某含铜磁铁矿采矿方法改进.pdf

S e r i e s No ． 4 45 J u l y 2 0 1 3 金 氍 妒 山 METAL MI NE 总 第4 4 5期 2 0 1 3 年第 7期 某含铜磁铁 矿 采矿 方 法改进 远 洋 迈 浮 1 ．q - 钢集团马鞍山矿山研究院有限公司； 2 ．金属矿山安全与健康国家重点实验室 摘要根据国家对矿山开采的要求 ， 为了提高矿山回收率 ， 减少废物排放， 某含铜磁铁矿矿山把原有空场采 矿方法变更为空场嗣后充填采矿方法。变更后 ， 矿山采矿回采率由 8 1 ． 2 ％提高到 9 5 ％， 盘活铁 铜 矿石 2 5万 t ， 有效提高了矿产资源的利用水平， 同时提高了企业的经济效益， 消除了空场引起的岩体环境负效应。 关键词 嗣后充填采矿方法 回采率 I mpr o v e m e nt o n M i ni ng M e t h o d o f a Co pp e r - c o n t a i ni ng M a g ne t i t e Yu a n Ya n g ， 1 ． S i n o s t e e l Ma a n s h a n I n s t i t u t e o f Mi n i n g R e s e a r c h C o ． ， L t d ． ； 2 ．S t a t e K e y L a b o r a t o r y ofS a f e t y a n d H e a l t h f o r Me t a l Mi n e s Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e r e q u i r e me n t s o f t h e mi n e r a l e x p l o r a t i o n i n C h i n a， a n d i n o r d e r t o i mp r o v e t h e r e c o v e r y r a t e a n d r e d u c e t h e wa s t e s ， t h e o r i g i n a l o p e n s t o p e me t h o d i s c h a n g e d i n t o t h e o p e n s t o p e me t h o d w i t h s u b s e q u e n t fi l l i n g ．T h i s n e w mi n i n g m e t h o d ma k e s t h e r e c o v e r y r a t e i n c r e a s e d f r o m 8 1 ． 2 ％ t o 9 5 ％ a n d e f f i c i e n t l y r e c o v e r s t h e i r o n c o p p e r o r e r e s o u r c e s o f 2 5 0 0 0 0 t ．I t e f f e c t i v e l y i mp r o v e d t h e u t i l i z a t i o n o f mi n e r a l r e s o u r c e s ， e n h a n c e s t h e e c o n o mi c e f f i c i e n c y f o r e n t e r p r i s e s ， a n d r e mo v e s t h e n e g a t i v e e f f e c t o f r o c k e n v i r o n me n t c a u s e d b y t h e o p e n s t o p e me t h o d a s we l 1 ． Ke ywo r ds S t o p e wi t h s u b s e q u e n t fil l i ng， Mi ni n g me t h o d， Re c o v e r y r a t e 某含铜磁铁矿矿体位于当地侵蚀基 准面 以下 ， 属于岩溶裂隙为主的充水矿床。未来矿床开采时 ， 流入坑道 的涌水量主要为奥陶系岩溶水。矿山正常 涌水量为1 9 1 1 9 ． 1 9 m ／ d ， 最大涌水量为2 3 6 5 0 ． 2 9 m ／d。 矿体产状 矿体产于肖县组中部， 半岛状前缘， 灰岩与闪长玢岩下接触带部位 。沿走 向控制长 2 6 3 m， 矿体厚 度 1 ． 5 82 8 ． 5 6 m， 平 均厚度 1 1 ． 6 0 m。 赋存标高 2 8～5 6 m， 矿体走 向 2 6 5 。～3 2 5 。 ， 倾 向南 西 ， 局部南东 1 9线 ， 倾角 1 5 。 ～ 2 7 。 。 矿体是由磁铁矿、 含铜磁铁矿组成的复合矿体。 矿体平面形态呈 弓刀形 ， 剖面为不规则 的透镜状 。 钻孔见加权平均 品位 T F e 4 9 ． 2 2 ％， C u 0 ． 5 4 8 ％ ， 为 含铜磁铁矿。 1 原设计的采矿方法 某含铜磁铁矿原设计的采矿方法为图 1 所示空 场采矿法的房柱法。 1 ． 1 原设计房柱采矿方法简介 1 适用条件 。矿体倾角小于 3 0 。 ， 厚度不大于 4 m。矿体围岩均稳 固， 矿岩接触明显 ， 底板 围岩平 2 4 ． 整 。 2 矿块布置与构成要素。矿块 盘区 沿走 向 布置 ， 长度 8 8 m， 分段高度 l 3 ． 3 I n ， 斜长 5 0 m， 矿块 与矿块之间留 3 m宽的连续矿柱 ， 将 2个矿块分隔 开 。矿块 内划分 4个 采场 ， 每个采 场长度 1 7～2 2 m， 采场之间有 2 m宽的矿柱将采场分开 ， 采场净宽 为 1 5～2 0 m。 3 采场布置。在采场中央部位 或采场一侧 掘 1 条切割上山 上山高度不大于 2 In ， 将采场分 为两部分 ； 切割上山下部与出矿 口连通 ， 上部与安全 出口连通 ， 形成人行与通风的通道 ， 每个采场下部布 置 3个 出矿 口 放矿平台 ， 出矿口中心距 5 1T I ； 采场 的上部有 1 个安全出 口， 它位于副中段装矿巷道内； 采场侧边留有 1 排矿石点柱 ， 其规格 2 m2 m， 间 隔 5 m； 出矿 口下部 ， 装矿巷道内布置电耙硐室。 4 顶板管 理。工 人作业 前必 须检撬 顶板 浮 石 ； 采场局部破碎地段用木柱维护； 局部地压较大， 远洋 1 9 6 8 一 ， 男 ， 高级工程师 ， 2 4 3 0 0 0安徽省马鞍山市经济技术 开发区西塘路 6 6 6号。 总第4 4 5期 金 瘸 矿 山 2 0 1 3年第 7期 厂 1 1 广一Ⅱ 0l 寸l I _ _ L ] J Il 广I l l Ⅱ一Ⅱ Ⅲ一Ⅲ 图2 分段矿房嗣后充填法 单位 m 1 一装矿进路 ； 2 一 堑沟 ； 3 中段巷道 ； 4 一分段凿岩巷道 ； 5 一 分段沿脉巷道 ； 6 一炮孔 ； 7 一溜井 ； 8 一切割天井 ； 9 一切割巷道 ； l 0 一崩落矿石 ； 1 l 一矿体 房 隔一采一 ， 中段间回采顺序为 自下 向上。 1 2 2 b 3 3 3 ， 铜矿石资源储量 7 ． 0 3万 t ， 铜金属量 2 ． 2 ． 3 采场结构参数 6 2 8 1 ． 1 t ； 铁矿石平均地质品位 T F e 4 4 ． 0 7 ％ 。 1 采场长度 矿块 盘区 沿走 向布置 ， 长度 3 ． 2 可采出资源量 5 0 m。 原采矿方法为房柱法 ， 设 计 回采率为 8 1 ． 2 ％， 2 采场宽度 每个 矿块划分为 1个矿柱采场 贫化率为 8 ％； 变更后 为分段矿房法嗣后充填采空 和 1个矿房采场， 矿柱采场宽度为 1 0 1T I ， 矿房采场 区、 房柱法嗣后充填采空 区， 其 回收率为 9 5 ％ ， 贫化 宽度为 1 0 m。分段高度 2 0 m。 率约为 8 ％ ； 根据以上数据计算 ， 按 房柱法计算 ， 采 2 ． 2 ． 4 顶板管理 出矿石量为 1 4 7 ． 1 1万 t ， 变更采矿方法后采出矿石 矿房 回采后封闭矿块与阶段运输平巷的通道。 量为 1 7 2 ． 1 2万 t 。 封闭工作完成后 ， 采空区采用全尾砂胶结 水泥 尾 可见 ， 采矿方法变更后可多采 出矿石量 2 5 ． 0 1 砂 1 2 充填 。采 空区充 填完成后再封 闭矿块 的 万 t 。 充填巷道。4 综合经济分析 2 ． 2 ． 5 技术经济指标 为了说明通过采矿方法变更 ， 矿 山的效益会得 技术经济指标同 2 ． 1 ． 5 。 到提高 ， 将涉及到的参数指标列出进行对比， 计算差 3 资源利用分析 额， 并对采矿方法变更后的参数进行优劣评判， 表 1 3 ． 1 矿山资源量 为采矿方法变更前后经济参数对 比。 该矿山现有含铜磁铁矿资源储量为 1 8 1 ． 1 8万 t 表 1 采矿方法变更前后经济参数对比 由表 1 可以看出 ， 采矿方法变更后 ， 需要增加投 资约 5 0 0万元进行充填站建设 ， 每年增加 3 2 4万元 的充填 费用 ， 但 采矿方法 变更 后可 以提高 回采率 1 3 ． 8个百分点 ， 多 回采矿石 2 5万 t ， 可 以有效地延 长服务年限2 ． 5 a ， 在扣除增加的成本之后 ， 采矿方 法变更后可以多收入约7 5 0 3 万元 ， 扣除充填站建设 26 费用 5 0 0万 元后 ， 在采矿方 法变更 后可 以增 加约 7 0 0 3 万元的直接经济效益。 5 充填采矿法的潜在经济效益、 社会效益 5 ． 1 经济效益 该矿山应用充填采矿方法进行开采所减少的环 境成本主要体现在以下几个方面。 下转第 3 0页 总第 4 4 5期 金 醇 2 0 1 3年第 7期 采取在衬砌背后注浆补强措施 。 3 影响段 内的V级 围岩段 以及横 向拉伸较大 的 K 2 8 9 8 0～K 2 90 6 0 m段 拉伸值 1 ． 3 4 m m ／ m 以上处 在隧道二次衬砌时适 当增加纵 向筋和环 向 筋 。 4 在采动影响段的变形缝要采取有效的止水 措施。 4 ． 2 隧道检查与观测措施 在采动影 响期间， 应对采动影 响段建立严格的 隧道巡检制度 ， 重点检查衬砌 、 隧道排水等 。另外 ， 应对隧道内受采动影 响段建立 观测系统 ， 观测隧道 内路线下沉与变形情况 ， 以及衬砌裂缝和隧道拱墙 的监测 ， 以便据此分析隧道与线路动态移动和变形。 5 结论 1 计算了地下开采引起的隧道移动和变形情 况， 认为采动对隧道内排水与行车路线的纵 、 横坡度 以及混凝土衬砌均不会产生较大的损坏 ， 采动损害 等级为一般建 构 筑物的 I 级损害标准， 属于轻微 损坏。 2 对于隧道 内受采动 影响段 的 2处 V级 围 岩 ， 应采取设置变形缝 ， 衬砌背后注浆 、 增加纵 向筋 和环向筋等抗变形措施 ， 并在采动影响期 间对隧道 进行定期巡检 、 观测。 上接第 2 6页 1 土地资源补偿费用 的节省 。充填采矿方法 一 方面减少了废石堆场及尾矿库 的占地 面积 ， 另一 方面减少 了废石堆及尾矿库对周边农 田的污染 ， 从 而减少了土地破坏引起的经济损失。 2 水资源补偿费用的节省。由于充填采矿方 法可以少建乃至不建尾矿库 ， 部分井下工业废水及 选矿废水经处理后可以作为充填用水随充填体充填 至采空区， 因此减少对地表水 的污染及污水的处理 费用。 3 尾矿 库建设 和维护 的成本 比充 填站 的要 少， 节约的成本就是增加的经济效益。 5 ． 2 社会效益 1 提高 回采率和矿产资源的综合利用水平 。 采矿方法变更后矿 山采矿 回采率 由 8 1 ． 2 ％提高到 9 5 ％。盘活铁 铜 矿矿石 2 5万 t ， 有效提高矿产资 源 的利用水平。 3 通过对隧道 采动损 坏程度 的分析 ， 指导了 高速公路隧道的建设及矿井矿石的开采 ， 对相似情 况具有一定的参考价值。 参考文献 [ 1 ] 王乐杰 ， 李景岱． 谈路下采煤对高速公路 的损害影 响[ J ] ． 金属 矿山 ， 2 0 0 8 8 1 2 3 1 2 5 ． [ 2 ] 童立元， 刘松玉 ， 邱钰 ． 高速公路 下伏采 空区危 害性 评价 与 处治技术 [ M] ． 南京 东南大学 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 王树仁， 慎乃齐， 张海清， 等． 下伏采空区高速公路隧道变形特 征数值分析 [ J ] ． 中国矿业 ， 2 0 0 8， 1 7 3 7 6 - 7 9 ． [ 4 ] 王乐杰， 李景岱． 砚石台煤矿铁路隧道下采煤技术研究[ J ] ． 矿 山测量， 2 0 0 8 4 6 3 - 6 5 ． [ 5 ] 国家煤炭局 ． 建 筑物 、 水体 、 铁路及 主要井 巷煤柱 留设与压 煤 开采规程 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 6 ] 郭文兵 ， 柴华彬． 煤矿开采损害与保护 [ M] ． 北京 煤炭工业 出 版社 ， 2 0 0 8 5 0 8 7 ． [ 7 ] 高扬， 仇文革， 郑余朝． 公路隧道受下卧煤层采动影响预测 及对策研究 [ J ] ． 现代隧道技术 ， 2 0 0 5， 4 2 2 1 5 _2 4 ． [ 8 ] 李晓红 ， 靳晓光 ， 王宏图 ， 等． 采动下卧煤层对深埋 隧道 结构稳 定性 的影响[ J ] ． 岩土力学 ， 2 0 0 5 ， 2 6 9 1 4 4 8 1 4 5 1 ． [ 9 ] 颜容贵， 陈 宁， 杜炜平． 公路隧道在矿区建设可行性决策 [ J ] ． 岩土工程学报 ， 1 9 9 8 ， 2 0 4 6 7 - 7 1 ． [ 1 O ] 陈胜波 ， 隆威． 下 伏采空 区对 高速公 路建设 的工程 灾害研 究 [ J ] ． 岩土工程界 ， 2 0 0 4 ， 7 9 6 9 - 7 2 ． 收稿 日期2 0 1 3 - 0 3 1 9 2 消除了空场引起的岩体环境负效应。开采 形成的采空区， 易引起地面塌陷、 裂缝和沉陷 、 泥石 流等人为灾害。采用充填法消除了上述危害。 3 实现矿山无废开采及矿产资源循环经济。 采矿方法变更后采出的废碴和选矿尾矿大部用于充 填采空区 ， 变废为宝， 实现了矿山无废开采及矿产资 源循环经济 ， 减少 了矿山固体废料对矿 山生态环境 的影响， 实现 了矿山无废开采和矿产资源循环经济 ， 减少了土地 占用 ， 改善了矿区周边环境 ， 减少了对生 态环境的破坏及污染 ， 具有较好的企业和社会效益。 参考文献 [ 1 ] 王运敏 ．现代采矿手册 [ M] ．北京 冶金工业 出版社 ， 2 0 1 2 ． [ 2 ] 西北冶金设计院 ．采矿方法计 算 [ R] ．西安 西北冶 金设计 院 ， 1 9 7 6 ． 收稿 日期2 0 1 3 -0 4 1 8