刘塘坊铁矿采矿生产实践.pdf

S e r i a l No ． 5 5 3 Ma y． 201 5 现代矿业 M0DE RN MI N I NG 总 第 5 5 3 期 2 0 1 5 年 5月第 5期 刘塘坊铁矿采矿生产实践 王 飞 马毅敏 柳志森 洪敦敏 中钢集团安徽刘塘坊矿业有限公司 摘 要介绍 了刘塘坊铁矿在生产 实践中， 根据矿岩 实际稳 固性、 产状 ， 对原设计采矿 方法进 行 了修改与完善 ， 保证 了矿 山由基建期向生产期的平稳过渡， 为矿山达产奠定了基础。 关键词采矿方法基建期矿体开采 刘塘坊铁矿位 于安 徽霍邱县周集镇 ， 处于 “ 合 肥拉张盆地 ” 北西 角 ， 北 邻 “ 淮 南一凤 阳对 冲断层 区” ， 西邻“ 长山褶断隆起” ， 矿床赋存于晚太古界变 质岩系中， 为一沉积变质型磁铁矿矿床 ， 年设计采选 原矿 1 5 0万 t 。矿体厚 度 2～3 0 m， 变化较大 ， 倾 角 0 。 ～ 4 5 。 ， 小倾角矿体较多 ； 矿体分支复合现象严重 。 矿石为石英角闪石磁铁矿 ， 3 矿体为主要开采矿体。 矿体顶底板 围岩为变粒 岩和片麻岩 ， 3 ～ 7 矿体顶 底板围岩为变粒岩 ， 其他矿体 的顶底板围岩为含石 榴子石黑云斜长片麻岩。矿岩稳 固性 大部分较好 ， 局部稳 固性较差。 1 矿体开采 1 ． 1 基建期 3 矿体 开采 西部 3 矿体为基建过程 中最先揭露 的矿体 ， 矿 体平均倾角约 4 5 。 ， 走 向长度约 2 4 0 m， 真厚度 2～ 1 0 m， 矿岩稳 固性均较好。 根据矿岩稳固性及矿体产状 ， 选择平底装矿 留 矿法 J 。矿房沿矿体走 向布置 ， 矿块 长度 4 0 m， 矿 房宽度为矿体厚度， 问柱宽度为 8 m， 间柱中布置人 行井及采场联络道 ， 运输巷布置在矿体上盘 ， 拉底巷 布置矿体下盘 ， 运输巷与拉底巷之间由出矿巷联通 ， 出矿 巷 间距 1 0 m。选 用 C Y E - 2型 电动 铲 运 机 ， 1 ． 7 m 固定式矿车出矿。为提高装车效率， 将铲运 机改装为侧装式 ， 可直接在矿房对应 的运输巷 内装 矿 ， 减少 了铲运机的运距 。浅孔留矿法主要技术经 济指标见表 1 ， 矿体开采布置见图 1 。 表 1 浅 孔留矿法主要技术经济指标 王飞 1 9 8 6 一 ， 男 ， 助理工程师 ， 2 3 7 4 7 1安徽 省六安市霍 邱县 周 集镇 。 A A B B 图 1 平底装矿浅孔 留矿法 1 一人行通风井 ； 2 一联络道； 3 一出矿巷； 4 一运输巷； 5 一崩落矿石 1 ． 2 上向水平分层充填采矿法 一 5 0 0 m中段下盘 3 矿体平均倾角 1 6 。 ～ 4 5 。 ， 走向长度约 3 5 0 m， 真厚度 2～2 2 m， 矿岩稳 固性总 体较好 ， 局部较破碎 。 为基建期采矿需要 ， 此处矿体前期选择 了分段 矿房嗣后充 填采 矿法 引， 采 准布 置为 矿 房长 度 5 0 m， 矿房间留设 5～ 6 m 间柱 ， 在矿体上盘布置运 输巷 、 下盘布置凿岩巷 ， 凿岩巷与运输巷间由出矿巷 联通 ， 出矿巷 间距 1 0 m； 出矿设备选用 C Y E 一 2铲运 机 ， 中孔施工选用 Y G Z 一 9 0钻机 。 由于矿体倾角变 化较大 ， 选择 Y G Z ． 9 0钻机施 工 4 5 。 以上钻孔 ， 造成下盘矿石损失率较高 ， 且部分 地点围岩不稳固， 中深孔爆破后 ， 围岩中的废石塌落 到矿石中， 造成矿石贫化率提高， 为此选改用上向水 平分层充填采矿法_ 4 引。采准布置如下 矿房沿矿体 走 向布置 ， 矿房长度 5 0 m， 矿房间柱宽度 5 6 m； 在 矿体下盘施工分段脉外运输巷 ， 由脉外运输巷向矿 体方向施工坡度为 1 5 ％的下坡采场联络巷 ， 待第一 分层回采结束后 ， 对采场联络巷进行压顶 ， 将采场联 络巷调整为平坡 ， 第二分层 回采结束后 ， 对采场联络 巷进行第二次压顶 ， 采场联络巷调整为上坡 ， 采场内 施工充填回风井。矿体 回采高度根据矿岩稳固性控 制在 5 8 m， 矿体倾角大部分在4 0 。 以下， 由于采场 回采高度不高， 回采下盘时， 崩落的矿石仍能自然流 2 9 总第5 5 3期 现代矿业 2 0 1 5年 5月第5期 下 ， 保证 了矿石回采率。一分层回采结束后 ， 即对矿 房进行充填 ， 充填时控顶高度约 2 1T I ， 以保证下一步 回采时有足够 的爆破 自由空 间。为节省充填成本 ， 缩短采充循环时间 ， 先采用全尾砂充填 ， 待尾砂中水 滤干后进行下一分层采矿 ， 一般 7 d左右 ， 铲运设备 可在充填体上安全运行 。上向水平分层充填采矿法 较好地提高了矿石回采率 ， 降低了矿石贫化率 ， 同时 只需要在首采分层施工切割巷 ， 可有效降低采掘 比， 经济效益较好 ， 但施工人员在采场内施工作业 ， 需要 对采场顶板加强管理， 确保施工安全。两种采矿方 法主要技术经济指标如表 2 。分段矿房嗣后充填采 矿法见图 2 ， 上向水平分层充填见图 3 。 表 2 两种 采矿 法的主要技术经济指标 ～法 车 每 昌 _ 采 矿 方 法 长 度 宽 度 高 度 1 - 能 力 图2 分段矿房嗣后充填采矿法 1 一运输巷 ； 2 一出矿巷 ； ； 3 一凿岩巷 ； 4 一 中深孔 ； ； 5 一 切割井 ； 6 一切割巷 图 3 上 向水 平分层充填采矿法 1 一脉外运输巷 ； 2 一采场联络巷 ； 3 一溜井 ； 4 一充填 回风天井 ； 5 一 回风平巷 ； 6 一穿脉 1 ． 3 4 0 0 m 中段 6盘区下盘 3 矿体开采 一 4 0 0 m中段6 盘区下盘3 矿体平均倾角4 5 。 ， 矿体走向长度约 1 2 0 m， 真厚度约 2 5 IT I ， 矿岩稳 固性 总体较好。 由于刘塘坊铁矿充填站建设较 晚， 为保证采场 衔接正常， 此处矿体前期选用了平底 出矿的留矿法 。 矿房长轴垂直于矿体走向， 长度等于矿体水平厚度， 宽度 1 0 i n ， 回采高度 3 0 m， 矿房间留设 1 0 I I 1 左右 的 间柱 。在间柱中布置运输巷 ， 矿房中布置拉底巷 ， 运 输巷 与 拉 底巷 之 间 由 出矿 巷 连 通 ， 出矿 巷 间距 1 0 m， 同时在矿体上盘布置主运输巷。 3 0 留矿法回采结束后， 根据矿体产状与现有工程 分析 ， 设计上向水平分层充填采矿法对矿房间的间 柱进行回收 ， 分别在 一3 9 2， 一3 7 6 I n分段布置脉外 运输巷 ， 向间柱施工坡度 为 1 4 ％的采场联络巷。矿 柱 回采时 ， 首先对间柱两侧的留矿法空区进行充填 ， 充填体灰砂 比为 1 8 。充填 时需对出矿巷、 人行天 井等进行封堵 ， 防止运输巷被充填体堵塞 ， 爆破时无 爆破 自由空 间。第一 分段 回采在 一4 0 0 IT I 水平 进 行 ， 采场运输巷作为爆破 自由空间， 回采时 由矿体上 盘向矿体下盘进行， 上盘运输巷作为铲运机运矿通 道； 一 3 9 2 ， 一 3 7 6 IT 1 分段矿体回采时由矿体下盘向 矿体上盘进行 ， 采场联络巷作为铲运机运矿通道 ； 间 柱回采时 ， 采场控顶高度在 5～ 6 n l ， 充填后控顶高 度控制在 1 ． 5 m左右， 同时注意观测充填体的强度 ， 确保在回采时充填体不会大面积脱落。也可根据实 际情况， 回采时与充填体接触处适当留设点柱。 留矿法空区充填时 ， 充填体未能与空区结顶 ， 间 柱回采时， 采场顶板充填体均较稳固， 经过分析， 矿 柱回采是在形成的免压拱下进行， 大部分应力传递 到矿体上下盘 ， 减少 了顶板的应力 ， 保证 了顶板的稳 固性。同时， 对采空 区充填较及时 ， 充 填体强度适 当， 有效控制了上下盘围岩及间柱的变形 ， 对矿体的 后续安全开采提供了保证。实施后矿石回收率提高 了 3 0 ％以上 ， 具有 良好的经济效益。其主要技术经 济指标见表 3 。采场布置见图4 。 表3 上向水平分层充填采矿法矿柱 回收主要技术经济指标 A- A B B 图4 浅子 L 留矿与上向水平分层充填组合采矿法 1 一充填体 一步留矿法回采 ； 2 一 采场 间柱 二步上 向分层 回采 ； 3 一崩落矿石； 4 一出矿巷； 5 3 7 6 In 脉外运输巷； 6 3 7 6 m采场联络 巷； 7 3 9 2 r l l 脉外运输巷； 8 3 9 2 I n 采场联络巷； 9 一崩落废石 2 生产能力分析 刘塘坊铁矿原设计生产能力 1 5 0万 t ／ a ， 开采顺 序 由下向上 ， 即由 一5 0 0 i n中段 向 一3 0 0 i n水 平开 采 ， 中间不再布置开采中段。但实际生产勘探发现 ， 矿体走 向长度 变短 ， 变薄 ， 向 一5 0 0 m 中段 以下延 伸 ， 单中段生产能力仅 为 4 05 O万 t 原矿／ a ， 无法 达到设计生产能力。 下转第 9 O页 簌 囵 蕊 苣 总第5 5 3期 现代矿业 2 0 1 5年 5月第 5期 为块状构造 ， 以浸染状为 主， 浸染程度分 为稀 疏浸 染 、 中等浸染 2类。矿石矿物主要为磁铁矿 ， 含少量 钛铁矿 、 黄铁矿、 磁黄铁矿及微量镍黄铁矿、 黄铜矿。 矿石类型主要有斜长岩型、 辉长岩型 ， 其次为辉石闪 长岩型。矿石中磁铁矿产出形式 ①堆晶粒状、 粒状 包含于变辉石 、 辉石及斜长石颗粒 中； ②出溶于斜长 石 、 辉石中； ③以浸染状分布于辉石、 斜长石裂 隙中 或橄榄石蛇纹石化裂隙中； ④后期脉状穿插辉石或 斜长石中。 3找矿标 志 1 岩性标志。望江 山超单元为主要 的赋矿层 位 ， 尤其是该超单元中磁铁矿化蚀变带 内的磁铁矿 化辉长岩和后期侵入的斜长岩脉。 2 构造标志。沿 中细粒辉长岩与 中粒苏长岩 接触带 、 闪长岩接触带发育的 N E E向断裂控制 了太 山庙的铜 、 磁铁矿化蚀变带及矿 化 体 ， 既是含矿 岩浆通道又提供了容矿空间， 矿体受断层控制 明显 。 3 异常标志。区内主要矿石矿物为磁铁 矿 ， 其次为少量黄铜矿 ， 矿体所产生 的物探高精度磁异 常、 化探原生晕异 常对成 矿具有一定 的指示作 用 ； X C - 3 高精度磁异常和以钒、 钛、 铜、 钴、 镍、 金元素为 主的 S - 2 5 水系沉积物组合异常是区内找矿标志。 4 蚀变标 志。主要蚀变特征 为磁铁 矿化、 赤 铁矿化 、 褐铁矿化、 黄铁矿化、 碳酸盐化 ， 局部黄铜矿 化 、 孔雀石化 ； 围岩蚀变有绿帘石化 、 高岭土化 、 绿泥 石化、 蛇纹石化。 4 结论 1 矿区岩性均属于基性岩． 超基性岩类 ， 与基 性岩- 超基性岩相关 的矿种有 c u 、 N i 、 C r 、 T i 、 F e等， 存在产生铜 、 镍 、 磁铁矿床的可能性较大。 2 矿 区 1 2 5 0 0 0水系沉积物测量成果现实 ， N i 、 c u 、 C 0 、 A u 、 A s 、 s b异 常套合 性好 ， 并 有一定 规 模 ， 地表已发现铜镍矿体 ， 存在寻找铜镍矿床的有利 地质条件。 3 矿区高精度磁异常较好 ， 异常 中心明显 ， 强 度高 ， 梯度变化大， 且地表 已发现多条磁体矿体 ， 存 在寻找磁铁矿床的有利条件 。由于多金属硫化物易 于氧化 、 溶解 和淋失 ， 因此氧化露头 中金属 如铜 、 镍 、 钴 、 钼 、 铀等 含 量会 降低 ， 地表见 铜镍矿 化 体、 磁铁矿 化 体及其较强的硫化物， 预测深部可 能存在 品位较高的铜镍矿 、 磁铁矿。矿 区可能存在 岩浆晚期贯人型磁铁矿、 岩浆结晶分异型铁矿和热 液改造型铜镍矿 3种矿床 。 4 太 山庙地区岩体物化探异常较好 、 地 表矿 化信息明显， 经过钻孔深部验证， 铜矿 化 体、 磁铁 矿体 M F e - 2 深部均有延伸， 因此， 该地区中一 南部 岩相带中具有寻找铜、 镍 、 磁铁等矿种的潜力 。 参考文献 [ 1 ] 苏犁． 中国中西部几个新元古代镁铁 、 超镁铁 岩体研 究及 对 R o d i n i a 超大陆裂解事件的制约[ D ] ． 西安 西北大学， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 巩志超 ， 黄延弼， 任 有祥 ， 等． 陕南洋县一西 乡一 南郑 一带含 铁 基性岩体地质矿 化特 征及 今后 找矿 意 见 [ J ] ．地质 与矿 产 ， 1 9 7 3 1 1 - 1 5 ． [ 3 ] 孙静 ， 杜维河， 王德 忠， 等． 河北承德 大庙黑 山钒钛磁铁 矿体 矿床地质特征与成因探讨 [ J ] ．地 质学报 ， 2 0 0 9， 8 3 9 1 3 4 5 - 1 3 6 2． 收稿 日期 2 0 1 4 ． 1 1 - 0 6 上接第 3 O页 经研究论证 ， 决定采用多中段同时施工 ， 即前期 由 一 5 0 0 ， 一 4 0 0 m 中段 同时采矿 。随着工程推进 ， 于 2 0 1 4年在 一 4 4 2 m分段开始采矿 ， 2 0 1 5年开始 一 5 0 0 m中段 以下采准工程布置 ， 经过合理的采场 衔接 、 精心的生产组织 ， 该矿已于 2 0 1 4年完成原矿 产量 1 2 0万 t ， 有效控制了采矿成本 的提高， 确保 了 公司的平稳运行。 3 结语 目 前刘塘坊铁矿大部分矿体采用上向水平充填 采矿法开采， 有效提高了矿石回采率， 降低了贫化 率 ， 同时该采矿方法采切 比较低 ， 采矿成本较低 ， 经 济效益较好 ， 对矿柱 的回收 ， 也有 良好的效果。同时 采用多分段同时采矿 ， 保证了矿山的生产能力 ， 减少 了资源的浪费， 确保了企业的平稳运行。 对于新建矿山与复杂难采矿体， 应根据矿山实 际设计采矿方法 ， 将标准采矿方法与矿山实 际相结 合 ， 并对其进行相应的革新完善 ， 使其更适宜矿山实 际 。 参考文献 [ 1 ] 解世 俊． 金属 矿 床 地 下开 采 [ M] ．北京 台金 工 业 出版 社 ， 1 9 9 3． [ 2 ] 胡 际平． 国外缓倾 陡 中厚矿体采矿方法的新发展 ． [ J ] ． 化工矿 山技 术， 1 9 8 9， 1 8 1 7 - 1 0 ． [ 3 ] 潘长 甲． 关于缓倾斜 厚大矿体采矿 方法的探讨 [ J ] ． 金 属矿 山， 2 0 0 1 4 1 9 - 2 1 ． [ 4 ] 王运敏． 现代采矿手册[ M] ． 北京 冶金 工业出版社 ， 2 0 1 2 ． [ 5 ] 新 编矿 山采矿设计手册编委 会． 新编矿 山采矿 设计手册 [ M] ． 徐州 中国矿 业大学出版社 ， 2 0 0 7 ． 收稿 日期 2 0 1 5 - 2 1 6