急倾斜极薄矿脉采矿方法试验研究与应用.pdf

黄金 Go L D 2 0 1 6年第 6期／ 第 3 7卷 急倾斜极薄矿脉采矿方法试验研究与应用 张传 柱 ， 曲展鹏 ， 刘剑 ， 徐 壮飞 ， 王晓欢 1 ． 山东黄金金创集团有限公司； 2 ． 赤峰山金红岭有色矿业有限责任公司 摘要 急倾斜极薄矿脉开采存在作业空间狭小、 深部地压强烈、 配矿困难等问题， 国内外矿山普 遍存在着采矿损失率大、 矿石贫化率高， 脉外采准工程量大， 机械化程度低 ， 工人 劳动强度 大， 地压 管理难， 经济效益差等不足。以大柳行金矿燕山矿区急倾斜极薄矿脉开采为工程背景， 介绍了无底 柱浅孔留矿嗣后充填采矿法开采试验过程。工程应 用表明 无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法具有 生产能力大， 工艺过程简单， 采矿成本低等优点； 可有效防止地表塌陷， 提高矿石回收率， 延长矿山 服务年限， 使企业的经济效益增长显著， 具有一定的推广价值。 关键词 急倾斜极薄矿脉； 无底柱； 浅孔留矿； 嗣后充填 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 文章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 1 6 0 60 0 3 6 0 3 文献标志码 A d o i 1 0 ． 1 l 7 9 2 ／ h j 2 0 1 6 O 6 0 8 0 引 言 矿方法进行优化， 以提高矿山企业的经济效益。 胶东地区是中国重要的金矿集中区 ， 该地区金矿 床类型繁多， 且多为蚀变岩型或石英脉型金矿床， 其 黄金储量占全国的 2 5％ 以上 ， 是中国重要 的黄金产 地。山东黄金金创集团有限公司大柳行金矿燕山矿 区 下称“ 大柳行金矿燕山矿区” 矿体受构造蚀变带 控制 ， 是典型的急倾斜极薄矿脉 ， 开采此类矿脉具有 一 定的难度， 其开采难度具体表现在 1 此类矿床虽赋存条件简单， 但由于矿体较薄， 人员及设备 的作业空间较为狭小 ， 可用于实际矿 山生 产的采矿方法不多， 因此， 作业工效低， 矿石贫化损失 大 ， 采矿成本高。 2 根据岩金矿山矿体赋存的一般规律， 开采深 度越大 ， 矿脉越薄 。由于受深部 地压及其他 因素影 响 ， 采场地 压显 现较为 强烈 ， 采 场岩层 控制 更加 困 难 一 。 3 急倾斜薄矿脉， 由于矿体规模不大 ， 各阶段所 控制的地质储量少， 开采降深快， 开拓采准工作量大， 容易导致采掘失调 、 配矿 困难 、 三级矿量失衡 ， 影响矿 山正常生产 。 4 由于矿脉较薄 ， 使得在采场布置形式 、 采场参 数选择等方面受限， 难以引进并发挥高效、 先进设备 与技术的优势 ， 导致采矿经济技术指标低， 矿山安全 事故多发 J 。 有鉴于此 ， 需根据大柳行金矿燕 山矿区实际开采 的不足进行分析 ， 并针对该矿区开采技术条件 ， 对采 1 开采技术条件 大柳行金矿燕山矿 区位于山东省蓬莱市大柳行 镇南， 交通条件便利。根据 山东省蓬莱市燕山矿区 深部金矿详查报告 矿区范围内共有① 一I 号、 1 5 一 I 号、 ⑥ 一 2号、 ⑥ 一 3号、 ⑦ 一1 号、 ⑦ 一 2号、 ⑦ 一 3号、 ⑧ 一1 号、 ⑧ 一 2号和⑧ 一 3号共计 1 0个矿体。 矿区矿体受构造蚀变带控制 ， 赋矿岩性为黄铁绢英岩 化碎裂岩及石英脉， 属薄矿体 ， 无夹石。围岩多为二 长花岗岩， 少部分是可见厚度小于0 ． 5 m的绢英岩化花 岗岩， 无明显破碎及矿化， 矿岩界线明显， 易于区分。 矿床工程地质条件 风化带内岩石破碎、 裂隙较 发育 ， 岩石力学强度低 ； 区内断裂构造不强烈 ， 广泛分 布着花 岗岩 ， 岩石坚固性系数高 ， 稳定性较好 ， 无不 良 地质作用。 矿岩主要技术参数 矿岩松散系数 1 ． 6 ， 坚固性 系数 f1 01 3 ， 矿 石 密 度 2 ． 7 7 t ／ m ， 岩 石 密 度 2 ． 6 5 t ／ m ， 平均品位约为 5 g ／ t ， 有用组分较为均匀 ， 矿体平均倾角约为 6 0 。 ， 平均厚度 0 ． 6 m左右 ， 且厚 度变化稳定， 是典型的急倾斜极薄型脉状矿床。矿床 附近无地表水体， 矿床充水含水层为直接充水的弱富 水性 的构造裂 隙水且补给条件差 ， 水文地质条件较简 单 。总体而言 ， 工程及水文地质条件对采矿方法的选 择影响不大 。 2 采矿方法 国内针对急倾斜极薄矿脉 的开采方式以浅孔 留 收稿 日 期 2 0 1 6 0 3 1 2 基金项 目 中国博士后科学基金面上项目 2 0 1 5 M 5 7 0 6 0 7 作者简介 张传柱 1 9 7 7 一 ， 男， 山东蓬莱人， 工程师， 从事金属矿山采矿技术及管理工作； 山东省烟台市蓬莱市登州路5 3 号， 山东黄金金创集团 有 限公 司 ， 2 6 5 9 6 6； E - ma i l p l j c j y y l 1 6 3 ． c o rn 2 0 1 6年第 6期／ 第 3 7卷 矿采矿法为主 ， 由该采矿法开采的矿量约 占此类型矿 脉开采总量的5 0 ． 7％ ； 削壁充填采矿法次之 ， 采 出矿 量约 占开采总量的 3 0 ． 4％ 8 。黄金矿山 中， 留矿采 矿 法 采 出 的矿 石 量 占 开 采 总 量 的 比 例 也 高 达 4 2 ． 0％。根据工程类 比法并结合大柳行金矿燕山矿 区的实际情况 ， 山东黄金金创集团有限公司大柳行金 矿开展了无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法试验研究 ， 并取得了很好的应用效果。 2 ． 1 矿块结构要素 矿块长4 O～ 5 0 i n ， 沿走向布置， 其宽为矿体的水 平厚度。矿块高与中段高相同， 为4 0 m， 顶柱厚3 n l ， 间柱宽 6 i n ， 不设底柱 。 2 ． 2 采准切割 首先在各 中段沿脉巷每隔 5～ 6 m的位置掘进出 矿穿， 沿脉巷距矿体底板的距离一般应控制在6 m左 右。在矿块的两端沿与矿体倾斜方向相反的方位， 向 上掘进人行通风天井 ， 而后进行切割工作。在采场的 底部沿矿体全厚拉开， 拉底巷道高 2 I n 。上述工作完 成后 ， 便可进行正常的回采作业。 对于品位较高的矿体 ， 为降低矿石损失 ， 尽可能 多地回采下 中段矿房矿量 ， 回采前在切割巷道的底板 上浇筑 C 2 0钢筋混凝土人工假底 ， 假底厚为 5 0 0 mm， 钢筋网度为 2 5 0 m m x 2 5 0 m m， 钢筋直径 1 2 m m。采 矿方法见图 1 。 ／／／／ 二 【 ／么 一 ≯ ‘ ／／／／／／／／ A ， I／ ／ 4 一， 卫 兰 ． ■ ． ． ， ． ． ．一 - 。 10 0 i≥ ＼ - 体 一．． 0 ， ～ ． 一 ． 一 ． ‘． r 柏 【 LⅡ 皿__Ⅲ Ⅱ一 Ⅱ 单位为米 】 1 一阶段运输巷 2 一充填井 3 钢筋混凝士假底 4 天井 5 一间柱 图 1 无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法示意图 2 ． 3 回 采工作 2 ． 3 ． 1 凿岩爆破 大柳行金矿燕 山矿 区中段间为 自上而下 回采 ， 矿 房内矿体 自下而上进行逐层 回采。回采位置从切割 水 平 开 始 ， 逐 层 依 次 向上 回采 ， 矿 房 分 层 高 度 为 1 ． 8 m， 回采工作面选用梯段布置形式。 采用 7 6 5 5型风动凿岩机钻凿水平或微倾斜炮 孔 ， 孔深 2 ． 0 m， 孑 L 间距 0 ． 8～1 ． 0 IT I 。采用乳化炸药 进行矿岩松碎 ， 人工装药 ， 起爆器一导爆管方式起爆 ， 分段微差爆破 ， 爆破后产生的大块在采场内用固定式 破碎锤捣碎或钻孔进行二次爆破， 矿石的出矿块度控 6 一充填体 7 _ _ 珀 } ．t t - 8 一上阶段运输巷 9 一出矿巷 1 O 一联络道 制在3 0 0 m m内。使用无轨装运设备铲运机出 矿。局部放矿时， 一般放出每次崩落矿石的3 0％， 矿 房内暂留部分矿石， 以使工作面始终保持 2 ． 0 2 ． 5 m的作业空间。矿房回采结束时， 再进行最终放 矿 ， 即大量放矿。 2 ． 3 ． 2采场通风及支护 矿房爆破作业完成后 ， 采用 J K 5 8 1 N o 4 ． 0型局 扇加强通风排烟。新鲜风流经地表风井、 中段运输大 巷及人行天井进入各个采场 ， 清洗工作面 ， 排除污风。 经工作面的污风由采场的人行通风天井排至上一 中 段 的回风巷道 内， 再 由风机经风井排出地表 。 黄金 矿房通风排烟完毕后 ， 可及时检查顶板的安全情 况 ， 进行平场 、 撬顶工作 。锚杆支护顶板 ， 破碎地段采 用锚 网支护 ， 一般情况下 ， 锚杆网度为 排距 1 ． 5 m， 孔距 1 ． 2 m。 2 ． 3 ． 3 矿柱回收 采场底部铺设钢筋混凝土假顶， 顶柱的回收与矿 房上向回采同时进行 。在间柱 内的联络巷及天井 中 钻孔， 一次崩落， 回收间柱。崩落的矿石利用矿房底 部的出矿结构出矿 。 2 ． 3 ． 4 应用效果 大柳行金矿燕 山矿 区试验采场无底柱浅孔留矿 嗣后充填采矿法试验研究取得 了较好 的技术 经济效 果 采场生产能力提高至 6 0 ． 3 2 t ／ d ； 矿石贫化率和采 矿损失率分别降低至 8％和 1 2％； 千吨采切比为 1 8 ． 1 m ／ k t ； 延米炮孔崩矿量提高至 7 ． 7 1 t ／ m； 单位炸 药消耗量降为0 ． 4 3 k g ／ t ； 台班工作效率2 2 ． 3 ～ 3 2 ． 7 t／ ／ 台 班 ， 平均为 2 5 ． 1 t ／ 台班 ； 采矿直接成本 3 7 ． 1 2元／ t 。 通过试验采场技术经济指标和矿区原有指标的 综合对比， 尽管新优化的采矿方案采用了钢筋混凝土 人工假底等充填方案而使采矿成本增加了， 但是由于 该方案的贫化损失大幅度降低而使得试验采场增加 效益约 7 6万元 ， 经济效果 比较显著。 3 结论 1 无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法在开采薄矿 脉时具有生产能力大， 工艺过程简单， 采矿成本低等 优点。 2 该采矿方法充分利用 了矿产资源 ， 有效 防止 地表塌陷 ， 保证矿 山井筒的安全 。 3 使用该采矿方法， 矿房生产能力超过 6 0 t ／ d ， 矿石贫化率和采矿损失率分别降低至 8％和 1 2％， 千吨采切比降为 1 8 ． 1 m ／ k t ， 企业经济效益增长明显。 无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法提高了矿石 回 收率 ， 延长了矿山服务年限， 其采矿工艺更加简化 ， 生 产效率高， 作业更加安全， 采矿系统工作稳定性得到 提高， 使矿山企业的经济效益增长显著， 具有一定的 推广价值。 [ 参 考 文 献] [ 1 ] P e n g Ka n g ， L i X i b i n g ， Wa n g Z e w e i ， e t a 1 ． A n u me ri c M s i mu l a t i o n o f s e e p a g e s t r u c t u r e s u r f a c e a n d i t s f e a s i b i l i ty v e ri f y i n g [ J ] ． J o u r n a l o f C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， 2 0 1 3 ， 2 0 5 1 3 2 6 1 3 3 1 ． [ 2 ] P e n g K a n g ， Wa n g Z e w e i ， S u n J i n j i n ． G e n e r a t i o n o f a r t i fi c i a l e a r t h q u a k e s f o r ma t c h i n g a t a r g e t r e s p o n s e u n s mo o t h s p e c t r u m v i a wa v e l e t p a c k a g e t r a n s f o r m[ J ] ． T r a n s a c t i o n s o f N o n f e r r o u s M e t a l s S o c i e t y o f C h i n a ， 2 0 1 4， 2 4 8 2 6 1 2 2 6 1 7 ． [ 3]P e n g K a n g ， L i Xi b i n g ， Wa n C h u a n c h u a n ， e t a 1 ． R e s e a r c h o n s a f e mi n i n g t e c h n o l o g y o f u n d e r s e a me t a l Mi n e [ J ] ． T r a n s a c t i o n s o f N o n f e r r o u s Me t a l s S o c i e ty o f C h i n a ， 2 0 1 2， 2 2 3 7 4 0 7 4 6 ． [ 4 ] 彭康， 李夕兵， 彭述权， 等． 基于响应面法的海下框架式采场结 构优化选择 [ J ] ． 中南大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 1 ， 4 2 8 2 41 7 2 4 2 3． [ 5 ] 彭康， 李夕兵， 王世呜， 等． 基于未确知测度模型的尾矿库溃坝 风险评价 [ J ] ． 中南大学学报自然科学 版 ， 2 0 1 2 ， 4 3 4 1 4 4 7 1 4 5 2． [ 6 ] 彭康， 李夕兵， 彭述权， 等． 海底下框架式分层充填法开采中矿 岩稳定性分析[ J ] ． 中南大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 1 ， 4 2 1 1 3 4 5 2 3 4 5 7． [ 7 ] 刘超． 分段浅孔留矿嗣后充填采矿法在鸡笼山金矿的应用[ J ] ． 黄金 ， 2 0 1 6 ， 3 7 4 3 3 3 6 ． [ 8 ] 张强． 急倾 斜 极薄 矿脉开 采现 状与发 展趋 势 [ J ] ． 甘肃有 色金 属 。 1 9 9 4 3 1 1 1 3 ． Ex p e r i me n t a l r e s e a r c h o n t h e m e t ho d o f s t e e p l y i n c l i ne d a nd e x t r e me l y t h i n v e i n mi n i ng a nd i t s a pp l i c a t i o n Z h a n g C h u a n z h u ， Q u Z h a n p e n g ， L i u J i a n ， X u Z h u a n g f e i ， Wa n g X i a o h u a n 1 ． J i n c h u a n g C o r p o r a t i o n o f S h a n d o n g G o l d G r o u p； 2 ． C h if e n g S h a n d o n g G o l d Mi n i n g H o n g l i n g C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t P r 0 b 1 e ms l i k e n a r r o w w o r k s p a c e ， i n t e n s e d e e p g r o u n d p r e s s u r e a n d d i f fi c u l t o r e b l e n d i n g h a v e h a u n t e d t h e mi n i n g o f s t e e p l y i n c l i n e d a n d e x t r e me l y t h i n v e i ns ．Hi g h l o s s r a t e， h i g h di l u t i o n r a t e， h u g e pr e p a r a t i o n wo r k， l o w me c h a n i z a t i o n l e v e l ， i n t e ns e ma nu a l l a b o r， d i f f i c u l t g r o u n d ma n a g e me n t ， p o o r e c o n o mi c p r o fi t s a n d S O o n c o mmo n l y O C c u r t o d o me s t i c a n d o v e r s e a s mi n e s ． T he p a pe r t a k e s t h e s t e e p l y i n c l i n e d a n d e x t r e me l y t h i n v e i n s i n Ya ns ha n mi n i n g d i s t r i c t o f D a l i u h a n g g o l d mi n e a s t h e r e s e a r c h s u b j e c t ， i n t r o d u c e s t h e m i n i n g a n d e x p e r i me n t p r o c e s s o f s h r i n k a g e a n d fi l i n g wi t ho u t s i 1 1 p i l l a r s me t ho d． En g i n e e r i ng pr a c t i c e s h o ws t ha t t h e s h r i nk a g e a n d fi l i n g wi t h o u t s i l l p i l l a r s me t ho d h a s l a r g e p r o d u c t i o n c a pa b i l i t y， s i mpl e p r o c e s s f l o ws h e e t a s we l l a s l o w mi n i n g c o s t s；g r o u nd c o l l a ps e i s e f f e c t i v e l y p r e v e n t e d， e x t r a c t i o n r a t e o f o r e s i s i mp r o v e d， s e r v i c e l i f e o f mi n e s i s pr o l o n g e d， ma k i n g s i g n i fic a n t i n c r e a s e i n e c o n o m i c p r o fit s f o r e n t e r p r i s e s ． Th e me t h o d i s wo r t h p r o mo t i o n． Ke ywo r d ss t e e p l y i n c l i ne d a n d e x t r e me l y t h i n v e i n；wi t h o u t s i l l p i l l a r s；s h r i nk a g e；fil l i ng 编辑 张小瑞