季申斯克多金属矿采矿方法的改进.pdf

季 申斯克多金属矿采矿方法的改进 季中斯克矿床由厚 1 . 5一 6 0 米的急倾斜 矿 一 体构成 , 矿 山地质和采矿 技术条 件很复 杂 构造破坏多 , 存在 大量断裂 、 扭曲和破 碎带 , 各类矿石和 围岩 的裂缝和片理 发 育 , 岩石易于结块 ; 碳酸盐 一 绢云母 一 绿泥石 一 石 英页 岩分布广 泛 ; 矿岩的稳 固性和 硬度相差 很 大 f 4一16 , 平均容重分 别为2 . 98和 2 . 7吨/米 “, 但湿度不大 。 矿石主 要 占 6 9 是富含铜 铅锌 的致密 浸染矿石 。 用采 空区充填的混 合法开 采 。 矿床有冲击 地压危 险 , 由于在7个 中段 采矿 , 作 业分散 , 致 使 矿床开 采更为复杂 。 复杂的条 件决 定了必须用房式 采 矿法和 分层充填采矿 法 的各种 方案 开采 矿床的 主 要部分 。 开采初期采用了分段矿房采矿 法的 以下两 种方案 分段高2 5 一3 0 米的矿房 一 矿柱 法回采 方案和瀑布法回采方案 , 前者将矿房 布置在同一水平上 , 后者将二步骤和四步骤 穿越 岩石的性质和采 用的 钻机结构确定 。 这 时排水孔的整个倾斜 深度为 L 二 11 。 。 在不稳定岩石中 , 排水孔在其整个深度 插入带孔 的排水管 。 而在 稳定岩石中 , 只是 在 其有效深度插 入排水管 。 在 排水管 内 , 插 有带止 回阀和在端部装有滤网的进水软管 。 排水孔的直 径d C可根据 带滤网的止回阀直径 d B 、 阀与带孔的 排水管 之 间的 间 隙各 , 1一 1 . 5厘米 、 排水管的 壁 厚b Z 0 . 5一0 . 7厘 米和 排水管壁与钻 孔之 间的间隙各 1 . 5一 2厘米 确定 , 即d c d B 2乙1各 乙 当涌水不到 8 1 0米 3时, 使 用输水量 1 6一15 米 “/ 时 , 扬 程 50100 米的B HM 一 王s 、 IB 一20 / 5 、 I B一20/一。型 卧式 螺旋泵作 为工 作面水泵 。 与目前掘进斜巷广泛采 用 的直接从斜巷 工作面排水比较 , 用 预先钻凿 超前倾斜 钻 孔 的排水方法 可以保证 在掘进 过 程中完全 排除 水的影响 。 为汇集斜巷已掘部分的涌水而设 置横向排水沟 , 把水引入 临时水仓 。 用输送 泵 把水输送到作业区或中央 矿井 排水系统 。 从斜巷工作面排水 孔用工作面 水泵排出的水 也送至临时水仓 。 装有输送泵的临时水 仓或 直接设置在 斜巷内 , 或设置在专门开凿的炯 室 内 。 在掘 进成 对的或成 排的斜巷 时 , 水 仓 和输送泵设置 在它们之间的连 络巷道内 。 当工 作 面的 涌水量不大于 8一 1 0 米 吕/ 时 , 用预 先钻凿倾斜 的超前排水孔 , 而后 用 工作面水泵 把水从钻孔抽出的 方 法是合 理 的 。 当涌水量超 过 8一 1 0 米 3 /时 时 , 就需采 用对含水岩层 进 行预 先止水灌浆的方法 。 预 先止 水灌 浆的工艺 系统有两种 在斜 巷工 作 面建造混凝 土防水隔墙 ; 保留能 隔水 或阻水的岩柱 。 前者 用于松软而破坏严 重的 岩层内掘 进斜巷 , 不可能 牢固地埋设止水灌 浆孔的导 管 , 以及 当斜巷穿 越 涌水量很大 、 多裂 隙岩层 时为堵水而需要防水隔墙 。 后者 是 最简单 、 劳动量 最少 的方 法 , 应尽可能采 用 。 止水砂浆由安装在水泵 附近巷道内的砂 浆搅拌机内制备 , 或在 地 面准 备好 。 在 掘进 止水工 程量很大的斜巷 时 , 止水灌浆设备 , 如 水泵 、 搅拌机应设置在 地 面 , 沿专门从 地面钻凿的钻 孔把止水砂浆输入 到斜巷口 。 一旦止水工作结 束 , 钻凿一些 检验 孔 , 当孔 内没有出现涌水时 , 开始 沿被 止水灌 浆的含 水岩层 掘进 斜巷 。 Ul axT l loeeTpoHTe 月 、 eTB o , 19 89 , 3 , 192 1 柯人 谢凤琴 DOI 10. 13828 /j. cnki . ckjs. 1989. 27. 005 矿房相对于相邻 的一 步骤和三步骤矿房沿垂 直方向错开布置 , 因此 其高度的一半处于 矿 体和充填体之 间 。 在用矿房 一 矿柱法回采 时 降低了矿房的有效高度 , 可提高回采矿房的 稳 定性 , 但还 不能 避免不稳定区段矿房顶板 的冒落 , 而这些矿房转放的 矿石量却达1 5一 3 0 。 其结 果 , 由于发生事故 , 打乱了回采 和充填作业的设计顺序 , 矿房的回采期后延 了3 4个月 , 缩短了回采作业线 , 从而导 致 采矿生 产的脱节 。 分步骤回采 的主 要 缺点是不可能 控制地 压 。 相 似材料的离心模 拟试 验 和平面 模拟试 验证明 , 在整个阶段开 采过程中 , 支承压力 从回采一 步骤和二步骤 矿房时 的 1 . 3一1 . 5 丫H到回采三 步 骤和四步骤 矿房 时 的 2一 3 . 5 YH之 间变化 。 恰 好在回采后两个步骤 的矿房时记载到的 冒落量最大 。 根 据这些研究和矿山经验 , 决定 改用全 面分段矿房法回采方案 。 全面回采时可提高 集中作业程度和保持生产的稳定性 , 并有可 能 避免中断回采 工艺 , 因为采空 矿房未得到 完全充填就不可能 回采以后的矿房 。 在这种 情况 下 , 可根 据矿石稳 固性条件有效地 改变 矿房跨度 , 为控制 地压创造条件 。 现在正用 分段矿房法以长 1 0 1 5 米的垂 直分条和矿房长度加长到3 0 3 5米的全 面回 采方 案开采 9 中段 。 在这种情况下 , 分 段高 度为1 5 2 0 米 , 矿房宽 8 1 0米 , 胶结充填 体的强度为 4 . 76兆帕 。 分段矿房法 新方 案可 使工作 面工 人劳动生产率提 高到 13 . 5 1 6米 . /工班 , 并 使矿石损失率和贫化率分别 降低到 3 。 5一4 。 5和7 . 511 . 5 。 试验了上 向和下 向水 平分层和缓倾斜分 层胶结充填 法分层回采方案 。 目前 , 分段 矿房采 矿 法租分层充填采 矿 法的采矿量比重分别为7 5 和1 5 。 针对各 区段岩石稳固性程度的不同 , 提 出了分段矿 房法和分层充填法 的改进方案 , 并进 行了工 业试验 。 考虑到这 些采 矿 法的使用 , 矿山制 定了 19 85一199。年采矿 生产发展 进度表 。 用 全面分段矿房法开 采矿石和 围岩 均属不 稳 固 和中等稳固 的厚 5 5 0 米的矿体 。 用 下 向分 层充填法开采 矿床中部和东翼的矿石和围岩 极不稳固和不稳 固的厚 325 米的矿体 。 用 分层和垂直分条全 面 回采 的联合采矿 法 见 图开 采已发生事故区段的在崩落岩石下 的 变形矿体和极不 稳固的 矿体 。 此 法的实质在 于先分层回采形成混凝土顶板 , 再垂直分条 回采其余矿石 , 并进行端部分层放矿 。 用 分段矿房法开采 时 , 减少单位掘 进工 、、 涟涟 拼拼 叹叹叹叹 冰冰冰冰 牛牛左 ’’ i i i 佰佰佰 卞卞 熟熟熟熟 了了了了 决 。 粉 以下 向分层和垂宜分条全面回采充城的联合采矿法 1一 崩落的矿石;2一充填体;3 一混凝土顶板层 , 4一爆破深孔,5一出矿横巷 ; 6一铲运机进 路 ; 7一充填钻孔,8一 充填平巷;9一运输平巷, 1 0一斜坡道 程童 , 主要是 靠 矿房采 用平底柱 ; 在矿块 中不掘 进切割 天井 , 用 扁深 孔药 包 向充填体 挤压爆破逐 步形成切割槽 ; 借助于 全面分层 落矿和以压实的 留矿矿石临时维 护矿房帮壁 露天矿 境界外矿体 的地下开采 近些年来 , 发现一 些金 属露天 矿用 地下 法开采境界外的矿体在经 济上 是合算的 。 产 生这种可能性的原因是 , 在具体的矿山地质 条件下矿床地下开 采的 技术经济指标提 高 了 , 特别 是提高了井下装运设备的 生产能 力 , 制造了大直径 15 0 25 0毫米 钻机 , 设计了新 的地下 采矿法方案 。 国外露天矿在 生产后期广泛采 用地下法开采露天坑境界外 的矿体 。 1 9 7 6一19 7 7年瑞典斯钦克涅约克矿用 地 下法 采矿4 0 万吨 , 露天 法采 矿2 0万吨 , 矿石 平均品位 铜 1 . 3 2 、 锌3 . 2 3 、 金 0 . 2克 / 吨 、 银3 8克/吨 。 头三年用 露天法开采 上部 矿体时 , 采 矿8 0万吨 , 剥离系数为 2 . 5米 “ / 吨 。 露天坑的最终深度为5 0 米 。 矿体倾角约 7 “ , 围岩是 绢云母 、 石英和石墨页岩 。 的 方法 保持矿房横向跨度稳定性 , 来加大矿 房长度 。 沿矿体走向靠 矿体的一 帮 , 或 沿矿体与 充填体的接触 面 , 往留矿 矿石堆进行分层 挤 压爆破在 矿块中连 续形成宽 2 . 53 米的 切 割槽 。 形成切 割槽之后 , 正交 矿体走 向从兼 作凿岩和通 风巷道的出矿巷道开采 矿房 。 已 开始试 验一 种类似 的方法 , 用这种方法 在待 崩落矿层和待充填采空区之 间留被压实的崩 落矿石缓冲层 , 连 续全 面回采 厚达 8 1 0米 的 矿体 。 在确定以爆破压实充填体的方 法形 成切 割槽和由此形成 1 0 1 5 的补偿空间的 可能性时 , 考虑的 基点是 用深孔药包进行分 层挤压崩矿 时产生的 应力会大大超过岩石的 抗压强度极 限 , 因而 , 一也会大 大超 过充填体 的抗压强度极限 。 在这种情况下的 研 究证 实 , 养 护龄期达 8一n 天 的充填体 , 其塑性 和 强度特性具有最佳组合 。 为了减小对充填 体的破坏和达 到最佳的压实 , 在此时 间内进 行爆破很合适 。 用平行和扇形布孔方式 时 , 直径 10 5 毫米的炮孔可装 填 扁平药 包 。 现已推广了一种 全面回采法 , 此法的实 质是 进行分层落矿和在爆破下 一分层前部分 放出达1 5一2 0 的矿 层中连续留下压实的矿 石 。 矿房落矿 结束后集中进行放矿和充填采 空区 。 用这种 方法 时可以加大矿房长度到 3 一3 5米 , 减少三分之一灼切 割夭井掘 进量 。 为了减少下 向分层回采中采 准巷道的掘 进量 和提高回采 强度 , 提出了下述工 艺 方 案 在 正交 矿体走向或沿矿体走向布置的矿 块中部掘进充填 一 通风巷道 , 随着分层的回 采 , 从这 些巷道在充填体中自上而下形成充 填 一 通风天井 , 并建立了永久性充填混凝土 输送管道线路 , 且随着分层 的回采和充填 , 沿天井不断接 长此线路 。 在充填巷道沿矿体 走向布置 在 围岩中时 , 可通过钻孔进 行分层 充填 。 当矿体厚度为 5一2 0 米时 , 沿走 向布置 分 层巷道 ; 如 矿体厚度更大时 , 则正交 矿体 走向布置分层 巷道 。 分层巷道的 坡度为5 “ 一 8 。, 充填分段长1 5一 1 8米 , 其间用木隔墙隔 开 , 以便在胶结充填体中形成厚1一 1 . 5米的 整体结顶层 。 由于充填料质 量差而不可能形 成整体结顶 层时 , 则在底板 上 要铺垫厚0 . 5 0 . 6米 、 强度1 0 1 2兆 帕的混 凝土层 。 季 申斯克矿采 用 改进后的 全面分段 一 矿 房法和 分层回采法后 , 回采工 作面工 人劳动 生产率提高了2 0一 3 5 , 采矿 生产作业得以 正常进 行 , 稳定地完成采 矿生 产计划有了保 障 。 丈Fo p HHn万y p Ha江 , 1 98, , 5 , 3 胡 爱华 子彦0 2 92