浅谈大红山二期采矿方法.pdf

2 0 0 5年 8月 第 3 4卷第 4期 总第 1 9 3期 云 南 冶 金 YUNNAN MEr A L LU RGY Au g ． 2 0 0 5 V 0 1 ． 3 4 ． No ． 4 S u m 1 9 3 浅谈 大红 山二期采矿方法 吕振 江 玉溪矿业有限公司，云南玉溪6 5 3 1 0 0 摘要 针对 大红山矿深部高温缓倾斜 中厚 多层 的矿体 特点 ，立 足引进 大型无 轨设 备 ，在总结 一期 生产 的 基础上，以降低采切比、提高采场生产能力 、缩短回采周期、降低损失贫化率为出发点，提出大红山二期采矿 方法 的思路 。 关键 词 难 采 ；无轨设备 ；高效 ；安全 ；混合充填 中图分类号 T D 8 5 文献标识 码 A 文章 编号 1 0 0 6 0 3 0 8 2 0 0 5 0 4 0 0 4 4 0 6 l r e l i mi n a r y I i s e u s s i o n o n M i n i n g M e t h o d f o r t h e S eco n d P h a s e P r o j e c t o f O a h o n g s h a n Mi n e I _ a Z h e n g j i a n g Y u x i M i n i n g I n d u s t r y C o ．L t d ． ，Y u x i ，Y u n n a n 6 5 3 1 0 0 ，C h i n a T ACFA i m e d a t t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f I a h ∞g s h a n D e lx it s u c h a s h i g h t e u r p e r a t u r e i n d e e p d e p t h ，g e n t l y i n c l i n e d o r e b e d ， in c d i u m t h i c k n e s s o f s e a m a n d mu l t i l a y e r ，t h e l a r g e一 ,8 1 e t r a c k l e s s e q u i p me n t i s a p p l ie d t o r e d u c e mi n i n gc u t r a t i o ，i n c r e a s e p ro d u c t i o n c a p a c i f y，r e d u c e o p e r a t i n g c y c l e ，a n d r e d u c et h e d i l u t io n a n dl o s s o f 0 ． KEY W ORDS tr o u b l e a r e a；t r a c k l e s s e q u i p me n t ；h i g h e ff i c ie n c y ；s a f e t y；mi x e dfi l l i n g 1 前言 2 国内外技术发展现状水平和发展趋势 大红山铜 矿属深部 高温缓倾斜 中厚 多层 的矿 体 ，该类型矿体 的开采在国内外均属难采矿体。 目 前一期生产采用的底盘漏斗空场法 ，存在着采切工 程量大 、采场生产能力低 、回采周期长 、贫化损失 率高 、出矿效率低等 问题 。二期的补探资料显示 ， 矿体 --期工程开采矿段 有变贫变薄的趋势 ，层 间矿脉分枝复合 、尖灭再现 ，矿体 变化 更加复杂 ， 回采技术难度进一步增大 。因此在二期工程引进大 型无轨 自行设备 ，采用斜坡道无轨开拓方案 ，彻底 革新采矿方法，是确保二期工程实现顺利达产并取 得 良好经济效益的必经之路 。 收稿 日期 2 0 0 50 52 5 作者简 介 吕振 江 1 9 6 4一 ，男 ，云南禄 丰人 ，采矿 工程师。 综观国内外采矿发展 的趋势 ，未来地下采矿将 向生产规模大型化 、采掘过程连续化和作业全盘机 械化 的方 向发展 ，并逐步过渡到生产 自动监控 、无 线 电通讯调度和电脑管理 ，这些特征构成 了现代化 矿山的新模式 。因此 ，引进高效率的无轨 自行设备 是我 国采矿发展的必然趋势。我国的一些大型和新 型矿山 ，都使用了大型无轨 自行设备进行采矿。如 凡 口铅锌矿随着采矿方法 的变更 ，由 V C R法所使 用 的深孔凿岩钻机和铲运机 ，到为上向分层胶结充 填法而进 口的价值上百万元的液压凿岩台车 ，提高 了凿岩效率并通过增加炮孔密度 ，降低 了落矿过程 中的大块率，充分发挥了铲运机的出矿效率 ，矿房 维普资讯 吕振 江浅谈大红山二期采矿方法 生产能力空前提高；原 中国有色金属总公司重点建 设的安庆铜矿从 国外购进了多台大型潜孔钻机和铲 运机等先进设备 ，采用 1 2 0 m超 高 中段开采 ，创造 了较传统矿山企业高得多的劳动生产率。除上述矿 山外我 国的焦家金矿 、新城金矿 、金川二矿区 、大 厂铜坑锡矿 、开阳磷矿 、梅山铁矿等许多大型矿 山 都试验研究并成功应用了盘区机械化采矿 ，为大红 山铜矿深部矿体 二期工程 采矿方法研究提供 了 一 定的可资借鉴经验 ，在大红山这样的多层缓倾斜 中厚矿体实施盘 区机械化开采技术 、形成一种或多 种与大红山矿床采矿技术 条件相适应的大规模高效 率低成本安全的采矿新方法是可行的。 3 机械化盘区分段空场法嗣后充填采矿法 根据大红山二期探矿资料揭露的矿体的赋存情 况 ，笔者认为矿体大致可分为三种类型 一是矿体 赋存稳定厚度大品位高的富矿体 ；二是 由多条层间 夹层废石较薄的分枝矿体组成 的矿体 ；三是 由单条 矿脉组成的厚度小于 5 m的缓倾斜薄矿体。根据这 三种不 同的矿体类 型笔者建 议采取 如下 的 回采方 案对于矿体赋存稳定厚度大品位高的富矿体采用 机械化盘 区分段 空场法 嗣后 尾砂或 废石 充填采矿 法 ；对于由多条层间夹层废石较薄的分枝矿体组成 的矿体 ，先将成组的矿体进行二次圈定使复杂矿体 简单化 ，再采用机械化盘区分段空场法嗣后尾砂或 废石充填采矿法回采 ；如果矿体是 由单条矿脉组成 的厚度小于 5 m的缓倾斜薄矿体采用普通房柱法或 机械化房柱采矿法开采。 本文 以大 红 山铜 矿深 部 二期 工程 5 05 4 剖面 5 0 0 5 5 0 m高程的 I 3 矿段为例阐述机械化盘区 分段空场法嗣后尾砂或废石充填采矿法。该方法重 点解决的问题是 采 空 区暴 露面积 与空 区顶板 管 理 ；缓倾斜采场内崩落矿与抛掷爆破力或机械外力 进行采场运搬 ；多层缓倾斜组合矿体开采各层矿体 之间的相互影响及回采关系和回采顺序 。 3 ． 1 开采范 围 本方案 开 采 的范 围是 5 0 05 5 0 m 高程 之 间 ， B 5 0一B 5 4勘 探 线 范 围 内 的 I 3矿体 ，X2 3 0 0 2 4 4 0， Y 6 8 2 06 9 2 0。 3 ． 2 矿体 的特征 矿体 主要产于磁铁钠长石黑云片岩 ，其次为石 榴黑云片岩 顶部 、磁铁黑云变钠质凝灰岩 ，边 部 4 8线 顶 板 为大 理石 含 矿。含 矿 层厚 l 5 3 5 m，铜矿化不均匀 ，品位变化大 ，根据现行工 业 指标 ，按 单工 程平 均 品位 圈出 2 4层表 内铜 矿 富矿和贫 矿 沿走 向 、倾 向具有 分枝复 合特征 ， 并且有沿倾向向下 ，沿走向 N W，矿体有变薄变贫 的趋势 ，矿体平均倾角 2 3 。 。 3 ． 3回采方 案 根据该矿段待采矿的地质情况及技术条件 ，采 用沿走 向布置回采矿房 ，堑沟受矿分段空场 回采 嗣 后尾砂与废石混合 充填无轨机械化采矿技术方案。 3 ． 4 盘 区结构 尺 寸 如图 l 所示 ，盘 区沿走 向长 以 B 5 0一B 5 4勘探 线剖面为界 ，走 向长 1 0 0 m。勘探线两翼 分别 留盘 区矿柱 5 m，盘区内实际 回采矿体沿走 向长为 9 5 m。 沿倾斜方 向，根据矿体的具体赋存状态以 F 。 一 断层 为界 ，分两个矿房 。上下矿房之 间留有宽为 4 m的 沿走向的分隔矿柱 ，这样布置的目的在于最大 限度 地控制矿房的跨度 ，有利于回采结束后采空区顶板 的稳定 。试验盘 区沿矿 体倾 斜长 5 0 m 平均 ，盘 区内待采矿体倾斜 长 4 5 m。F 。 一 断层上盘矿房平均 宽 2 0 ． O m；下盘矿房平均宽 2 0 ． O m。 3 ． 5 主要 采切 工 程布 置 根据矿体所处 的空间位置 ，将 回采范围内的矿 体划分为两个矿房 ，分别设置两 个出矿运输水平 ， 如图 2及 图 3所示 。F I 一 8 断 层 上盘 矿房 1号矿 房 该矿房 内有两层矿体 ，上层矿体平均厚 1 8 m， 下层矿体平均厚 4 ． 5 m，中间夹石平均厚 7 m，若将 上下两层矿体与中间夹石混采则混入废石量大 ，矿 石贫化大 ，经济效益差。因此 ，必考虑分采。上层 矿体较厚宜采用无轨机械化开采 ，下层矿体较薄且 上下层矿体相距较远宜采用浅孔房柱法无轨机械化 开采。 l 号矿房 内布置的主要的采切工程有 ① 盘区 斜坡道 ；②出矿运输平巷；③装矿进路 ；④凿岩巷 道 ；⑤溜矿井联络道 ；⑥溜矿井 ；⑦切割横巷 ；⑧ 切割天井 ；⑨充填联络巷道 ；⑩充填 回风井。F 。 一 8 断层下盘矿房 2号矿房 该矿房 内矿体 平均真 厚度 1 4 m，矿体赋存稳定 ，倾角厚度变化不大。由 5 1 2水平开始掘进斜坡联络道 ，经过 出矿运输平巷 后掘进盘区斜坡道到达 5 2 2水平。主要的采切工程 有 ①盘 区斜坡 道；② 出矿 运输平 巷 ；③装矿 进 路 ；④凿岩巷道 ；⑤溜矿井联络道；⑥溜矿井 ；⑦ 切割横巷 ；⑧切割天井 ；⑨充填联络巷道 ；⑩充填 回风井 。 45 维普资讯 维普资讯 吕振 江浅谈 大红 山二期采矿方法 图 3 出矿输 运水 平工 F i g． 3 Or e d r a wi n g t r a n s p o r t a t i o n L ev e l 2 3 ． 6 采切 工 程施工 中的安全 措 施及 巷道 支 护方式 本方案主要 的采准工程均布置在矿体 的下盘 ， 下盘岩石主要为中厚至厚层状的磁铁黑云变钠质凝 灰岩，局部夹 磁铁黑 云片岩 ，岩 石稳 固性差 。因 此 ，布置在矿体下盘的采准工程均需进行支护。一 般平巷在无构造破坏或无与其它巷道交叉 的部位采 用锚杆支护 ，锚杆 间距 1 ． 0 m，两排锚 杆之间的距 离 1 ． 2 m。在有地质构造破坏 ，掘进巷道 穿过断层 或节理裂隙发育的地段除采用锚杆支护外还应增加 喷射混凝土支护 ，此处安装锚杆的 网度为 1 ． 0 m 1 ． 0 m，喷射混凝土厚度 5 c m。两条或三条巷道 的交 叉 口附近除采用锚杆支护外也应适 当增加喷射混凝 土支护 ，喷 射混 凝 土厚度 5 c m，锚 杆 的安装 网度 1 ． 0 m1 ． 0 m。受 矿堑沟底部 与装矿进路 形成 的三 角形岩体 ，受切割力大，强度降低 ，为确保此处三 角岩体 的稳定 ，在装矿进路掘进到与凿岩巷道贯穿 前 4 ． 0 m处停止掘进 ，待采场崩矿作业 完成后再掘 通余下 的巷道 ，两巷道的交叉 口处应加强支护 ，设 计安装锚杆网度 1 ． 0 m1 ． 0 m，加金属 网，喷射混 凝土厚度 1 , 0 c m。 3 ． 7 回采 工艺 切割拉槽 切割槽布置在矿房沿走向的正中央 B 5 2 勘探线剖面位置 ，切割槽宽 4 ． 0 m，切割横巷道 规格 4 ． 0 m3 ． 6 m，长 为矿房宽度 ，切割天井 与该 剖面位置的充填 回风井重合 ，天井 的下段 5 1 2 水 平至矿房顶板 作为切割天井 ，规格 4 ． 0 m3 ． 0 m， 上段作为充填 回风井 ，规格 1 ． 8 m1 ． 8 m。采用一 次凿岩分段崩矿形成切割天井和充填回风井 ，这样 可充分发挥进 口凿岩台车的良好性能提高天井的成 井速度。切割槽施工时，采用 S i m b H 1 3 5 4凿岩台车 在切割横巷内凿上 向平行深孑 L ，孑 L 径 7 6 m m，排距 W1 ． 0～1 ． 2 m，孑 L 间距 a 1 ． 0～1 ． 2 m，装药时 以 堑沟底部线为界按不同深度装药 ，切割槽爆破时以 切割天井为 自由面两侧 向天井方 向分排微差起爆 ， 以形成具有堑沟底部结构的切割槽 ，与此 同时切割 槽两侧各有一排崩矿炮孑 L 跟随起爆 ，为下一步的崩 矿提供 一 个 较 大 的 自由空 间 ，切 割槽 的总 宽 达 7 ． 0 m，1 矿房切割槽形成的爆破指 向比为 1 9 ． 7 ％， 2 矿房切割槽形成 的爆破指向比为 2 0 ． 1 ％。 矿房落矿 采用 S i m b a H1 3 5 4凿 岩台车在凿 岩 巷道内凿上向扇形深孑 L ，孑 L 径 7 6 m m，排间距 w 1 ． 4～1 ． 6 m，孑 L 底距 a 2 ． 5～3 ． 0 m，整个矿房分三 4 7 维普资讯 2 0 0 5年 8月 第 3 4卷第 4期 总第 1 9 3 期 云 南 冶 金 YUNNAN MET AL L U RCY A u g ． 2 0 0 5 v 0 1 ． 3 4 ． N o ． 4 S u m 1 9 3 次崩矿完成 ，第一次崩矿由布置在矿房 中部的切割 槽开始 ，两侧 向中间崩 落，每次崩矿总宽度 3 0 m， 两侧各崩矿 1 5 m。第二次 、第三次崩矿应在矿房 内 矿石基本出完后进行 。切割槽 的形成和矿房落矿均 采用粒状硝铵炸药 ，非电微差复式起爆。 采场出矿 崩落 的矿石 采用 T o R o 4 0 0 E型 电动 铲运机 ，进入装矿进路铲装矿石 ，经分段运输平巷 运往出矿联道卸入矿石溜井 ，下放到 4 8 5 m运输平 巷装入 4 m 3 矿车运往中段溜井卸矿 。为减小和控制 贫化 ，各进路开始出矿时按情况可将装矿进路 口堑 沟底部的废石适度分出，分出量可通过生产实践摸 索掌握。 大块处理 出矿过程中的大块 ，原则上在出矿 进路内进行二次破碎 ，大块 由铲运机集 中到固定装 矿进路 内，由液压破碎机直接破碎或采用浅孔爆破 破碎 ，采用浅孔 爆破 时必须在 末班 人员撤 出后进 行 。 3 ． 8 充填 废石不 出坑不但可以节省提升运输费用而且是 良好 的充填材料 ，矿房出矿完毕即可进入充填 的准 备工作 ，对各装矿进路 、盘区内与相邻盘区连通 的 集矿堑沟巷道进行密闭与脱水设施的埋设 ，密闭墙 的设置以尽量靠近空区为宜 ，为减少充填溢水 中的 细泥对分段运输平巷的污染 ，可考虑在装矿进路建 筑小矮墙形成沉砂池 ，以沉淀溢流细泥 ，采场充填 时应先以井下废石充填并要尽可能地多充废石 ，以 改善滤水脱水较果 ，掘进废石最大限度充填后 ，再 进行尾砂充填。1 矿房充填废石 可 由专 门的充填 回风平巷将废石 卸入充填 回风井 到采空 区；2 矿 房顶板围岩的高程与充填回风平巷相同，无法形成 废石卸载系统 ，但 充填 回风井可贯通采空 区顶板 ， 废石可直接运进采空区充填 。 3 ． 9 有关技术和经济指标 表 1 机械 化开采盘 区主要技 术经济指标表 T a b ．1 M a j o r t e c h n i c a l e c o n o m i t a l i n d e x e s o f me c h a n i z e d mi n i n g p e n e l s 维普资讯 吕振江浅谈大红山二期采矿方法 4 结论 1 经过详细的技术经济分析 笔者认 为，在现 有技术经济条件下 ，大红山铜矿的缓倾斜 中厚矿体 采用沿走向布置矿房 的分段空场 回采嗣后尾砂 与废 石混合充填采矿法在经济上合理 采矿直接成本低 于 4 5 元／ t 技术 上可行 采切工程布置简 单施工 方便 ，回采作业简单可靠 。 2 采用的大盘 区小分段 的盘区结构参 数是合 理的，它具有矿房跨度小顶板相对较安全 ，装矿点 多便于充分发挥铲运机效率的优点 。实际施工设计 中铲运机的运距控制在 1 2 0 m的有效运输距范围内， 按铲运机 的出矿 能力矿房生 产能力可达 1 0 0 0～1 2 0 0 t ／ d。 3 推荐的采矿方法利用进 口凿岩 台车 的优 良 性能 ，进行一次性打眼分段崩落形成切割天井的方 法掘进效率高生产作业安全 ；利用装药台车的 良好 性能 ，控制炮孑 L 的装药位置实现控段爆破 ，可达到 在形成切割槽的同时 ，仍保 留堑沟受矿的底部结构 形式 ，以减少出矿损失。 4 本采矿方 案采取 了尾砂与废石混合充填 的 形式 ，首先尽量充填废石这样既可减少废石的提升 去输量节省提升运输费用又可提高充填体的透水性 和充填体强度。 49 维普资讯