金渠金矿采矿方法沿革及优化.pdf

S e r i e s No． 3 99 S e p t e mb e r 2 0 0 9 金 属 矽 山 ME n L MI NE 总 第 3 9 9 期 2 0 0 9 年第 9期 金渠金矿 采矿 方 法沿革 及优化 常荣凤 员洪波 河南金 渠黄金股份 有限公 司 摘要金渠金矿有扩大采选能力的空间和需求。为此， 用优选法进行采矿方法选择； 用数值模拟法优化采 场结构参数； 用正交试验法优化凿岩爆破参数。同时采用分段采准分层回采工艺； 预留点柱支撑顶板， 局部采用长 锚索和锚杆支护， 并用光面爆破减少顶板的破坏， 用水准测量动态地监测顶板的下沉量。对采矿方法研究的投入， 使采区机械化上向分层充填采矿法得以成功使用， 取得损失率为 5 ． 6 8 ％、 贫化率为 1 2 ． 1 5 ％， 直接成本为 1 9 ． O 7 元／ t 的技术经济指标 ， 把采区综合生产能力提高到 5 0 0 t ／ d ， 关键词 充填采矿 法优化金 渠金矿 Ev o l u t i o n a n d Op t i mi z a t i o n o f Mi n i n g M e o d i n J i n q u Go l d Mi n e Ch a n g Ro ng f e n g Yu a n Ho ng b o H e n a n J i n q u GD ．， Ab s t r a c t J i n q u g o l d mi n i n g h a s a c a p a c i t y o f s p a c e s a n d d e ma n d s e x p a n s i o n ． F o r t h i s ， t h e o p t i mi z a t i o n me t h o d i s s e l e c t e d f o r mi n i n g ， t h e n u me r i c a l s i mu l a t i o n me t h o d f o r o p t i mi z i n g t h e s t r u c t u r a l p a r a me t e r s o f s t o p e ， a n d t h e o r t h o g o n a l t e s t for o p t i mi z i n g p a r a me t e r s o f r o c k b l a s t i n g ． At t h e s a me t i me ， t h e s u b l e v e l mi n i n g p r o c e s s i s u t i l i z e d， w h e r e the r e s e r v e p o i n t c o l umn i s us e d t O s u pp o r t t h e r o o f ， l o n g c a b l e s a n d b o hi n g s u p po rti ng i n s o me p l a c e， a n d the s mo o t h bl a s t i n g t o r e du c e t he d e s t ru c t i o n o f p r e b o a r d a n d t o mo n i t o r the d y n a mi c s i n k i n g o f t h e r o o f b y s t a n d a r d me a s u r e me n t ． Re s e a r c h o n mi n i n g me t h o d ma k e s t h e a p p l i c a t i o n o f t h e s u b l e v e l fi l l i n g mi n i n g me t h o d s u c c e s s f u 1 ． A r e s u l t wi t h d i r e c t c o s t 1 9 ． 0 7 y u a n ／ t a t l o s s r a t e of 5 ． 6 8 ％ ， d i l u t i o n r a t e o f 1 2 ． 1 5 ％ h a s b e e n o b t a i n e d ， w h i c h i n c r e a s e s the p r o d u c t i o n c a p a c i t y i n t h e mi n i n g t o 5 0 0 t ／ d ． Ke y wo r d s F i l l i n g mi n i n g ， Op t i mi z ati o n， J i n q u g o l d mi n e 河南金渠黄金股份有限公司金渠金矿是一座国 内现代化程度较高的金矿之一， 单井采选综合生产 能力达 5 0 0 t ／ d ， 该矿一直在采矿方法 的研究和应用 上注重投入、 注重创新 。 1 地质概况 金渠金矿区位于河南省三门峡市的灵宝阳平镇 大湖峪西峪内， 为 阳平镇安家窑村辖 区。地理坐标 为东经 1 1 0 。 3 2 5 5 ” 一1 1 0 。 3 5 5 1 ” ； 北纬 3 4 。 2 4 2 7 ” ～ 3 4 。 2 6 0 8 ， 面积 1 1 ． 5 9 k m 。金渠金 矿区位 于老鸦 岔复背斜中段北翼， 西阴 一雷家坡次级向斜核部。 矿区内出露地层为太古界太华群， 区域变质 、 } 昆 合岩 化作用强烈 ， 岩浆活动频繁 ， 韧 、 脆性不同深度层次 形成的断裂构造发育， 金矿脉分布普遍 。 矿体呈缓倾斜产出， 倾 角 1 8 。一 5 1 。 。矿岩上下 盘界限均不明显 ， 需用化验圈定矿体边界。矿岩 中 均无含水层 ， 局部 有少量淋帮水 ， 水 文地质条件简 单 。矿石及上下盘岩石较稳固， 局部破碎 ， 节理裂隙 5 4 发 育 。 2 采矿方法沿革 投产初期 ， 金渠金 矿 由人工 出矿 ， 采选 能力为 2 0 0 t／ d 。使用传统的上向水平分层尾砂充填法， 梯 段非连续 回采。垂直矿体走 向布置矿块 ， 矿块宽度 以 7 ． 5 m和 1 5 m为主。但随着铲运机出矿的推广 ， 井下机械化程度 的提高 ， 逐步过渡形成了“ 采 区式 上向水平分层尾矿充填采矿法” 。尔后 由于隔墙和 泄水井的成功研制 ， 形成 了“ 采 区连续 回采 隔墙尾 砂充填采矿法” ， 采选能力已达 5 0 0 t ／ d以上 图 1 。 但矿块 的结构参数未变 ， 只是不留间柱梯段连续 回 采。随着企业的规模经 营， 现有能力远远不能满足 市场的要求 ， 与现有地质储量也不相匹配。三期工 程于 1 9 9 7年建成投 产 ， 采选 规模扩 大为 7 0 0 t ／ d 。 常荣凤 1 9 6 9 一， 女 ， 河南 金渠 黄金股 份有 限公 司金 渠金矿 ， 工程 师 ， 4 7 2 5 4 2河南省灵宝市阳平镇芋园村。 常荣凤等 金渠金矿采矿方法沿革及优化 2 0 0 9年第 9期 根据矿石的稳 固程度分别将采场放宽至 1 0 ， 1 5 ， 2 O 2 m间柱 。2 0 m， 3 0 m的改为点柱式 ， 间柱同前。 和 3 0 m不等。1 0 m， 1 5 m的沿用前法 ， 采场间仅 留 厂 IⅡ A 图1 采区连续回采隔墙尾砂充填采矿法 1一分段巷道 ； 2一充填泄水井 ； 3一采场联络道 ； 4一 溜矿井 ； 5一溜井联 络道 ； 6一通风联 络道 3 优化 的方案 分层联络道由分段平巷向采场左右 据现用设备的 采区和采场均垂直于矿体走 向布置 ， 采 区宽 6 0 理想爬坡能力而定 ， 下坡掘进 6 0 m至矿体下盘 ， m， 采场 宽 3 0 m， 长为水平厚度 4 0～1 0 0 m， 参见 图 其余分层 的联络道则采用挑顶、 垫底方式形成 ， 联络 2 。中段高度为 3 5 m， 分段高度为 7 m， 分层落矿高 道最大上坡角度仍为 9 。 ， 斜长 4 0 m。在矿体下盘掘 度 3 m， 采场不留顶柱 ， 只留 8 m底柱 。两相邻采场 进矿石溜井与分段平巷相通。采场 中央布置充填回 间留 2 m的连续矿壁 ， 由下盘脉外斜坡道每隔 1 4 m 风天井 ， 分别与上下 中段相通。用凿岩 台车， 2 岩石 垂高掘脉外分段巷联 络道和分段平巷 ， 然后 自分段 炸药落矿 ， 电动铲运机与卡车联合出矿 ， 分级尾砂充 平巷沿采区中心线布置分层联络道。每分层 的第 1 填 ， 自上而下分层回采 ， 最大控顶高度 4 ． 5 m。 三 三 皇 图 2 采区机械 化上向分层充填采矿方法 l 一分段巷道 ； 2 一采场联络道 ； 3 一溜井段巷道 ； 4 一溜矿井 ； 5 一充填 、 通风、 泄水井 ； 6 一通风联络道 ； 7 1 1中段运输巷道 ； 8 一l 2中段运输巷道 3 ． 1 采场结构参数的优化 度的夹壁 内， 当底部开挖时这 2个数值均较大 ， 随着 通过矿体空间展布的原始条件和力学模 型 采 回采高度 的增加 ， 很快下降 ， 随后又逐渐增加。顶板 用平面应变模 型 分析得知 ， 当单层 矿体 采场跨 度 位移则一直呈增加趋势 。此外 ， 随着 回采高度的增 为 1 5 m时， 顶板 内的最 大拉应力仅为 0 ． 4 7 2 MP a ， 加 ， 岩层屈服破坏的范围不断扩大。 一 般的岩体均能承受。当采场跨度增大至 2 0 m时， 由此可见 ， 顶板拉应力是导致上向水平分层充 顶板最大拉应力值达到 了 1 ． 3 8 4 MP a ， 处于失稳 的 填采矿法顶板失稳的根本原 因， 顶板应力的大小又 临界状态。采场跨度为2 5 m时， 顶板的最大拉应力 与采场跨度直接相关。现推荐采区的长度分别为 值达到了2 ． 1 0 3 M P a 。当采场跨度为3 0 m和3 5 m 3 0 ， 4 0 ， 5 0 ， 6 0和9 0 m， 对应的采场跨度分别为≤ 4 5 ， 时， 必须在采场的长度方向给予一定的约束 ， 才能维 ≤3 0， ≤2 4， ≤2 0和≤1 8 m。 持采场顶板的稳固。当多层矿体平行排列 时， 随着 3 ． 2 采准切割工程 回采高度 的增加 ， 顶板最大拉应力由小到大， 然后又 采场下盘脉外斜坡道 ， 脉内、 脉外溜井联合采准 降了下来 。中央高度处是拉应力最大的部位 ， 也 即 方案。从脉外断面为 3 ． 6 m 3 ． 7 m的斜坡道每隔 最危险部位。最大主应力和最大剪应力发生在小厚 1 4 ． 0 m垂高向矿体掘进， 断面为 3 ． 6 m 3 ． 0 m的 ．5 S 总第 3 9 9期 金 氍 矽 山 2 0 0 9年第9期 分段联络道与分段巷道相连， 分段巷道设在距矿体 下盘边界 5 0 IT I 左右的围岩 中， 沿矿体走 向布置 ， 掘 进断面为 3 ． 6 m 3 ． 0 n l ； 然后 自分段平巷沿采场中 心线方向按 ≤9 ％下坡掘进断面为 3 ． 2 n l 3 ． 0 1 1 1 的 分层联络道至矿体。在采区内下盘分段平巷与联络 道的巷道交汇处附近布置规格为 2 ． 5 m2 ． 5 m的 脉外矿石溜井， 用出矿联络道与其连通 。同时在底 柱内于采场平面中心区域掘进顺路短溜井 。每个采 场中靠近上盘布置规格为 2 r n 2 r n的充填 回风天 井， 与上中段 回风巷道相通。 分层 回采仍从联络道入 口处开始 ， 首先沿采场 中央自下盘向上盘方向压顶落矿 ， 形成 6～ 8 m宽度 的切割槽至采场上盘边界 ， 然后再从切割槽 向两侧 连续压顶落矿。当矿体为多层矿时， 先采上盘矿体 ， 最后采下盘矿体 ， 直至本分层采完为止。若单层矿 体水平厚度超过 2 0 m， 需根据矿石的稳固程度决定 预留点柱 ， 点柱一定要设在采场中间 ， 规格为 4 I T I 4 m， 柱与柱之间一般为 1 2 m。若有低品位矿层和 夹石一定要保护好 ， 并 留作矿柱。为确保问柱的厚 度和最大限度 回收资源 ， 采场边界落矿时， 须边打探 眼边落矿， 对富矿段矿块间柱可适 当减小 ， 以不跑漏 尾砂为准。 3 ． 3回采工艺 1 凿岩落矿。采用 7 6 5 5气腿 式凿岩机钻水 平浅孔。炮孔直径为 4 0 m m， 孔深 为 3 ． 8 m。优化 后 的最佳落矿参数为孔距 1 ． 1 i n ， 排距 0 ． 8 m， 装药 系数 0 ． 8 ； 光面爆破参 数为孔距 0 ． 6 m， 光面层厚 0 ． 7 m， 装药线密度 0 ． 2 k g ／ m。采用 2 岩石铵梯炸 药全断面非电导爆管 1次性起爆。 2 出矿 。爆破完毕后 ， 靠主扇通风 ， 新鲜风从 斜坡道依次进入分段联络道 、 分段巷、 分层联络道、 采场， 污风由天井排至上水平回风巷 ， 1 5 mi n左右可 达安全生产标准。尔后 ， 人工洒水除尘 、 排险， 即可 出矿。铲运机直接将矿石搬至脉外溜井和采场顺路 溜井。最终经 5 ． 5 k W 振动放矿机放入 4 m 底卸式 矿车， 由 1 0 t 电机车双机牵引至卸载站卸入地表原 矿仓。 3 采场充填。在每一分层 回采完毕分层验收 前 ， 要将采场残矿彻底清理干净 ， 并将铲运机运行后 留下的粉矿和尾砂下挖 2 0 c m 粉矿富集 ， 品位高 。 验收合格后， 立即进行采场充填的准备工作。准备 工作包括加高顺路钢质溜矿井 、 安设充填体泄水 口、 压顶垫高分层联络道和脉间联络道、 架设充填管道 ． 5 6 等 。充填料浆 由地表充填搅拌站供应 ， 用管道 自流 输送至采场 ， 充填料为选厂 2 0 0 目分级尾砂。同 时 ， 在本分段或上分段掘进工作面有掘进废石时 ， 则 在尾砂充填前， 用铲运机先行运至采场充填 。分层 每次充填高度为 3 m左右 ， 以保留 1 ． 0～1 ． 5 m的空 间作为回采落矿的自由空间。充填体 中的水分经预 先埋设 的波纹滤水管或由顺路钢质溜井上的滤水 口 泄入溜矿井流出， 充填结束后 3 0 m i n左右可从分层 联络道用虹吸法或用泵强行将水排出 ， 以减少泄水 时间， 减小渗透水对相邻采场造成不 良影响， 快速提 高充填体的强度， 利于 马上落矿生产。通过用这一 措施每次充填到设计高度后 ， 经过 2 4 h的滤水， 即 可开始后分层的回采。 3 ． 4 采场顶板管理 1 严格控制采场 的结构尺寸 ， 保证采场顶板 的最大暴露面积不大于极限暴露面积 1 2 0 m 。 2 在矿体水平厚度大于 2 0 m 的大部分区域 ， 在采场中布置 4 m 4 m的不规则点柱支撑顶板， 点 柱应尽量位于矿石品位较低 的部位。 3 对暴露顶板节理裂隙发育的部分区域和部 位 ， 特别是由于不同方 向的裂隙彼此交叉切割而形 成“ 倒三角” 楔体的部位 ， 视具体情况分别采用长锚 索、 锚 杆 和金属 网联 合支 护。长锚 索 支 护时 ， 用 Y G Z一 9 O钻打眼， 孔径 6 0 m m， 孔深 1 0～1 6 m， 内 置 2 j 1 6 mm螺纹钢筋 ， 砂浆灌注孔全长 ； 锚 杆为涨 壳式锚杆。或者在矿堆上用 7 6 5 5凿岩机打眼和安 装管缝式锚杆 ， 锚杆长度一般为 1 ． 8 m， 安装网度为 1 ． 0 m1 ． 0 m； 金属网用 2 j 3 m m钢丝点焊而成 ， 网 度为 1 0 0 mm1 0 0 mm， 安装锚杆时一同安装 。 4 在 回采落矿过程 中， 为了尽 可能减少爆破 对采场顶板岩体 的破坏 ， 在落矿边界采用光面爆破 技术， 光面爆破孔径为 4 0 mm， 孔距为 0 ． 6 m， 光面 层厚为0 ． 7 m与落矿孔同次滞后起爆。光爆面平整 光滑 ， 既减少了爆破对顶板表面的破坏 ， 又大大避免 了局部边界的应力集 中。 5 提高采矿强度， 缩短回采周期， 降低采场顶 板地压 。采场地压 随着空 间暴 露时间的增加 而增 大 ， 加快回采进度 ， 有利于降低采场显现的最大地压 峰值 ， 达到安全回采的目的。 6 采场作业制度。采场 由下列人员构成 凿 岩爆破工 3人 ， 铲运机工 3人 ， 运输工、 维修工、 电工 各班统一安排。凿岩爆破工负责采场的凿岩爆破及 大块破碎工作； 铲运机工负责采场的排险、 洒水降 常荣凤等 金渠金矿采矿方法沿革及优化 2 0 0 9年第 9期 尘、 出矿 、 平场工作。采用凿岩台车凿 岩， 碎石机破 碎， 电动、 柴油铲运机及坑 内卡车联合出矿 ， 每天 3 班， 每班作业 8 h 。 3 ． 5 经济效益 根据矿山三期开采工程设计 ， 矿石生产规模 为 l 5万 t ／ a ， 预 计 采 用本 法 担 负 的矿 石 量 可达 2 l 万 t ／ a ， 年直接经济效益可达 2 1 8 0万元。设计开采 范围服务年限为 6 ． 5 a ， 预计可创总经 济效益 1 ． 2亿 元。回采的主要技术经济指标见表 l 。 表 1 主要技术经济指标 4结论 1 矿石 回采中采用光面爆破落矿可减少爆破 对采场顶板岩体的破坏 ， 增强顶板的稳定性 ， 简化爆 破施工工艺和浮石处理 。 2 用水准测量监测采场顶板下沉 ， 以测 点高 程的变化计算出的顶板下沉量准确 、 可靠 。 3 采区机械化高效采 矿综合技术研 究 ， 优化 采矿方法 ， 优化采场结构参数和工艺参数 ， 用非胶结 分级尾砂分层充填 ， 同时通过动态跟踪监测采场顶 板稳定性和采用多种手段维护采场顶板安全 ， 成功 地解决了高效采矿综合技术难题 ， 提高了技术经济 指标 。 4 采用分段采准分层 回采工艺 。分层 回采过 程中能根据地质情况 的变化 ， 随时调整回采边界， 灵 活而有效地控制矿石 的损失和贫化。同时， 能够增 加采场工作面， 出矿能力调节余地大， 有利于实现矿 山的高产和稳产 。 5 采场 中用 预留点柱支 撑顶板， 对矿岩稳 固 性较差的局部用长锚 索、 锚杆 网或锚杆金属 网联合 护顶 ， 对维护大暴露面顶板的稳定是切实有效的。 6 今后应进一步完善各工序设备能力 的优化 配套 ， 加强采场通风管理， 切实控制回采边界和点柱 尺寸及位置 ， 可望进 一步提高采区及采场 的生产能 力 ， 改善技术经济指标。 参考文献 [ 1 ] 解世俊 ． 矿床开采理论与实践 [ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 1 9 9 0 ． [ 2] 李 庆倩 ， 郭景柱． 高阳铁矿采 矿方法优 化研究 [ J ] ． 采 矿技术 ， 2 0 0 8 2 1 4 1 5 ． ． [ 3 ] 谭跃进 ． 系统工程原理 [ M] ． 长沙 国防科技 大学 ， 1 9 9 9 ． [ 4 ] 周罗中． 金翅岭金矿4号矿体采矿方法的优选[ J ] ． 矿业研究 与开发 ， 2 0 0 2， 2 2 6 6 - 8 ． [ 5 ] 李殿辉 ， 田波 ， 孙德胜． 湖北 三鑫金 铜股 份有 限公 司采矿 方法 优化探讨 [ J ] ． 黄金 ， 2 0 0 4， 2 5 1 1 2 5 - 2 8 ． 收稿 日期2 0 0 9 _ 7 - 2 0 上接第 5 3页 需要在正确理论指导下 ， 采取恰 当的模式 ， 推进整合 有序 、 有效地进行。笔者通过对企业并购的探究 和 对矿产资源开发整合工作 的实践 ， 借鉴有关学者对 并购研究的成果 ， 在对矿产资源开发整合进行 了浅 显界定 的同时 ， 创造性地将企业并购的有关理论和 模式运用到矿产资源开发整合工作之中。因我国这 项工作起步较晚， 加之专门研究矿产资源开发整合 工作的专家 和学者不 多 ， 故该 领域 研究成果很少。 鉴于此 ， 本研究仅试探性地做点矿产资源开发整合 前期研究准备工作， 意在能够起到抛砖引玉作用。 参考文献 [ 1 ] 姜文来 ， 杨瑞珍 ． 资源产业论 [ M] ．北京 科学 出版社 ， 2 0 0 2 [ 2 ] 张维， 齐安甜． 企业并购理论研究述评[ J ] ． 南开管理评论， 2 0 0 2 2 2 1 - 2 6 ． [ 3 ] 王化辰． 现代企业经营和发展战略[ M] ． 北京 经济管理出版 社 。 1 9 8 7 ． [ 4] 胡海峰． 公司并 购理论 与实 务 [ M] ．北京 首 都经济贸 易大学 出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 5 ] 肖小虹． 并购企业的价值链整合[ M] ． 北京 中国社会出版社， 2 0 o 8 ． [ 6 ] 庞守林． 企业并购管理[ M] ． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 8 ． [ 7 ] 干春 晖． 并购实务 [ M] ．北 京 清华大学 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 8 ] 弗雷德 J ， 威斯通． 兼并重组与公司控制[ M] ． 北京 经济科学 出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 9 ] 彼得 圣吉． 第五项修炼一 学习型组织的艺术与实务[ M] ． 郭 进隆 ， 译． 上海 三联书店 ，2 0 0 4 ． 收稿 日期2 0 0 9 - 0 7 一 l 1 5 7