矽卡岩型厚大钨矿开采现状及发展趋势.pdf

第 2 2卷第 3期 2 0 1 3年 9月 矿 冶 MI NI NG ＆ MET ALL URGY Vo 1 ． 2 2，No ． 3 S e p t e mb e r 2 01 3 文章编号 1 0 0 5 7 8 5 4 I 2 0 1 3 0 3 0 0 1 7 0 4 矽卡岩型厚大钨矿开采现状及发展趋势 胡建军 余 斌 郑 磊 龙 涛 1 ．北京矿冶研 究总院 ， 北京 1 0 0 1 6 0 ； 2 ．中国黄金集 团公司， 北京 1 0 0 0 1 1 摘 要 介绍了我国主要矽卡岩型钨矿山现状， 综述了矽卡岩型钨矿山的典型采矿方法， 分析了矽卡 岩型厚大钨矿采矿 的发展趋势 ， 对我 国矽卡岩型厚大钨矿 的开采有一定的启发 、 借鉴意义。 关 键 词 矽卡岩型钨矿 ； 采矿方法 ；发展趋势 中图分 类号 T D 8 6 4 文献标 志码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 - 7 8 5 4 ． 2 0 1 3 ． 0 3 ． 0 0 4 CURRENT S I TUATI ON AND DEVELOPMENT TREND OF M I NI NG I N L ARGE S KARN． TYPE TUNGS TEN MI NES HU J i a n - j u n Y U B i n Z HE NG L e i L O NG T a o 1 ． B e ij i n g G e n e r a l R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Mi n i n g Me t a l l u r g y ， B e n g 1 0 0 1 6 0 ， C h i n a ； 2 ． C h i n a N a t i o n a l G o l d G r o u p C o r p o r a t i o n ， B e ij i n g 1 0 0 0 1 1 ， C h i n a ABSTRACT Th i s pa p e r i n t r o d u c e s t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f Ch i n a’S ma i n l a r g e t u n g s t e n mi n e s o f s k a r n t y p e， s u mma r i z e s t h e t y pi c a l mi ni ng me t ho ds u s e d i n t h e s e mi ne s，a nd a n a l y s e s t he d e v e l o p me n t t r e n d o f mi n i n g i n l a r g e s k a r n t y p e t u n g s t e n mi ne s， p r o v i d i ng u s e f ul i n f o r ma t i o n f o r t he d e v e l o pme nt o f mi n i n g me t h o d s for l a r g e s k a r n t y pe t u ng s t e n d e p o s i t s i n Chi na ． KEY W ORDSs k a r n- t y p e t u ng s t e n mi n e；mi n i n g me t h o d；d e v e l o p me n t t r e n d 北京矿冶研究总院于 2 0 0 9 --2 0 1 0年进行 了钨 矿山的调查研究 ， 此次调研深入江西、 广东及湖南的 多家企业进行 了实地考察 、 调研 ， 获取了大量一手资 料 ， 对我 国钨 矿采 矿 技 术 及 装 备水 平 现 状 有 了较 全 面 的 了解 。 1 我 国主要矽 卡岩型钨矿 山概 况 矽卡岩型白钨矿矿床是 目前世界上最重要的钨 矿类 型 ， 矿 石多 以浸 染粒 状发 育 于碳 酸盐 岩 中 ， 品位 较低 ， 矿化较均匀。主要含钨矿物为 白钨矿 ， 常伴生 有 钼 、 铜 、 铋 等 ； 非金 属矿 物有 方解 石 、 萤石 、 石 榴石 、 透 辉石 、 云母 等 。 。 矽卡岩型 白钨矿矿床的一个突出特点是矿石储 量集中， 往往形成大型矿 区， 我国具有代表性的矿床 收稿 日期 2 0 1 2 1 0 1 9 作者 简介 胡 建军 ， 硕士 ， 主要从事采 矿工程 相关研究 。 主要有 江西省修水香炉山白钨矿床、 湖南新 田岭白 钨矿床、 湖南柿竹园钨 钼铋 矿床等 。中国主要矽 卡岩 型钨 矿 山情 况 见表 1 。 2 矽卡岩型厚 大钨矿 典型采矿 方法 现以湖南柿竹园有色金属有限责任公司柿竹园 矿区、 湖南有色新 田岭钨业有 限责任公司新 田岭钨 矿区一矿段为代表， 介绍 目前矽卡岩型厚大钨矿典 型采 矿方 法 。 2 ． 1连 续 阶段 崩 落法 柿竹园多金属矿床为一大型接触交代矽卡岩矿 床 ， 工业 类型属 云英 岩矽卡 岩复 合型 钨多金 属矿 床 。矿体大透镜体产出 ， 厚度大， 矿化强 ， 连续稳 定 。平 均 品位 钨 0 ． 4 3 8 ％ ， 钼 0 ． 0 9 4 ％ ， 铋 0 ． 1 4 7 ％ 。 其 中核 心部 位长 宽 3 1 5 m3 1 3 m 范 围为 全 矿 床 品 位 最 高 的 富 矿 体 ，平 均 品 位 钨 0 ． 5 3 8 ％ ， 钼 0 ． 1 1 6 ％， 铋 0 ． 1 7 7 ％。矿体赋存 于花 岗岩与 中、 上 1 8 矿 冶 泥盆统 灰 岩接触 带 附 近 的矽 卡 岩 、 大 理 岩 中 。矿石 岩性 为云英 岩 网脉 矽 卡岩 ， 缓 倾 斜 产 出 ， 倾 向南 东 ， 倾角一 般 为 5 。～2 0 。 ， 局 部 3 0 。 。顶 板 和 东 、 南 侧 面 围岩 为云英 岩 网脉矽 卡岩和 矽卡岩 ， 底板 和西 、 北侧 面 围 岩 为 花 岗 岩 。 矿 岩 坚 固 ， 抗 压 强 度 8 0 ． 9～ 1 3 8 ． 2 MP a ，f 8～1 4， 含硫 量 仅 1 ． 1 9 ％ ， 无 自燃 、 结 块性 ， 矿 岩 整 体 稳 固性 好 ， 可 崩 性 差 。矿 区地 形 陡 峭， 大气降雨很快排人甘港河 。矿床为弱含裂隙水 岩体 ， 矿体 与甘港河 之 间有花 岗岩 隔水层 ， 富矿 段开 采标 高位 于侵蚀 基准 面 之 上 ， 所 以矿 区水 文地 质 简 单， 对 开采影 响很 小 。 表 1 中国主要矽 卡岩型钨矿 山概况 Ta bl e 1 Ge n e r a l i n f o r ma t i o n o f Chi na’ s ma i n s c h e e l i t e mi n e s 茶陵锡 田锡钨矿 篓 麓 雾 毳 3 估计 06 钨 0 锡资源量为末生产 ， 茶陵锡 田锡钨矿 矿 、磁黄铁矿 、 毒砂 ； 非金属矿物为萤石 、 方解 ⋯ ⋯ ～⋯ ⋯～ 末生产 未 J 石 、 石英 、 黑云母 、 石榴子石 、 长石及其他矽卡 鉴 于柿 竹 园 白钨 混 合 型 多金 属 矿 体 为 低 品位 极厚大矿体 的特点 ， 本着安全 、 经济、 高效的原则 ， 采 用 了连续 阶段 崩 落 法 进 行 开 采 。矿 床 开 拓 现 为平 窿一 斜坡 道一 溜井开 拓 。矿 区采 用上 下分 区抽 出式 通 风系统 。 采区构成要素和底部结构 矿房垂直盘区走 向 布置， 阶段高度为 6 8 m； 一个盘区划分为 9个矿块， 矿 块走 向东 西 ， 矿柱 长 6 4 m， 宽 1 5 m， 中 间采 空 矿房 宽 2 0 1T I ， 阶段高 6 8 m， 分段高 1 1 m。底部结构采用 电耙 道漏 斗式 结构 ， 为 堑 沟进 路 式 平底 结 构 、 双 侧 进 路 。采 准切 割 工 作 的顺 序 为 矿 房 端 部一 切 割 天井一切割横巷一上向扇形平行炮孔。 回采 工 艺 矿 柱 回采 时 ， 4 9 0～ 5 5 8 m 各 分 层 凿 岩采 用 Y Q Z 一 9 0型凿岩 机 在分 段 凿 岩平 巷 和漏 斗 颈 钻凿 上 向扇 形 中 深孔 ， 孔 径 6 5～8 0 m n a ， 孔 底 距 2 ． 0～ 3 ． 0 m， 排 距 1 ． 4～1 ． 8 m， 排 面 与矿 柱 自由 而 平行 ， 第一 排孔 临 近爆 破 自由面 ， 孔 底 距 适 当加 密 。 5 5 8 m 以上 矿体 凿 岩 采 用 Y Q 一 1 0 0潜 孔 钻 机 在 凿 岩 硐室 中钻 凿水平 环形 中深 孔 ， 孑 L 径 1 0 0～1 1 0 m n l ， 孔底 距 3 ． 0～4 ． 0 m， 排距 2 ． 5～3 ． 0 m， 近 自由 而排 的孔 底 距 适 当 加 密 。B Q F 一 1 0 0型 装 药 器 装 散 状 炸 药 ， 非 电毫秒雷 管 微 差起 爆 。 大功 率 电耙 扒 矿 至 采 场 溜井 ， 通过振 动放 矿机放 矿 至汽车 运至 主溜井 ， 或 者 用 S T 3 ． 5铲 运机 直接 运至 主} 留 井 。 凿岩设备 矿柱回采 时， 凿岩设备采用 Y G Z 一 9 0 型钻 机在 凿岩巷 道 凿 上 向扇 形 炮 孔 ； 顶板 矿 段 采 胡建军等 矽卡岩型厚大钨矿开采现状及发展趋势 1 9 时 ， 采 用 Y Q ． 1 0 0型 潜 孑 L 钻 机 在 凿 岩 硐 室 内 凿 水 平 扇形炮孑 L ； 平巷 、 斜坡道掘进工作面采用 7 6 5 5凿岩 机 ； 天井掘 进 工作 面配 Y S P - 4 5凿岩 机 。 采 矿地 压 管 理及 采 空 区处 理 由于柿 竹 园 多 金 属矿床工程地质条件好 ， 矿岩稳 固， 矿柱 回采后顶板 不一定 冒落 。在开采范围矿岩稳 固性差、 离地表最 近的西北部开始 回采 ， 初期在 5 8 0 m水平 以上布置 2层 6 0 0 l lq 、 6 2 0 m水平 强制放顶工程 ， 层间距为 2 0 m， 采用药室爆破强制崩落的方案 ， 崩落矿柱水平 中深孑 L 控制范围以上的 2 5～ 3 5 m厚的 Ⅱ矿带矿岩 ， 形成崩落采矿法初始缓冲覆盖层。之后在回采其余 矿柱的同时， 在开采范围周边诱导崩落平巷内， 用 中 深孔或药室诱导爆破 ， 使采场顶部矿岩适当地破裂 ， 并使之在一定时间内 自然崩落， 覆盖在回采崩落 的 矿 石 之上 ， 形成 矿柱 回采 所需 的安 全覆 盖层 ， 隔 离顶 部矿岩 冒落对矿柱采矿作业面的影响。 为保证 顶板 的 自然 冒落 ， 在 6 2 0 m 和 6 5 0 m 采 区岩石 移动 界 限 以外 设 置安全 监 测和 实施 割帮放 顶 巷 道 的永 久联 络道 。 采矿 方 法 主 要技 术 经 济 指标 采 场 生 产 能力 为 9 0 0～1 0 0 0 t ／ d ； 矿石损失率 1 8 ％ ； 矿石贫化率 1 3 ％ ； 采切 比 1 5 ． 3 m ／ k t 。 2 ． 2中深 孔房 柱 法 新 田岭 钨 矿 矿 区矿 床 类 型属 矽 卡 岩 型 ， 一矿 段 内共 有矿 体 1 3个 ， 其 中 I 矿带 5个 ， Ⅱ矿带 5个 ， Ⅲ 矿带 3个 ， 其 中Ⅱ。 是该矿段最主要的矿体 。 Ⅱ 矿体产于花 岗岩与石磴子段灰岩 的接触带 上 ， 受花 岗岩 体东 部 凹陷带 的控 制 。其走 向近 于 S N 向， 控制长度 约为 1 6 0 0 m， 沿倾 向控制长度一般 在 1 9 0～6 3 5 m。矿体呈大的透镜体产 出， 矿体厚度变 化 大但其 连 续性 尚好 。 矿区岩溶洼地、 漏斗、 溶洞发育 ， 属裂隙 一岩溶 充水型矿床 ， 水文地质条件为中等 一简单类型； 矿体 产于花 岗岩与石磴子段灰岩的接触带上 ， 受花 岗岩 体 东部 凹陷带 的控 制 。一般 工 程 地 质 条 件 良好 ， 大 部分坑道不需要支护。总的来说 ， 工程地质条件属 简 单 一中等类 型 ， 矿 岩稳 固性 较好 。 矿体呈大的透镜体产出 ， 各工程之 间矿体厚度 相差悬殊 ， 变化极大 ， 矿体厚度变化大但其连续性 尚 好 ， 矿体最大厚度 7 3 ． 8 9 m， 最小厚度 1 ． 3 2 m， 平均 厚度 1 2 ． 0 m， 矿体倾角 1 0 。～ 4 0 。 。 根据矿体的赋存条件 ， 选用的采矿方法为中深 孔 房 柱采 矿法 。 矿块构成要素 矿块沿走 向布置 ， 一般 宽 8 0～ 1 0 0 m， 长为矿 体斜长 ， 顶部 留 3～ 4 m 宽的连续顶 柱 ， 矿块 沿 走 向 划 分 4～5个 采 场 ， 采 场 宽 1 8～2 0 m， 其中矿房净宽 1 4～1 6 m， 矿柱 4 m 4～ 4 ． 5 m或 3 ． 5 5 6 m， 矿 柱 间距 8～1 0 m。 采切 工程 采 切 工 程 主要 包 括 沿 脉 运输 平 巷 、 人 行材 料通 风天 井 及 联 络道 、 溜矿 井 、 凿 岩 上 山 、 凿 岩 横 巷 、 切 割 平 巷 、 联 络 平 巷 、 电耙 硐 室 、 切 割 天 井 等 。沿矿体走向距矿体底板垂距 6 m左右掘沿脉运 输 平巷 ， 在沿 脉运 输平 巷 内矿块按 5 0～ 6 0 m 间距上 掘溜矿井、 人行材料通风天井及联络道至矿体内， 在 矿体内沿矿体走 向和倾 向低于矿体底板 0 ． 8～1 ． 2 m 位置 掘凿 岩上 山 、 切 割平 巷 、 联 络平 巷 、 电耙硐 室 ， 最后掘切割天井 。因矿岩稳 固性较好 ， 采切工程基 本不支护 ， 局部欠稳 固地段 ， 采用 C 2 0喷射混凝土 5 0～1 0 0 mm厚 支 护 。主 要 掘 进 设 备 包 括 Y T 2 7型 和 Y S P 4 5型 凿 岩 机 ， z - 3 0型 电动 装 岩 机 ， P 一 3 0 B耙 岩 机 、 2 D P J 一 3 0电 耙 、 J K 5 8 ． 1 N o 4 、 J K 5 8 1 N o 4 ． 5局 部 通 风 机等 。 回采工艺及设备 工作面沿逆倾斜方 向推进 ， 在 工作面 推进 的过程 中， 同步形 成矿 柱。凿 岩选用 Y G Z ． 9 0凿岩机配 T J 一 2 5型 园盘 凿岩台架。使用镶 Y G 一 1 5型合金柱齿状钎头或十字形钎头， 直径 5 5 6 0 m m。凿 岩参 数 最 小抵抗 线 1 ． 2～1 ． 4 m， 孔 底距 1 ． 8～2 ． 0 m。 每 个 凿 岩 台 架 配 一 台 J F H 1 ／ 2 4气 动 绞车， 帮助移动和固定 台架 。每采场配一 台 Y S P 4 5 型凿岩机辅助钻凿个别边孔。爆破选用黏性粒状氨 油炸药 ， 使用 F Z Y 1 0 0型风动装药器装药 ， 起爆药包 用非电毫秒微差雷管起爆。出矿选用 2 D P J 一 3 0型耙 矿 绞 车配 0 ． 6 m 耙 斗运 搬 。为 了 工人 不 进 入 采 空 区或缩小工人进入采空区范围， 使用湘 S D一 6型号射 绳枪将钢丝绳拉过采空区。 采场通风 新鲜风流从人行材料通风天井、 凿岩 上 山 、 人行通 风 上 山进 入 采 场 ， 冲洗 工作 面 后 ， 经 矿 块顶柱 内出口或另一侧人行通风上山回至上中段 回 风平 巷 。每 次 爆 破 后 ， 采 场 内 采 用 J K 5 8 ． 1 N o 4 ． 0或 J K 5 8 - 1 N o 4 ． 5局 扇加强 通风 。 矿柱 回采 及采 空 区处 理 为保证 回采 安全 ， 除 间 柱隔一采一外 ， 其余矿柱均留作永久性矿柱支撑顶 板 ， 暂不回收， 采空区用掘进废石或尾砂进行充填。 必要时对顶板局部地段实施锚杆加固。 采矿方 法 主要技 术经 济指 标 矿房 生产 能力 2 0 0～ 2 5 0 t ／ d ； 矿石贫化率 1 0 ％ ～1 2 ％ ； 矿石损失率 1 5 ％ ～ 2 0 ％ ； 采切 比 6 2 ． 2 m ／ k t 。 矿 冶 3 矽卡岩型厚 大钨矿开采发展趋 势 随着 大 型矽 卡 岩 型厚 大钨 矿 的发现 与 开 发 ， 并 伴随采矿技术装备水平 的不断进步， 笔者认为， 这一 类型 钨矿 山 的开 采将 向 以下 方 向发展 1 工 艺技术 的不 断改进 工艺 技术 的改进 是科 技水平 提高 及社会 进步 的 产物 ， 同时也是 与 开 采对 象 匹 配 适应 的选 择 。矽 卡 岩 型厚大 钨 矿 可 以采 用 崩 落 法 等 大 规 模 的 开 采 方 法 ， 而不 必沿用 通 常黑钨矿 的浅 孔 留矿等采 矿方 法 。 而同为崩落法 ， 以柿竹园为例 ， 也经历 了由分段凿岩 阶段崩落法到连续 阶段崩落法 的改进， 这一改进便 大大地提高了劳动生产率。同时， 随着 国家对矿产 资源控制的日益加强、 矿产资源价值 的不断提高， 以 及 环境 、 安全 等 问题 的 日益 凸显 ， 充 填采 矿法 的应用 比例逐 渐提 高 ， 这 种 采矿 方 法 在 资源 的有 效 回收及 安全 、 环保 等方 面优势 显著 ， 矽 卡岩 型钨 矿 的开采也 应逐渐 加 大该种采 矿方 法 的应用 。 除了采矿方法， 在具体的采矿技术方面 ， 应积极 推广精细控制爆破及束状孔等高效爆破方法 ， 研究 并不断改进锚杆及喷锚 网等柔性支护技术 ； 露天开 采方 面应 深化研 究 陡 帮开 采 工 艺 ， 推广 连 续 一半 连 续 开采工 艺 。 2 装 备水平 的不 断提 升 装备水平的提升是技术进步的支柱， 也是提高 资源利用率、 实现高效开采 的必要手段。装备水平 的提升 主要表 现为设 备 的大 型化和智 能化 。 设 备 的大 型 化可 以发挥 大 型 矿 山 的优 势 ， 提 高 产 量及 经济 效 益 。 目前 露 天 矿 的 电 铲 可 以 达 到 4 0 ～ 5 0 m 的斗 容 ， 而 与之 对 应 的矿 用 卡 车 也 已达 到 了 4 0 0～ 5 0 0 t 的载 重能力 。 机 械 制 造工 艺及 信 息 技术 的发展 ， 使 设 备 的 自 动化 到智能 化水平 不 断提 升 ， 智 能化 的好 处 首先 是 提高效率 ， 如矿山自动调度系统等 ， 可充分发挥设备 的潜 能 ， 最 大 限度 的减 少设备 的闲置与无 用功 ； 同时 设备的智能化可 以推动工艺水平 的提高 ， 如电脑版 的凿岩台车， 其精确的炮孔开凿 ， 是实现精细爆破的 有力 支撑 ； 再者 ， 设备 的智 能化也 是改 变矿 山安全状 况的保障， 如遥控铲运机甚至中控 台控制 的铲装设 备 ， 可改变作业人员直接暴露在放矿顶板下的局面。 3 安全 防 护的不 断完善 安全防护的完善是矿山持续发展的必要条件。 目前 正在建 设 的矿 山安 全避 险六 大系统 是 安伞 防护 的重 要手段 ， 矽 卡岩 型 厚 大钨 矿 的 开 采也 应 建 设 六 大系 统并不 断进 行完 善 。矿 山安 全避 险六 大系统 包 括 监 测监 控系 统 、 井下 人 员 定位 系统 、 井下 紧 急 避 险 系统 、 矿 井压 风 自救 系统 、 矿井 供水施 救 系统和 矿 井通 信联 络系 统 。六 大 系统 的建设 及 应 用 ， 有 利 于 正 常生产 期 的矿 山管 理 ， 一 旦发 生意外 ， 将会 成 为井 下人 员 的救命 稻草 。 4 设计 手段 的不 断优 化 设计 是实 现矿 山开采 优化 的关键 环节 。 日前 的 矿山设计 已由以往的手工绘图计算发展到了矿业软 件 综 合 应 用 的 阶 段 。 从 国 外 的 S u r p a c 、 D a t a m i n e 、 Mi c r o mi n e 到 近几年 国 内发展 起 来 的 3 D Mi n e和 D i mi n e ， 已广泛 应 用 于矿 业 设计 领 域 。 这些 矿 业 软 件 的应用 ， 不但 能 实 现 地 质 储 量 计 算 、 矿 体 罔 定 及 优 化 、 露 天境界设 计 等 工 作 ， 还 能用 来 进 行爆 破 设 计 、 采剥计 划制 定 等 ， 甚 至 可 以 与 F L A C等 数值 计 算 软 件相结合 ， 进行采矿工艺优化等研究。 4 结 语 随着 采选科 学技术 的不 断发 展 ， 并 随着新 Ⅲ岭 、 瑶 岗仙 和衡 阳远 景等 大型 钨矿床 的开 发 ， 可 以预 见 ， 未来 矽卡 岩型钨 矿 的 开采 将 向大规 模 、 高效 率 及低 贫损 方 向发展 ， 并逐 渐成 长为钨矿 供 给的 主力 ， 为社 会发 展服 务 。 参 考文 献 [ 1 ]李俊 萌 ．中 国钨矿 资 源浅析 [ J ] ．中国钨 、 I ， 2 0 0 9 ， 2 4 6 9 1 3 ． [ 2 ]祁水连 ， 侯春华 ．我 国钨资源 利用情 况分析 [ J ] ．叶 1 国 国土资源经济 ， 2 0 1 1 ， 2 4 1 0 2 4 2 7 ． [ 3 ]张涛 ， 吴艳 ， 张德会 ， 等 ．浅析我 国钨矿开发利用过程 【1 l 存在 的问题与对 策 [ J ] ．资源 与产 业 ， 2 0 0 9 ， 1 1 5 7 9 - 81 ． [ 4 ]李爱 兵 ， 周爱民 ， 尹彦波 ， 等 ．柿竹园多金属矿 J术群 空区 条件 下的 崩落 特 性研 究 [ J ] ．岩石 力 学 与 工 程学 报 ， 2 0 0 8， 2 7 1 1 2 2 3 4 2 2 4 3 ． 5 ]袁节平 ， 宋嘉栋 ， 欧任泽 ， 等 ． 地下 中深孔大规模爆 破的 研究与实践[ J ] ． 矿业研究 与开发 ， 2 0 0 8 ， 2 8 1 7 6 8 O ． [ 6 ]石求志 ， 李春 ， 兰晓平 ， 等 ．预切 顶中深孑 L 房柱 法在香炉 山钨矿的应用 [ J ] ．中国钨业 ， 2 0 1 1 ， 2 6 3 6 - 9 ， 1 8 ． [ 7 ]王运敏 ， 黄礼富 ．现代金属矿采矿 技术发展趋势 『 C] ／ ／ 2 0 0 8 年全 国采矿技术高峰论坛论文集 ． 2 0 0 8 7 - 1 0 ．