效 的措施 ， 可 以大幅度地提高 铀矿山的生态环境质量 ， 克服 了治理铀矿山环境 的盲 目性 ， 为铀矿山的生态安全管理提供 了一条新途径 。 3 该生态安全评价模型是基于样本信息 的先验 知识 ， 通过 S A S统计分析 ， 得出各个指标 因素对生态 环境的影响权重 ， 克服了人为赋权的缺陷性 ， 评价结果 的准确性也较高。 4 由于铀矿 山的生态安全 的评价指标对铀矿 山 自身的安全影响比较复杂， 对不同矿山的生态安全影 响程度会有差异 ， 基于广义线性理论生态环境安 全评 价方法 ， 目前还没有统一 的较为合理 的参照标准范围 进行归类等级对 比分析 ， 对铀矿山的生态安全评 价结 果与实际情况会有一定的偏差 ， 特别是该方法中各指 标因素对铀矿 山生态安全的影响程度的参照分级标准 还未建立。因此该评价方法对铀矿山生态安全评估的 推广应用有待进一步研究。随着参照评价标准的不断 完善 ， 该评价方法在铀矿 山生态安全评价 的应用将会 有广阔的前景。 参考文献 [ 1 ] 乔繁盛．建设绿 色矿 山发 展绿 色矿 业 [ J ] ．中 国矿业 ，2 0 0 9 ， 1 8 8 4 6 ． 『 2 1 李恺． 层次分析法 在生态环境 综合评价 中的应用 [ J ] ． 环境科 学与技术 ， 2 0 0 9 ， 3 2 2 1 8 3 1 8 5 ． [ 3 ] T I A N Y i - 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