金岭金矿采矿方法优化.pdf

S e r i a l No ． 50 5 Ma y ． 201 1 现代矿业 M0DE RN MI NI NG 总 第5 0 5 期 2 0 1 1 年 5月第 5期 金岭金矿采矿方法优化 朱志彬 靖 然 刘成平 孙德胜 1 ．湖北三鑫金铜股份有限公司； 2 ．四川平武 中金矿业有限公司 摘要 金岭金矿 东沟矿 区拟建成 3 0 0 0 t ／ d规模矿山。根据矿床开采技术条件及地表允许塌 陷和崩落的特点， 应用模糊数学方法对无底柱分段崩落法、 有底柱分段崩落法、 有底柱阶段 强制崩 落法、 分层崩落采矿法和静态留矿采矿法进行综合 比较分析， 得 出适合矿山 自身特点的采矿方法。 关键词 金岭金矿 ； 采矿方法； 优化选择 ； 模糊综合评判 陕西镇安金龙山矿带位于陕西省镇安县城南东 方向2 5 k m处 ， 该矿带从张家乡一直延伸到米粮镇 ， 长约 1 7 k m。金龙 山矿带 由西 向东分布有东 沟矿 区、 腰简矿区和金龙 山矿 区。三矿区基本上等 间距 分布 ， 距离约为 1 0 k m。东沟矿 区面积为 1 ． 0 8 k m ， 金龙山矿区面积为 0 ． 2 4 k m 。 根据中国黄金集团规划， 陕西镇安金龙山矿带 东沟矿区拟建成 3 0 0 0 t ／ d规模矿 山， 现已投产。但 由于矿体受构造控制 ， 矿体复杂 ， 分支复合严重 ， 矿 岩节理裂隙发育， 矿岩破碎， 品位不高， 开采难度很 大 ， 目前尚未确定经济、 安全 、 高效的开采方法 ， 要达 到公司生产 目标有很大难度。因此 ， 必须针对矿 山 现有实际情况， 确定经济合理的高效采矿方法 ， 为矿 山达产提供技术支撑。 1 开采技术条件 矿区位于镇板断裂南侧丁家山一金龙山一丘岭 三级背斜的金龙山矿带丘岭矿段内。矿区断裂构造 极为发育， 为伴生于褶皱构造发育的韧脆性剪切断 裂系统， 以北东 向断裂 、 近东西一北西向、 北西 向断 裂为主， 次为南北 向断裂。断裂构造控制着区内矿 体的赋存空间。区内沿断裂破碎带普遍发育围岩蚀 变 ， 主要蚀变为硅化、 方解石化 ， 次为重晶石化 、 伊利 石化 、 黄铁矿化、 毒砂化 ， 次生蚀变有褐铁矿化 、 高岭 土 化 。 矿区矿化蚀变一般发育于上泥盆统南羊山组中 上岩性段地层 中， 多为粉砂岩、 页岩 、 薄层粒屑灰岩 互层。顶底板围岩主要为粉砂质、 钙质页岩、 粉砂 岩 、 灰岩及部分碎裂岩石 。顶底板围岩 的抗风化能 力弱， 且断层破碎带及节理裂隙较发育。顶底板围 岩 中灰岩质量等级一般 ， 岩体质量 良； 粉砂质页岩及 68 朱志彬 1 9 7 2 一 ， 男， 高级工程师 ， 4 3 5 0 0 0湖北省黄石市。 灰岩夹页岩岩石质量等级极差 ， 岩体质量中等； 页岩 岩石质量等级极差 ， 岩体质量差。矿体中灰岩夹页 岩和粉砂质页岩岩石质量等级极差 ， 岩体质量中等； 而页岩岩石质量等级极差 ， 岩体质量差 。 矿床工程地质勘探类型复杂程度属中等类型。 开采范围内的矿体 ， 倾角一般 6 0 。 ～8 5 。 ， 厚 度一般 0 ． 5～ 5 0 m， 平均 3～1 3 r n ， 矿岩不稳固到中等稳 固。 矿石品位不高 各矿体平均品位 2 ． 1 8～ 5 ． 3 5 g ／ t ， 矿 床平均品位 2 ． 8 g ／ t 。围岩受构造破碎带控制 ， 矿 体与围岩成渐变过渡关系， 表现为近矿部位硅化 、 黄 铁矿化 ， 毒砂化相对较强， 有一定金矿化显示 ， 远矿 部位高岭石化、 碳酸盐化较发育， 一般没有金矿化显 示。矿体中存在有一定矿化但达不到工业要求的夹 石 ， 夹石岩性一般为砂岩和粉砂岩 ， 呈小透镜状夹于 矿体 中， 厚度 4～1 5 m， 金 品位 0 ． 1～0 ． 7 1 0 ～， 夹石对矿体的完整性影 响不大。地表允许崩落 ， 且 矿床为以裂隙水和裂隙岩溶水充水为主， 顶底板直 接进水。主要矿体大部分位于侵蚀基准面 以上， 地 形有利于自然排水 ， 附近无大的地表水体 ， 地下水补 给条件较差 。 2采矿方法优化选择 2 ． 1 采矿方法的技术经济 比较与模糊综合评判 由于影响采矿方法最终开采效果 的因素众多， 且采矿活动对周围环境 的影响也是多方面的 ， 单 由 某一 因素的优劣来确定一个采矿方法是不充分 的， 为此 ， 需综合各因素来选择。目前 ， 广泛采用的方法 有价值工程评判法、 数值法、 灰色关联分析法、 模糊 数学决策法 、 灰色决策法等。鉴于模糊综合评判方 法的强大功能与独特优势 ， 采用其对该矿区软弱破 碎矿体的采矿方法进行优化选择 ， 其优化选择过程 如 图 1 所示 。 朱志彬靖 然等 金岭金矿采矿方法优化 2 0 1 1年 5月第 5期 图 1 模糊综合评判终选采矿方法过程图 通过计算分析， 最适合金岭金矿采矿方法依次 是 ①无底柱分段崩落采矿法 ； ②静态 留矿采矿法； ③分层崩落采矿法； ④有底柱分段崩落法； ⑤有底柱 阶段强制崩落法。 因此， 推荐无底柱分段崩落法法作为金岭金矿东 沟矿区投产初期使用的主体采矿方法方案； 静态留矿 采矿法作为开采小矿体和边部矿体的采矿方案。 ＼ 参 、、 L～ ～ 风娃 、 r 弋 ＼9 ～ 。 ～ 3Y 6 4 - A ． ． ～ 30 4-4 f ＼ 矿 石 溜 ； ～ ＼ ～ ＼ 井 2 ． 2 无底柱分段崩落采矿法 2 ． 2 ． 1 试验地点确定及采准工程布置 试验采场布置在 1 1 1 0 m 中段 ， 具体位置为 1 1 5 0 1 13 水平 0 7线 ， 包括 3 0 4 - 1 A， 3 0 4 1 B ， 3 0 4 - 2 B 和 3 0 4 - 2 A矿体 ， 面积为 2 5 9 4 m ； l 1 1 0 m水平 0 7 线， 包括 3 0 4 2 B和 3 0 4 2 A矿体 ， 面积为 3 8 6 6 m 。 上述矿体多层产出， 每层矿体厚度几米至二十 几米 ， 层间存在几米至十几米的夹石 ， 从开采工艺角 度考虑， 采用垂直走 向布置采场和沿走向布置采场 皆可开采。 垂直走 向布置时部分较薄夹石难 以剔除 ， 须合 并开采。经地质工作人员重新圈定 ， 试验采场范围 不可剔 除夹石后 的矿石量 为 4 1 0 7 8 3 t ， 平均 品位 2 ． 8 9 g ／ t 。试验矿块见图2所示。 。 ’ ＼ ＼一 ； 6＼ 、 ～ 3 *． 砍 一 ＼ ＼ 2A a 1 1 1 0 13 3 水平 b 1 1 5 0m 水平 图 2 1 1 1 0 、 1 1 5 0 l r l 水平试 验采场垂直走向布置 图 沿走向布置时 ， 部分较厚夹石易于剔除 ， 考虑剔8 0 5 t ， 平均品位 2 ． 9 8 g ／ t 。试验矿块布置见图 3所 除部分夹石的情况下 ， 试验采场 范围矿石量 为 3 9 6 示 。 } - ～． - - ． --3 0 -4 ＼ ＼ 、 、 风 悄 ‘ 、 ～ ＼ f 矿 、0 4 2 、 t～ r 矿 石 溜 j 3 0 4 4 A ＼ ’～ ～ 井 ℃ ＼ ，。 ＼ 一 l ＼n I 3 ＼ ， ， ＼ 2A a 1 1 1 0m水半 I b 1 1 5 0m水 平 图 3 1 1 1 0 、 1 1 5 0 IT ／ 水平试验采场沿走向布置图 2 ． 2 ． 2 凿岩爆破 定 ， 并在现场工业试验中不断完善。 2 ． 2 ． 2 ． 1 炮孔布置 凿岩前测量人 员根据炮孔 设计 ， 在施工 现场 在分段平巷采用 Y G Z ． 9 0钻机 或 C S ． I O O D 钻 凿岩巷 正确定出各排炮孑 L 排位、 凿岩中心点及孑 L 凿上向扇形中深孔， 炮孔布置见图4所示。由于部 号顺序。 分矿岩不稳固， 为避免炮孔变形和塌孑 L 造成炮孔无 2 ． 2 ． 2 ． 2 爆破方式 法装药， 孑 L 径取 7 5～ 8 0 mm， 排距 1 ． 2～1 ． 4 m， 孑 L 底 以回采进路端部大的切割槽为补偿空间， 从下 距 1 ． 8～2 ． 4 m， 最终参数通过爆破漏 斗等试验 确 盘 向上盘后退爆破 ， 每次爆破1 2 排 ， 爆破后加强 6 9 总第 5 0 5期 现代矿业 2 0 1 1 年 5月第5期 口 图 4回采 中深孔布置 示意 图 回采进路通风。爆下矿石采用 2 m 铲运机装运至 分段溜井下放 。为有效控制贫化损失 ， 采用点量控 制方式计划出矿 ， 即每次爆下矿石只出部分， 余下矿 石待下分段回采时再出。 2 ． 2 ． 2 ． 3 爆破参数 根据矿山的实践经验和其他矿山的类似条件 ， 主要爆破参数选择见表 1 。 表 1 矿体 回采爆破参数 孔 径 孔深 孔底距 排距 炸药单耗 ／ r a m ／ m ／ m ／ m ／ k g ／ t 2 ． 2 ． 2 ． 4 爆破工艺 采用 B Q F 一 1 0 0装药器装填散状铵油炸药 ， 连续 完全耦合装药结构 ， 非 电毫秒管微差 爆破， 孑 L 底起 爆 ， 为确保爆破可靠性 ， 沿炮孔全长敷设导爆索。按 每次爆破 1～ 2排计 ， 一次爆破药量为 1 0 0～ 3 2 0 k g 。 2 ． 2 ． 3 出矿 每个矿块布置 1～ 2个出矿溜井 ， 采用 2 m 电 动 或柴油 铲运机运至溜井 ， 经溜井下放至 1 l l O m中段再转运 。 2 ． 3 主要技术经济指标 结合 1 1 1 0 m中段试验采场矿体 的具体情况 ， 进行了沿走 向和垂直走向两种布置形式的主要技术 经济指标计算 ， 结果见表 2 。 表 2 试验 采场 两种布置方式主要技术经济指标 说 明 黄金收购价格按 2 8 0兀／ t 计算 。 由表 2可见 ， 矿块垂直走 向布置， 同时回采进路 较多， 矿块年生产能力高 ， 年效益较好 ， 但服务年 限 稍短； 矿块沿走向布置 ， 总体经济效益略好于垂直走 向布置 ， 但生产能力和年经济效益低。因此 ， 可根据 矿体具体情况和生产要求确定。当夹石厚度较大 、 生产能力要求较大时， 采取沿走向布置 ； 夹石厚度较 薄 、 生产能力要求相对较小时 ， 采取垂直走向布置。 3 结论 1 根据金岭金矿东沟矿 区开采技术条件、 矿 山实际情况和建设要求 ， 通过多方案对 比分析与论 证 ， 确定 3 0 4 - 3 、 3 04 1 、 3 04- 2 、 3 04- 4 、 3 0 1 、 3 0 3及 3 l 3 等矿体厚度较大的矿段采用无底柱分段崩落采矿法 回采； 在矿体的边部厚度较小部位及 3 04- 5 、 3 1 8矿 体采用静态留矿采矿法开采 ， 在围岩稳固时 ， 也可以 采用浅孔留矿法进行回采。 2 无底柱分段崩落采矿法 的实施过程 中， 可 根据矿体的赋存条件、 开采经济上的可行性和生产 管理等情况 ， 灵活采取垂直矿体走 向和沿矿体走 向 布置矿块形式。 7 0 3 在对东沟矿区矿体工程地质调查及矿岩稳 定性研究的基础上 ， 应对采场结构参数进行进一步 优化研究。可根据矿体赋存条件及放矿特性等， 确 定 回采进路间距与分段高度。 4 采场回采工艺和凿岩爆破参数， 有待于在 采矿方法工业试验过程中进一步确定 。 参考文献 [ 1 ] 谢世俊 ．金属 矿床地 下 开采 [ M] ．北京 冶金 工业 出版社 ， 1 9 7 9 ． [ 2 ] 采矿手 册编委会 ．采矿手册 [ M] ． 6卷． 北 京 冶金 工业 出版 社 。 1 9 91 ． [ 3 ] 中国黄金 生产 实用技 术编委 会 ．中 国黄金 生产 实 用技 术 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版社， 1 9 8 8 ． [ 4 ] 高磊 ．矿山岩石力学[ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 1 9 9 0 ． [ 5] 肖木恩 ．模糊数 学在采矿方法选择 中的应用[ J ] ．矿业研 究与 开发 ， 2 0 0 3 ， 2 3 1 1 5 l 7 ． [ 6] 张春 雷， 徐水太 ．多 目标决策 模糊综合 评判优 选采矿方 案[ J ] ．化工矿物与加工， 2 0 0 5 9 2 0 - 2 3 ． [ 7] 史太禄 ， 任凤玉， 李文增 ， 等 ．模 糊数 学在 采矿方 法优 选 中的 应用【 J ] ．金属矿 山， 2 0 0 7 ， 3 7 7 1 1 2 9 ． 3 1 ． 收稿 日期 2 0 1 l _ I 1 2 0