进路分步放顶采矿方法的研究与应用.pdf

进路分步放顶采矿方法的研究与应用 王力群 ， 孙利 ， 赵志强， 李远， 张京涛 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 焦家金矿的采矿方法分为上向水平分层进路充填采矿法和下向水平分层进路充填采矿法， 进路采矿结束后 ， 马上进行空 区充填， 采矿效率相对较低， 现有的采矿方法已经无法满足矿山生产发展的需求。为了提高矿房生产能力与出矿能力、 提高劳动 效率、 降低采准比以及节约成本， 在原有的上向水平分层进路充填采矿方法的基础上研究进路 分步放顶采矿方法 、 通过对进路分 步放顶采矿方法的研究与应用， 使矿房的生产能力比原来提高了8 6 ％， 降低了采矿成本和采准比， 劳动效率明显提高。该采矿方 法的研究与应用对提高单个矿房生产能力、 降低生产成本及提高劳动生产效率具有较大的贡献， 为提高矿区的生产能力奠定了 坚实的基础 ， 对矿 山的稳定发展 有重要意 义。 关键词 进路 ； 分步放 顶 ； 采矿方法 ； 焦家金矿 ； 山东省 中图分类号 T D 8 5 3 ．3 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 2 5 1 8 2 0 1 2 0 6 0 0 7 6 0 3 引用格式 王力群， 孙利， 赵志强， 等． 进路分步放顶采矿方法的研究与应用[ JI _ 黄金科学技术， 2 0 1 2 ， 2 0 6 7 6 7 8 ． 焦家金矿 目前使用最为广泛的 2 种采矿方法 为上 向水平 分层 进路充填采 矿法和下 向水平分层 进路充填采矿法_ l _ 。进路断面的规格较小 ， 规格只 有3 m x 3 m 宽X 高 。这 2种采矿方法的应用是 由焦 家矿区的特殊地质条件所决定的。随着焦家金矿生 产能力 的逐步扩大 ，传统的进路充填采矿方法 已经 难 以满足矿山生产能力 日益增长的需求。目前 ， 焦家 金矿的提升能力已经达到 6 0 0 0 t ／ d ，但是传统的进 路充填采矿法的采场出矿能力最高为 1 5 0 t ／ d ，而且 这样的采场数 目 非常有限，单单凭借这几个高生产 能力的矿房已经无法满足矿 山的快速发展需要 。因 此 ， 如何改变生产模式 ， 研究 出新型 、 适用 的采矿方 法 ， 增加矿房出矿能力 ， 显得至关重要 。 然而 ， 由于受 地质条件 的影响 ，想要 以改变采矿方法来解决生产 压力显然很不现实 。如何在现有的进路充填采矿法 的基础上进行调整和改造 ， 显得格外重要。为了减少 进路顶板 的暴露面积 ，进路采矿法在采宽上不能大 幅增加 ， 只有在采高上做工作 ， 以增加进路充填采矿 法 的采矿效率 。进路分步放顶采矿方法 的成功应用 提高了传统进路充填采矿法 的工作效率 ，增加 了矿 房的生产能力 ， 解决了制约矿山发展的瓶颈问题。 1 采场概况 焦家金矿 目 前使用的进路采矿方法已经延用了 几十年 ， 分层回采高度为 3 m， 在采矿方法上一直未 取得明显的突破，仅仅在深部中段进路回采的规格 上稍有扩大。为适应数字化 、 机械化矿山建设 ， 提高 采矿效率 ， 最大程度地降低成本， 在焦家金矿焦家 矿区一 1 9 0 1T I 中段进行 了进路分步放顶采矿方法 的 研究 。 1 ． 1 1 9 0 I l l 中段地质概况 一 1 9 0 m 中段矿体赋存于焦家一新 城断裂带下 盘的黄铁绢英岩质碎裂岩中，属构造破碎带蚀变岩 型金矿床。 在主断裂带下盘约 7 0 1T I 内矿体的走r 口 J 和 倾向都严格受主断裂带控制 ， 主裂面发育一层厚 5 ～ 1 0 e m的断层泥 ， 主断裂带走 向 N E 3 0 。 ， 倾 向 N W， 倾 角 3 0 。 。下盘围岩为硅化花岗岩。矿石及围岩中等稳 固， 在构造破碎带和节理密集发育处 比较破碎 ， 段 内矿岩富水性较弱 ， 无涌水 ， 只有少量裂隙水。 1 ． 2 工程布置情况 试验采场顶部为 5 0 0 5 采场第一层 回采空区 ， 采 空区的底板为 4 0 3 1／ 1 厚的混凝土假底 。南邻 6 1 1 1 6 采场， 北邻 6 1 1 0 8 采场， 南北相邻采场已经全部闭 坑。采场联巷顶部 为垂直联巷走向的一 1 5 0 m中段 回 风巷， 联巷布置有回风井 与充填回风巷相通 ， 距矿体 下盘边界 1 0 1 T I 处布置有采场 内矿石溜井与泄水井。 1 ． 3 采场构成要素 试验采场沿走 向布置 ，采场沿走向长 6 0 1／ 1 ， 矿 体平均水 平厚度 6 3 I l l ， 分层 回采 高度 5 ． 5 m， 进路 分 2 层进行回采 ，第一分层高 2 ． 8 1T I ，第二分层 寄 2 ．7 m 。南北沿矿体走向布置， 进路大致垂直矿体走 向布置 ， 最终进路回采规格为 3 ． 0 m 5 ． 5 1／ 1 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 2 6 ； 修订 日期 2 0 1 2 0 8 2 0 ． 作者简介 王力群 1 9 8 6 一 ， 男 ， 山东莱州人 ， 助理T程师 ， 从 事采矿 程技术及生产管理T作．w l q 2 】 5 0 8 8 O l 6 3 ． 10 1 11 2 采矿方法 2 ． 1 回采工艺 采场联巷掘进形成后 ， 将溜矿井 、 泄水井和通风 井全部贯通。设计回采顺序为由两翼 向中间的后退 式回采⋯， 在矿体 内拉南北沿脉进路 ， 作为回采通 道 ， 南北沿脉进路形成后 ， 布置垂直于沿脉进路的上 下盘进路 进行 回采 。设计 进路规格 为高 5 ． 5 m， 宽 3 ． 0 m。 第一步 回采 进路首先按照 3 ． 0 m 2 ． 8 IT I 宽 高 的规格施工到设计位置。 施工过程中顶板的维护 使用管缝锚杆， 锚杆必须严格按照要求进行安装。 第二步 回采 作业人员对进路从外 向里进行放 顶 ， 放顶后的矿石储存在进路 内， 作业人员站在矿堆 上打平行 于顶板 的炮眼向前推进放顶 ，放顶规格为 3 ． 0 m 2 ． 7 m 宽 高 。 最后 ， 在一条进路 回采结束后 ， 形成 3 ． 0 m 5 ． 5 m 宽 高 的回采规格。 2 ． 2 凿岩爆破 凿岩采用气腿式风动凿岩机，眼深为 2 ．2 m， 爆 破材料选用防水乳化炸药 ， 非 电导爆管进行起爆 。 第一步回采时严格使用控制爆破技术l 3 I ， 按照设 计要求布置炮眼。 第一步回采进路时必须打掏槽眼， 掏槽 眼的位置位于断面的中下部 ，掏槽眼的布置形 式为桶形 ， 周边眼距工作面轮廓 l 0 2 0 c m 。装药时 采用径向不耦合装药， 炮孔反向起爆。 控制好顶帮围 岩 ， 减少对围岩 的破坏程度 ； 第二步放顶时底板为空 区， 增加了爆破 自由面， 采用分段微差爆破技术l 4 l ， 由下至上分别布置 1 、 2 、 3 、 4 段， 并进行起爆， 每排布 置 5 个炮孔， 减轻爆破时炮轰波对顶板假底的冲击。 2 ． 3 锚杆支护 在进路第一步 回采的过程 中， 顶板均为硬岩 ， 随 着施工进尺 向前推进 ， 顶板打锚杆进行维护 ， 锚杆角 度在 4 5 ～ 6 0 。 之间 ， 锚杆支护网度为 0 ． 5 根／ r n 2 。 第二步 回采时将第一步回采的锚杆支护全部破坏 ，进路放 顶后顶板揭露 5 0 0 1 第一层假底 ，由于进 路长度较 长 ， 即使是人工假底， 允许的暴露面积同样有限制 ， 因此必须对人 工假底采取 支护措施 ， 对人工假底 的 支护 工作采取先 临时支护 ，铲矿后 再进行 加 固维 护。 首先 ， 在两帮硬岩打空心眼， 采用长度为 1 ． 2 m， 3 8 m m圆钢做木支护的支点进行木棚支护 ，圆钢 嵌入眼内的长度≥0 ． 8 n q_ ， 圆钢之间的距离为 2 m。 清 理矿石时再使用木立柱对木棚进行加固支护 。 木 立柱必须支护在圆钢的受 力部位 ，起到对无腿支护 的加固维护作用 。 2 ． 4 空区充填 进路高度较高， 充填管路的架设难度大， 因此 ， 在充填空区时采取先充进路的一半高度 ，再对充填 管路进行吊挂 ， 吊挂后对进路进行充填至接顶 ， 充填 进路时使用 1 2 0的胶结材料进行充填_7 _ 。 3 试验效果分析 3 ． 1 爆破材料 每班作业进尺 1 ． 8 m， 考察爆破材料的消耗情况。 第一步 回采 进路 回采爆破材料消耗量为非电 导爆管 3 3根 ， 防水乳化炸药 2 8 ． 8 k g 。 第二步 回采 进路放顶爆破材料消耗量为非电 导爆管 2 0根 ， 防水乳化炸药 l 8 ． 8 k g 。 与分 2层进行 回采相 比，分步放顶回采时每一 循环进尺节约爆破材料非 电导爆管 1 3根 ， 防水乳化 炸药 1 0 k g 。 3 ． 2 采场生产能力 在使用分步放顶回采方法之后，采场的月生产 能力由原来的 3 0 0 0 t 提高到了5 6 0 0 t ， 使单个采场 的生产能力提高 了 8 6 ％左右。 3 ． 3 技术经济指标对 比 分步放顶采矿法的应用 ，减少了一次采场二次 转层时铲运矿石过程中尾砂的混入 ， 对矿石贫化率 的减小起着非常大的作用 ，并且提高了矿石出矿品 位。 采场的生产能力明显提高 ， 日出矿能力也有 了显 著提高 ，已经超过了现有采场 的最大 日出矿能力 。 新、 老采矿方法的各项技术经济指标对比见表 1 。 表 1 新、 老采矿方法的各项技术经济指标对比 采矿方法 损失率 贫化率 生产能力／ t d 上 向水平分层进路充填采矿法 5 ． 6 4 4 ． 2 5 1 0 0 进路分 步放顶采矿法 5 ． 2 5 2 ． 8 4 1 8 6 3 ． 4 充填成本 采用 传统 的进路充填采矿方法采矿时 ， 该采场 必 须分 2层进行 回采 ， 第一层 回采 结束 后 ， 对 已经 回采结束 的进 路进行充填 时 ，一 步采进路必 须先 以 1 2 0的胶结充填材料 二步采 充全尾材料 充填 至距进路顶板 4 0 ～ 5 0 c m处 ，剩余 的 4 0 5 0 c m空顶 高度必须以 1 1 0的胶结材料充填至接顶。其原因有 2点 一是防止采场转层后 由于 1 2 0的胶结充填体 强度不够 ， 铲运机在运行过程 中陷入尾砂 中； 二是减 少铲运机铲矿过程中的尾砂贫化。 分步放顶回采不需要转层即可将剩余矿体全部 2 0 1 2年 1 2月第2 0 卷 第 6 期 7 7 卷 采 出， 减少 了进路接顶充填工序 ， 按照 1 1 0进行充 填接顶 充填 1 m 消耗充填 c料 0 ． 1 4 6 t ， 直接采 用 1 2 0的胶结材料充填至接顶即可 充填 1 m 消耗 充填 c料 0 ． 0 7 6 t 。充填 1 m 即可节 约充 填 c料 0 ．0 7 t 充填 c 料 3 4 7 ．9 4 元／ t 。采场分 2 层回采， 合 计需接顶 1 5 6 0 ．5 m ， ， 减少了充填 C料的用量， 合计 节约充填材料费用 3 8 0 0 7元。 3 ． 5 采准比 使用进路分步放顶采矿方法之后 ，原本分 2层 回采的矿体现在一层 即可采出，这样一来就减少了 转层联巷 的施 工 ， 合计联巷长度 4 2 m， 减少了毛石 采出量 8 7 4 ． 6 t ， 避免了毛石的二次铲运和提升。 3 ． 6 其他成本 由于该 方法减少 了转层联巷 的这一道施工 ， 同 时也节约了其相关材料的生产成本。 例如 铲运柴油 成本 ， 爆破材料成本 ， 电机车运输成本， 毛石提升成 本和工人工资。 4 结论 进路分步放顶采矿法经过实践应用 ，具有 以下 优点 方法简便 ， 容易施工 ； 爆破材料消耗少 ， 成本低 廉； 生产能力大， 劳动生产率高。 在使用进路分步放顶采矿方法 的过程 中 ，还必 须注意以下事项。 1 进路压顶过程中 ， 需要压顶 、 出矿和支护依 次进行 ， 每道工序均不可滞后。 2 进路充填时 ， 进路靠矿体一侧必须 以小立 间隔支护， 保证下一条进路回采时， 尾砂能够直立 3 木支护量较大 ， 支护劳动强度较高。 进路分步放顶采矿方法是在进路采矿法基础 L 进行了创新 ， 适用于上向进路充填采矿法 ， 且矿石 巾 等稳固 ， 在采矿工程 中起到了承前启后的作用 ， 具有 广泛的应用性 ，对于其他采用进路采矿方法的矿 山 生产有一定的借鉴意义。 参考文献 [ 1 ] 解世俊． 金属矿床地下开采[ M] ．北京 冶金 E 业IL } I 版， 2 0 0 8 ． [ 2 ] 刘同有．充填采矿技术与应用[ M] ． 北京 冶金 [ 业H ； 版， 2 0 0 1 ． [ 3 ] 张继春． 工程控制爆破[ M] ． 成都 西南交通大学， 2 0 0 1 ． [ 4 ] 魏兆云， 陈国山． 控制爆破技术在采场落矿中的应 [ J l _ 黄 金 ， 2 0 0 8 ， 2 9 1 0 2 6 2 8 ． [ 5 ] 任建平． 会泽铅锌矿采场爆破及临时支护技术应川研究 [ D] ． 长沙 中南大学， 2 0 1 0 ． [ 6 ] 陈从新． 复杂条件下地下采矿稳定性研究l M] ． 武汉 湖北 科学技术出版社， 2 0 0 5 ． [ 7 ] 王大为， 王卓 ， 李磊， 等． 上向水平扇形进路采矿方法的研 究应用[ J ] ． 黄金科学技术， 2 0 1 2 ， 2 0 2 6 7 7 0 ． [ 8 ] 郭析兴， 李向东． 上向进路胶结充填法的工艺改进[ J 』 ． 矿业 研究 与开发 ， 2 0 0 0 ， 2 0 6 3 - 5 ． [ 9 ] 丁剑锋， 刘丰韬， 陈国平 ， 等． 化学注浆技术在 三山岛金伸 的研究与应用[ n黄金科学技术， 2 0 1 2 ， 2 0 4 5 4 5 7 ． Re s e a r c h a n d Ap p l i c a t i o n o f S t e p - b y - s t e p Ap p r o a c h Ca v i n g M i n i n g M e t h o d W ANG L i q u n ， S UN L i ， Z HAO Z h i q i a n g ， L I Y u a n ， Z HANG J i n g t a o 耐 i a G o l d Mi n e ， S h a n d o n g G o l d L a i z h o u C o ． ， L t d ． ， L a i z h o u 2 6 1 4 4 1 ， S h a n d o n g ， C h i n a Ab s t r a c t T h e mi n i n g m e t h o d s o f J i a o j i a g o l d mi n e c a n b e d i v i d e d i n t o t h e u p w a r d h o r i z o n t a l s l i c i n g fi 1 1 i n g n l i n g me t h o d a n d d o w n wa r d h o r i z o n t a l s l i c i n g - fi l l i n g mi n i n g me t h o d ． Aft e r d r i f t mi n i n g ． g o a f f l l i n g wi l l b e a d o p t e d ． T h e e x i s t i n g mi n i n g me t h o d l e a d s t o l o w e r mi n i n g e ffic i e n c y ， w h i c h c a n n o t s a t i s f y t h e d e ma n d f o r t h e d e v e l o p me n t o f pr o d u c t i o n． I n o r d e r t o i n c r e a s e t he o r e r o o m pr o d u c t i o n c a pa c i t y， i mp r o v e t h e a b i l i t y o f “ mi n e， i n c r e a s e t h e l a h o ,e t fi c i e n c y， r e d u c e q u a s i r a t i o ， a n d s a v e c o s t s ， w e b e g i n t o r e s e a r c h t h e s t e p b y s t e p a p p r o a c h c a v i n g mi l i n g me t h o d ， b a s e d o n t h e o r i g i n a l u p w a r d h o r i z o n t a l s l i c i n g - fi l l i n g mi n i n g me t h o d s ． Af t e r t h e r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f t h e d r i ft mi n i n g me t h o d， t h e p r o d u c t i o n c a p a c i t y o f c h a mb e r h a s i mp r o v e d b y 8 6 ％ ，wh i c h r e d u c e t h e mi n i n g c o s t a nd q u a s i r a t i o， i mp r o v e wo r k e ffi c i e nc y o bv i o u s l y ． Th e r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f t h i s me t h o d g i v e mo l ’t a 1 c o n t r i b u t i o n t o i mp r o v e s p r o d u c t i o n c a p a c i t y o f c h a mb e r ， r e d u c e c o s t o f p r o d u c t i o n a n d i mp r o v e W O I ’k e f f i c i e m‘y ， wh i c h h a s s i g n i fi c a n t me a n i n g t o t h e r a p i d a n d s a f e d e v e l o p me n t o f mi n e ． e s t a b l i s h s o l i d f o u n d a t i o n t o i mp r o v e t h c p r o d uc t i o n c a pa c i t y o f mi ne a r e a ． Ke y wo r d s D r i ft m i n i n g ； 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