某铁矿深部采矿方法优化研究.pdf

1 2 矿 业 工 程 M i ni n g Eng i n e e r i ng 第 1 5卷第 2 期 2 0 1 7年 4月 某铁矿深 部采矿 方法优化研 究 雷 兵 振 雷 大 星 1 I 长沙维 康 工程技 术 有 限公 司 ，湖 南 长 沙 4 1 0 0 0 0 ；2 ．江 西理 工 大学 ，江 西 赣州 3 4 1 0 0 0 摘要 为尽可能提 高某铁 矿深部开采 回采效 率 ，对其进 行 了综 合研究分 析 。根据 矿 山的赋存 、现 阶段 开采情况及各底部结构 的设 计参数 ，结合采场 的高 度、深孔凿岩 的工程量 确定 在高度 小于 4 0 m 时采用 盘 区 分段凿岩 阶段空场 嗣后 充填 法 ；当高度大于 4 0 m 时采用盘 区大直径 深孔阶段空场 嗣后充填 法 。底部结 构优 化后 ，拉底高度为 3 ． O ～3 ． 5 m，采场拉底完成后进行深 孔施 工 ，出矿效率 明显 改善 。 关键词 采矿 ；底部结 构 ；优化设计 中图分 类号 TD 8 5 3 ． 3 9 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 8 5 5 0 2 0 1 7 0 2 0 0 1 2 0 4 0 引言 综合 比较矿体的赋存情 况对盘区进行采场布置 ，由于矿 体倾角存在一定的变化，采用堑沟底部结构布置时采场底部都 会留有三角矿柱损失 ，如果能减少这一部分矿量损失，将会有 效降低矿山的损失率 ，因此需要对采场底部结构的布置方式进 行优化 ；另外由于采用中深孑 L 分段凿岩 ，分段凿岩巷道工程量 较多，可考虑采用环形中深孔取代部分上向扇形 中深孔的凿岩 方式 ，减少凿岩巷道 ；矿山 目前巷道断面偏大，需要对巷道断 面进行优化 ，尽量减小断面 ，以减少掘进工程量 ，缩短开拓采 准周期 ，提高矿山生产能力并降低成本[ 1 ] 。因此 ，需要就减少 采场底部矿量损失 、巷道断面的优化、中深孑 L 凿岩方式的布置 等问题结合现场情况进行研究。 1 采矿方 法的优 化应用 在采场 方法选择中 ，论证结果是针对矿 山具 有普遍意 义的缓倾斜厚矿体 所得 的 ，在多 个方 案选 择 中，矿体 平均 真厚度均为 3 0 m，平 均倾角均为 2 O 。 ，选择 盘区分段凿岩 阶 段空场嗣后充填采 矿法作 为首 选方 案 ，该方 案适 合大 部 分 矿体的实际情况 。但 是矿体 赋存 情况 是 多样性 的 ，对 于 矿 体赋存状态与一般 情况 变化较 大 的情 况 ，采 矿方 法也 需 要 根据实际情况进行 改变 。 盘 区无矿 柱分段凿岩阶段空 场嗣后充填法 的应用 。 盘区无矿柱分段凿 岩阶段空场嗣后充 填法的特点 1 具 有 不 留设顶底柱 和间柱 ，贫化 损失 率小 ，矿石 回收 率高 ，千 吨采切 比相对 较低 等优点 ；2 二步骤采场受一 步骤采场 的 回采制约 明显 ，采场生产能力受 到限制 ；3 存 在对矿体 适 应性相对 较差 、矿块生 产能力 调节 困难 ，生产 组织 复杂 等 缺点 。但是在 一些矿体 厚度 较小 的盘 区 ，盘 区无矿 柱分 段 凿岩 阶段 空场嗣后充 填法 的缺点 就会减 小 ，优 势就 比较 明 显I 2 ] 。2 - 4盘区 2号勘探线剖 面采 场布置见 图 1 。 ／ } U j 。 店 氍l ． l r _ 口 l 囊 1 ii ， 国 鞠 职，、 l| } 壤 1 j ， l ／ - h -_ ， l 日№l 口t 翦 _ 1口 n． 砒s 生套● I夕 1 删 。 一 ／l rl一，1 ‘I● }／ n ∞ 分蠹 ／ l 八 ， l1 J ． r - 1 童 I 1 m 婚教 儿 l⋯。 _ _ _ 图 1 2 - 4盘 区 2号 勘探 线剖面采场布 置图 由图 1可见 ，2号勘 探线 矿体 的厚 度≤ 2 0 m，矿 体倾 角 3 0 。 ，按照盘 区无矿柱分段凿 岩阶段空场嗣后充填法进 行 收稿 日期 2 0 1 7 一O 1 1 3 作 者简介 雷兵振 1 9 7 6 一 ，男 汉族 ，湖北 孝感人 ，长沙维康 工程技术有 限公 司工程 部经理 。 布置采场 后 ，采 场 高度 约 3 0 m，分 段 只有 1 ～2个采 场 ， 在一步骤采场 回采充填 后 ，进 入二 步骤采 场只 需穿 过一 个 采场充填体 ，有的分段 甚至不 需要 穿过 充填 体 。所 以该 方 案 比较适合此 类型矿体[ 3 ] 。因此 ，在 矿体倾角约 3 O 。 和矿体 厚度≤2 0 m 的情况下 ，矿 山可采 用盘 区无矿 柱分段 凿 岩阶 段空场嗣后充 填采矿法进行 回采 。 2 0 1 7 年第 2 期 雷兵振 等 某铁矿深部采矿方 法优化研 究 1 3 盘 区分 段 凿岩 和 盘 区大 直 径 深 孔 法 的应 用 。在 矿 山前 期 的分析 论 证 中 ，盘 区 分段 凿 岩 阶段 空 场 嗣 后 充 填法 作 为首 先方 案 ，盘 区大 直径 深 孔 阶 段空 场 嗣 后 充填 法作 为 备选 方案 。条 件 不变 时 前 者优 于 后 者 ，但 是 矿体 的赋 存条 件 是变 化 多样 的 ，当采 场 的高 度大 于 3 0 m 时 ， 后者 的优势 逐渐 明显 。为进 一 步 明确 两 个方 案 的 适 用 范 围 ，根 据矿 山实 际情 况 和 国内 同类 型 矿 山 的 中深 孔 和深 孑 L 凿 岩爆 破 的参 数 ，在 采 场 高 度 3 O 、4 O 、5 0 m 三 种 情 况下 见 图 2 ，将 两个 方 案 的凿 岩工 程量 及凿 岩爆 破 效 率进 行 对 比 见 表 1 。 图 2 不 同采场 高度中深孔和深孔布置 图 表 1 不同高度中深孔和深孔布置工程量及凿岩爆破效率表 由表 1可见 ，在 采 场 高度 为 3 0 m 时 ，深 孔 凿 岩 的工 程 量大于 中深孔凿 岩的工 程量 ，深孔 爆效率 小于 中深 孔爆 破 效率 ；在采 场 高度 为 4 0 m 时 ，深孔 凿 岩 的工 程量 与 中 深 孔凿岩 的工程量 相 当，深 孔爆破效 率与 中深 孔爆破 效率 也 相当 ；在 采场 高 度为 5 0 m 时 ，深孑 L 凿 岩 的工 程 量小 于 中深孔凿 岩 的工 程量 ，深 孔 爆破 效 率 大 于 中 深孔 爆 破 效 率 。因此 ，当采场 高度 小 于 4 0 m 时 ，采 用 盘 区分 段 凿 岩 阶段 空场 嗣后 充填 采矿法 回采 比较合 适[ ；当采场高 度大 于 4 0 m 时 ，采用 盘 区大直 径 深孔 阶段 空场 嗣 后 充填 采 矿 法 回采 更佳 。 2 采 场底 部结构 的优化 布置 一 4 2 0 m 中段采 用分 段凿岩 阶段 空场 嗣后 充填 法进 行 回采 ，沿矿体走 向布置 采场 ，采 用堑 沟底 部结 构 出矿 ，采 场底部都会 留有三 角矿 柱损 失 。根 据 4 - 6盘 区剖 面图 进行 布置 ，见 图 3 。 LI j 藤 I ／ 粉 }[] ／ l f 1立嚣 一 3 S 2 ／r ／l 栅 } ／ ＼ ／ ／ 、 ‘ y ●-一 ● 一1 r ， 一、- ，n l l 枣 39 5 ／ ／ 一 I } - 、 r 1 I - I ． 4 O 7 一 l f 1 I 图 3 4 - 6盘 区 采场 堑 沟底 部 结构 出 矿 布 置 图 由图 3可见 ，R 6 5 、P 6 4 、P 6 2采场 的底 部结 构三 角矿 柱大部分为矿体 ，R6 3采场底部 结构 中有一 部分 矿体 和一 部分围岩 。为减少这部 分矿量 的损失 ，需要 对采 场底部 结 构进行优化布置 ，见图 4 。 ／ 骥 一 面 盥 、 U七 蛹 i ／I ／■ ‘ rl n j I H n - 5 m舟 ． ． f 4 ∞ ／l l 3 ”m舟 曩 。 ． } t- 嵋 ． ， ．宴 ． l y 口 L 5 m 舟 爱 ，i l I 图 4 4 - 6盘区采场平底底部结构 出矿布 置图 由图 4可见 ，R 6 5 、P 6 4 、P 6 2采场 采用 平底结 构的 布 置方 式 ；R 6 3采场底部结 构将矿 体部 分 回采 ，围岩部 分继 续 留三角矿柱 。这种布置方式可减 少采场底 部损失率 ，4 - 6 盘 区采场底 部结构优化前后损失贫化率对 比见表 2 。 表 2 4 6盘区采场底部结构优化前后损失贫化率对 比表 由表 2 可见 ，4 - 6盘区采场底部结构优化后采场损失率 由原来 的 1 0 ． 3 下 降到 2 ． 4 ，贫化率由原来的 5 上升 到 7 ，明显减小了损失率。优化后的底部结构结合不同的回 采方式有不 同的形成工 艺 ，主要 包括 ； 浅孔 拉底 配合 中深孔 工 艺方式 。采 准工 程 与盘 区分段凿岩 阶段 空场嗣 后充填 采矿 法相 同。切割 工程 在 切割槽形成 以后 ，采 用 中深 孔钻 机施工 ，在凿岩 巷道 施工 扇形 中深孔 ，扇形 中深孑 L 边 孑 L 角 约 6 。 ；扇形 中深孔施 工完 成后 ，采用浅孔将采 场底部 拉开 ，拉 底时 以凿 岩巷道 作 为 S T1 0 3 o I 8 6 0 善 岩巷遭的出矿主要采用安徽 ． 。 型 中深 孔 采 用 河 北 宣 化 旭 宏 钻 采 机 械 公 兰 8 6 0 m ， 高 2 4 2 o 钻机 ，根据两种设备外形最大 尺 日觅 一 ， 出 产 出 矿 用 尺 理 中深孔钻 机 ， ，根据两种议 笛 ’ 一 2 0 1 7年第 2期 雷兵振 等 某铁矿 深部采矿方法优化研 究 1 5 高 2 4 2 0 mm，确 定 凿 岩 巷 道 的 尺 寸 为 3 5 0 0 mm 3 1 0 0 mm。如果 采用山东临工 井下 轮式装 载机 出矿 ，外形 最大 尺寸宽 2 5 2 0 mm，高 2 9 0 0 mm，确定 出矿 巷道 的 尺 寸 为 3 6 0 0 mm3 5 0 0 mm。 4 中深孔凿岩方式选 择 分段 凿岩阶段空场 嗣后充 填采矿 法 中深 孔 布置一 般采 用上 向扇 形中深孔 ，随着凿 岩设备 的发 展 ，有些 矿 山为 了 节省 开拓工程量采用 了环形 中深孔 ，目前 对这 两种 中深孔 凿岩 方式结合矿 山的实 际情况进 行 比较_ 5 ] 。 上向扇形 中深孔 ，采用 河北 宣化旭 宏钻 采机 械有 限公 司生产的 QG Z 一 8 0型中深 孑 L 钻 机 ，根据 凿岩 设备 的外 形 尺寸确 定凿岩巷 的尺寸 为 3 ． 4 mX 3 ． 1 m，分段高 度确定 为 1 4 m，共分 5个分 段 ，采场 宽度 1 5 m，中深 孔长 度 1 5 m。选 取 6线 勘探 线 剖面 进行 采 场布 置 和 中深 孔 的布 置 ， 见 图 8 。 I r／ ／／ ． 。 ， ／ 1 t1 ． 、 劬 ， _ - I| - 。． ．． 再 ～ 媳 ／ 一 f 一 ／ n 、 ， 啪 图 8 6线勘探线 剖面 采场上向扇形炮孔布置 图 环形 中深孔 ，采用河北宣化恒泰工程机 械有限公司 生产的 S K Z - 1 2 0 A深孑 L 钻机 ，根据凿岩设备的外形尺寸确定凿 岩巷的尺寸为 3 ． 0 mX 3 ． 0 m，分段 高度确定为 2 5 m，共分 3 个分段，采场宽度 1 5 m，上 向孔回采 1 5 m，下向孔回采 1 0 m。 选取 6线勘探线剖面进行采场布置和中深孔的布置，见图 9 。 ＼ j ／ ／ 髦 餮 ； - 1／ 羿 ⋯ ’ ～ ／ ⋯ ， ＼ ／ ⋯ 一 9 0 图 9 6线勘探线剖面 采场环 形炮 孔布置图 5 结语 根据矿 山实际情况 ，在 矿体倾角约 3 o 。 ，矿体厚度≤2 O m 的情 况下 ，采用盘区无矿柱 分段凿 岩阶段 空场嗣 后充 填 采矿法进行 回采为最佳方案 。当采场高度小 4 0 m 时应采用 盘区分段凿岩阶段空场 嗣后充 填采 矿法 回采 ；当采 场高 度 大于 4 0 m 时适 宜采用盘 区大直径深孑 L 阶段空场 嗣后充填 采 矿法 回采 。回采过程 中应结 合矿体 赋存情 况对 盘 区采 场底 部结 构进行优化布 置，尽可能 多的 回收矿 石。在采 场底 部 结构 优化后 ，采场损失率有 明显 的减小 。 矿山应更换井下轮 式装载 机 ，改用 铲运 机 ，以减少 巷 道 断面 ，降低 矿山采切 工程量 ，实现 降本增 效 。由于矿 山 目前处 于改扩建期 间，基 建工程量 较大 ，矿 山应在部 分采 场采 用环形孔凿岩 ，可 减少采切 工程 量 ，使矿 山能 够尽 快 达产 。 参 考 文 献 [ 1 ] 林卫星 ，李建波 ，甯瑜琳 ，等 ．岭南金矿 民采区域 采矿方法 优化研究 E J ] ．有色金属 矿山部分 ，2 0 1 6 2 8 1 1 ． [ 2 ] 胡海波 ．低品位厚大缓倾 斜难采 矿体采矿方法优化研究 [ J ] ． 矿业研究与开发 ，2 0 1 5 8 9 1 l _ [ 3 ] 丁 明福 ．破 碎复 合型 难采 矿体安 全高 效采 矿 方法 优化 研究 E J ] ．有 色金属 矿 山部分 ，2 0 1 5 6 1 O 一1 3 ． [ 4 ] 邓飞 ，胡龙飞 ，朱 明 ，等 ．千 家 坪钒 矿 采矿 方 法优 化 研究 E J ] ． 中国矿业 ，2 0 1 4 2 9 6 1 0 1 ． [ 5 3 李全京 ．李 官集铁矿首 采矿段采矿方 法优化 研究 [ J ] ．现代 矿 、l ，2 0 1 0 9 6 6 6 8 ． Op t i mi z a t i o n S t u d y o n M i n i ng M e t ho d f o r t h e De e p Pa r t o f a Ce r t a i n I r o n 0r e LEI Bi ng z he n ，LEI Da xi ng z 1 ． Ch a n g s h a W e i k a n g En g i n e e r i n g a n d Te c h n o l o g y Co r p o r a t i o n， Ch a n g s h a 4 1 0 0 0 0； 2 ．J i a n g x i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y， Ga n z h o u 3 4 1 0 0 0 ， Ch i n a Abs t r a c tI n or d er t o i mpr ov e t he m i ni ng a nd r e c o ve r y e f f i c i e n c y of t he de e p p ar t o f a c e r t a i n i r on or e a s muc h a s p os s i b l e， t h e p a p e r c o n d u c t s c o mp r e h e n s i v e s t u d y a n d a n a l y s i s o n t h i s mi n e ． Ac c o r d i n g t o t h e o c c u r r e n c e ，c u r r e n t mi n i n g s i t u a t i o n，a n d d e s i g n p a r a m e t e r s o f e a c h b o t t o m s t r u c t u r e o f t h e mi n e ，a n d c o mb i n i n g t h e h e i g h t o f t h e s t o p e ，a n d t h e wo r k a mo u n t o f t h e b o r e h o l e d r i l l i n g ，i t d e t e r m i n e s t O u s e s u b l e v e l o p e n s t o p i n g wi t h s u b s e q u e n t b a c k f i l l i n g wi t h p a n e l s e c t i o n - wi s e d r i l l i n g i f t h e he i ght i s l o we r t ha n 4 0m ；whe n t he he i g ht i s hi ghe r t ha n 40 m ，i t us e s s ubl e ve l op e n s t o pi ng wi t h s ubs e qu e nt ba c k f i l l i ng wi t h p a n e l l a r g e d i a me t e r d e e p h o l e ．W h e n t h e b o t t o m s t r u c t u r e i s o p t i mi z e d． t h e u n d e r c u t t i n g h e i g h t i s 3 ． O ～ 3 ． 5 m．Af t e r f i n a l i z i n g t h e u n d e r c u t t i n g o f t h e s t o p e ，d e e p c o n s t r u c t i o n i s c o n d u c t e d ．Th e o r e r e mo v a l e f f i c i e n c y i s o b v i o u s l y i mp r o v e d ． Ke y wo r d s mi n i n g； b ot t om s t r uc t ur e； o pt i mi z at i o n de s i gn