浅孔房柱采矿法在妙石矿的应用.pdf

2 0 1 1 年 6月 四 川有 色金属 S i c h u a n No n f e r r o u s M e t a l s 7 文章编号 1 0 0 6 4 0 7 9 2 0 1 1 0 2 0 0 0 7 0 4 浅孔房柱采矿法在妙石矿的应用 石乃敏 广 西现代 职业技 术学 院 ，广西 河池 5 4 7 0 0 0 摘要 介绍了浅孔房柱采矿法在妙石矿应用中的矿块布置、结构参数、采准切割工程、回 采工艺、矿柱回采和采场顶板管理与维护工作，分析 了在该矿实际应 用中存在 问题 ，探讨 了 进一步提 高应 用效果的措施。 关键词 薄矿体；采矿方法；浅孔房枉法 中图分类号 T D8 5 3 ． 3 2 2 文献标识码 A Ap p l i c a t i o n o f t h e s ha l l o w- h o l e r o o m- p i l l a r mi n i n g me t h o d i n M i a o s h i M i n e S HI Na i mi n r G u a n g x i Mo d e r n P o l y t e c h n i c C o l l e g e ， He c h i 5 4 7 0 0 0 ，C h i n a Abs t r a c t Thi s p a p e r i n t r o du c e s t h e a pp l i c a t i o n o f t h e s ha l l o w- h o l e r o o m- p i l l a r mi n i n g me t h o d i n Mi a o s h i Mi n e o n i t s l a y o u t o f o r e b l o c k s ，s t r u c t u r a l p a r a me t e r s ，e n g i n e e r i n g o f d e v e l o p me n t a n d c u t t i n g ,p i l l a r r e c o v e r y , ma n a g e me n t a n d ma i n t e n a n c e o f s t o p e r o o I t a l s o a n a l y z e s t h e p r o b l e ms i n p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n i n t h e mi n e ． Th e n t h e me a s u r e s o f i mp r o v i n g a p pl i c a t i o n e ffi c i e n c y h a s b e e n o f f e r e d ． Ke y wo r d s t h i n o r e b o d y ； mi n i n g me t h o d ； s h a l l o w - h o l e r o o m- p i l l a r mi n i n g me t h o d 浅孔房柱采矿法用于开采矿 岩稳 固的水平和缓 倾斜薄矿体 ，具有采 准切 割工程量小 、工作组织简 单 、 坑木消耗少、 通风 良好等优点 ， 其对开采技术水 平要求不高， 采矿设备投入少 ， 生产成本较低 J 。因此 国内矿山企业 ，尤其是小型矿山企业大量使用该方 法采矿 ，广西化达锌业股 份有限公司妙石矿 也是如 此。 该矿 已应用浅孔房柱法安全开采多年 ， 取得 了较 好的经济效益和较丰富的实践经验。 1妙石矿概况 广西化达锌业 股份 有限公司妙石矿位 于河池市 环江县川山镇 ， 是一采选联合企业 。该 矿于 1 9 9 8年 开始采 矿 ， 已采 出矿石约 1 8万 吨 ， 目前 矿 山每天 出 矿 1 5 0 ． - , 2 0 0吨 ， 选 矿厂处理原 矿能力 1 5 0 t ／ d 。矿 山采 用平窿一斜井开拓， 阶段高度为 3 0 m。 已开拓有 1 斜 井和 2 斜井 ， 开拓、 提升、 运输 、 通风、 排水等生产系 统都 已形成 。 矿区出露地层有上泥盆统 榴江组 和 中泥盆统东 岗岭组上段地层， 各地层之间均为整合接触。 矿区主 要构造 为北北 东向 ， 由褶皱和断裂组成 。 褶皱是位于 下巴背斜核部相继产生的次一级褶皱，断裂主要发 育有北北东断裂破碎带 。矿区 内尚未发现岩 浆岩活 动。矿区围岩蚀变主要有 白云岩化 、 黄铁矿化等 。 矿区内共有铅锌矿体 9 个 ，主要产于东岗岭组上段 顶部灰色 、 浅灰色厚层致 密块 状 白云岩或浅灰 、 灰 白 作者简介 石乃敏 1 9 6 5 ，男，广西河池人 ，学士，工程师，讲师，主要从事采矿工程专业的教学和科研工作 。 8 浅孔房柱采矿法在妙石矿的应用 第 2期 色粗粒 白云岩中 ，其次在 东岗岭组上 段中厚 层细晶 白云岩中也见有铅锌矿体产 出。 矿体均呈似层状 、 透 镜 状产 出 ， 矿体产状与 围岩产状基本 一致 ， 并 与围岩 同步褶皱 ， 矿体倾向南东， 倾角 1 3 。 - 3 0 。 。 2 矿床开采技术条件 矿区从南到北有 7 4 、 8 0 、 8 2 、 8 4 、 8 6 、 9 0号 6条勘 探线控制矿体 ，妙石矿开采范围为 7 4 - 8 2勘探线控 制了的Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅶ号矿体北东面部分的矿体 ， 其分布 的主要特征见表 1 。 表 1矿 体特征 表 T a b l e 1 t a b l e o f o r e b o d y c h a r a c t e r i s t i c s 矿体 倾角 长度 斜深 平均 平均 品位 号 走向 倾向 厚度 ／ 度 ／ m ／ m P b Z n ／ m - Ⅱ 1 5 1 9 8 3 0 6 ． 6 5 ． 1 4 ． 1 北 北 南 东 Ⅲ 1 5 2 3 5 6 5 2 ．7 9 1 ． 5 3 ． 1 东 东 Ⅶ 2 7 l 7 0 1 0 0 2 ． 6 4 3 ． 7 5 ． 8 矿体顶 、 底板围岩以灰岩 、 硅质岩为主， 岩石 比 较坚硬 ， f 6 1 2 ， 裂隙不甚发育， 稳固性较好， 开采时 一 般不需支护， 但局部强烈破碎地段稳固性较差 ， 开 采时需支护 。围岩松散系数为 1 ． 6 0 ， 体重为 2 ． 7 9 m 。 矿体埋藏深度为 1 5 0 - - O m。矿体较稳 固， 矿石 f - 8 ～ 1 2 。 矿石 自然安息角为 4 0 。 ， 松散系数为 1 ． 6 0 ， 体重 为 2 ． 8 1 m 。 矿体与围岩界线清楚 ， 矿岩无 自燃性 和结块 性 ， 地表允许崩落。 矿体位 于当地侵基准 面以下 ， 地表地势较陡 ， 地 下水 、 岩溶不太发育， 水文地质条件比较简单。 3 采矿方法 根据矿体赋存条件以及矿山开采技术条件下， 可采用的采矿方法有房柱法和全面法。全面法 大多 矿 山不 留间柱 ，可多回收矿石 ，但在 2 O世纪 9 O年 代 ， 由于 民窿无序开 采 ， 在矿 区 内形成许 多采 空区 ， 有些采空区已自然冒落 ，但仍有多个采空区处于空 场状态 ， 且空区暴露面积有了一定规模 ， 对井下生产 安全构成威胁， 为确保回采安全， 采用房柱法采矿。 3 ． 1 矿块布置及构成 要素 矿房长轴沿矿体倾斜布置， 沿走向每隔 4 0 - - 8 0 m 留一带状连续矿柱将阶段划分成采区， 每个采区用 不连续的隔离矿柱划分成 4 矿块。矿块布置及采 矿方法结构如图 1 所示， 构成要素见表 2 。 ． 】二 ，，，} 箍 5 -醺k 糯d h 井 嚣凳 厂 [ ] Ⅲ 匮豇三 匿 歪 ] ； 一 ● 鲮 车 孔 I 【 图 1 浅孔房柱采矿法示意图 F i g u r e 1 d i a g r a mf o r t h es h a l l o h o l e r o o m - -p i l l a r me t h o d 表 2 房柱采矿法中采场结构参数表 ／ h l Ta b l e 2 t a bl e o f s t o p e s t r u c t u r e p a r a me t e r s wi t h t h e s h a l l o w- h o l e r o o m- p i l l a r me t h o d ／ m 阶段 采 区 矿房 矿块 矿房 房 间 顶底 矿柱 采区间 矿柱 高度 长度 布置 长度 宽度 矿柱 柱厚 间距 宽度 沿矿体 3 0 4 0 - 8 0 5 0 1 0 -1 2 3 - 4 4 - 5 8 4 - 6 倾斜 3 ． 2 采准、 切割工作 中段运输巷道布置在矿体的下盘， 在运输巷边上 沿矿房中心线掘放矿溜井 ； 在矿房 下部 的顶底柱内掘 进电耙硐室； 沿矿房中心线并紧贴矿体底板向上掘进 上山， 以利行人、 通风和运搬设备材料， 并作为回采时 的自由面； 在矿房的顶部掘进联络平巷作为相邻矿房 的通道， 作为采场安全出口、 回风通道等。 3 _ 3 落矿 矿房采准 、切割工程完成后 ， 。 自下而上进行 回 采。根据矿体厚度的不同， 回采方式可分为二种 当 矿体厚度小于 3 m时， 一次采全厚； 当矿体厚度大于 3 m时 ， 进行分层 回采 ， 先采拉底层 ， 后采挑顶层因 。采 拉底层与一次采全厚工艺、 设备均相同。 一 次采全厚时， 从切割平巷开始， 沿矿房全宽以 第 2期 浅孔房柱采矿法在妙石矿的应用 9 直线工作面或阶梯工作面逆倾斜推进。用 Y rr _ 2 4打 平行 于切 割上 山的炮 眼 ，炮 眼排距 0 ．6 -- 0 ． 8 m，间距 1 ． 2 m， 孔径 4 0 - - 4 2 m m， 孔深 2 ．0 m左右 。 分层 回采 时 ，先用与一次采全厚 的方法在矿房 底部拉底。整个矿房拉底结束后 ， 用 Y S P - 4 5型凿岩 机挑顶 ， 回采上部矿石 。挑顶炮 孑 L 排距 0 ． 8 ～ l m， 间距 1 ． 2 ～ 1 ．4 m， 孔深 2 ． 0 m左右 。 当矿体厚度小 于 5 m时 ， 挑 顶一次完成； 矿体厚度超过 5 m时， 则以2 ．5 m高度向 上梯段分层 挑顶 ，并将靠近工作 面附近 的采下 矿石 局部留矿， 以便作为向上回采的工作平台。 当工作面推进至矿柱位置时，在矿房两侧用浅 眼爆破的方法切 出设计要求 的矿柱 。 3 _ 4 出矿 矿 房采 下 的矿石 用 2 D P J 一 1 3型 电耙将 矿 石 耙 入溜井 ， 采用人工 控制漏斗 闸板 放矿装车 ， 在运 输平 巷装车运走 。 3 ． 5 采场通风 凿岩爆矿后， 需进行半个小时左右的通风。 新鲜 风流 由脉外运输巷道流人 ， 经行 人天井 、 矿房下 部边 界 切割平 巷进人 工作面 ， 污风从 采场 中心 的上山 、 矿 房顶部联络道排至中段专用回风道，进入总回风系 统排 出地表 。 3 ． 6 矿柱 回采及安全监测 如果矿房出矿结束后 ， 空区顶板稳固， 无地压明 显 ， 矿石价值高 ， 在保证安全的前提下， 可酌情对部 分大的矿柱进行剥采 ，留 O2 ． 5 m 的点柱和宽 2 m 的 间柱支撑顶板 ， 以确保回采工作面的安全。 矿柱剥采 过程，由专职安全员做好空区顶板和地压的监测工 作 ， 观察采场顶板及周边岩体变形情况， 发现有异常 现象， 如顶板开裂、 位移和大面积垮顶垮帮 ， 立即停 止所有作业 ， 撤离现场 ， 防止 因发 生 冒顶 和地压事故 而造成人员伤亡既 。 3 ． 7 采场顶板 管理与维护 为保证采矿作 业安全 ， 加强采场顶板 管理 ， 严格 控制炮眼方向和爆破用药量，尽量避免爆破对顶板 的破 坏 ； 对 顶板不 稳 固的采场组 织专人负 责检查 ， 处 理松石 、 浮石 时 ， 要 有 良好 照 明 ， 且停 止其 它作 业 。 该 矿山铅锌矿体 的直接 顶板 主要是灰岩 、 硅质 岩 ， 岩 石较坚硬 ， 结构 较完 整 ， 构 造裂 隙不太发 育 ， 稳 固性 较好 ， 在 施工 中 ， 顶板 爆露 面积在 控制 范围 内 ， 一般 不会 出现顶板 冒落现象 ，局部 破碎地段顶板不稳 固 的 ， 采用楔缝或锚杆支护 ， 锚杆长度 1 I Y I ， 支护 网度 1 l m或 l x 0 ． 8 m。实践证明， 使用锚杆作为一种维护顶 板 的措施 ， 是行之有效 的[5 1 。 3 ． 8 空区处理 矿体赋存范围内， 地表允许陷落， 采空区又有间 隔矿柱支撑且 空区不连续 。因此 ， 回采空区一般 不作 处理 ，但坑内废石可尽量用于充填关键区段的采空 区 ， 以减 少废 石的提升运输 ， 并起 到支护采空 区减小 地压危害的作用。中段回采结束后， 应及时充填或封 闭采空 区 ， 以确保安全 。 3 ． 9 主要技 术经济指标 采矿 主要技术经济指标如表 3 所示 。 表 3采矿主要技术经济指标 Ta b l e 3 ma i n t e c hn i ca l a n d e c o n o mi c i nd e x e s i n mi ni ng 序号 项 目 单位 指标 l 矿块 生产 能力 t ／ d 3 5 2 凿 岩 台效 m／ 台 班 1 9 3 损失率 ％ 1 0 4 贫化率 ％ 8 5 采 切 比 m／ k t 1 1 6 炸 药 k g ／ t O _ 3 8 7 雷 管 发／ t l 8 导爆管 n l ， t O ． 4 9 钎子钢 k g ／ t 0 ．O 3 1 0 合金片 g ／ t 1 l 1 坑 木 m3 ／ k t 1 4 评价分析 房柱 采矿法是开采水平及缓倾且 矿岩稳固矿床 最有效的方法之一 ， 在国内外矿山应用都很普遍， 其 具 有采 准切割工作量小 ； 回采 工序与工作组织 简单 ； 工作面通 风 良好 ， 作业 条件 较好 ； 坑 木 消耗少 ， 采 矿 直接成本较低等优点 。但 普通房柱采矿法在 应用 中 也还存 在以下 问题[6 t 1 0 浅孔房柱采矿法在妙石矿的应用 第 2期 1 矿石损失。虽然在施工过程中尽可能留品位 低 的矿石作为矿柱 ，但现场根据实际情况也 留有矿 石品位较高的矿柱 ，这些矿柱绝大部分短时间内尚 未进行回收， 因此 ， 造成这部分矿柱的损失。 2 矿石贫化。在施工过程中， 局部地方会造成 顶板塌方， 矿石贫化率增加。 3 生产能力低。由于矿体薄， 单个矿房的生产 能力较小 。 4 部分未塌落的采空区不能进行处理， 安全隐 患较大。 5 电耙搬运矿石工作间断 、 钢绳磨损大 、 电能 消耗多、 劳动效率低、 有效耙运距离短。 5今后应加强的工作 浅孔房柱法在妙石矿已应用多年 ，也取得了一 定经验 ， 但今后还需加强以下几个方面的工作 1 不断总结顶板管理经验 ， 采用科学的地压监 测监控手段 ， 确保采矿工作安全。 2 加强对盘区点柱、 壁柱和顶底柱的回采研究 工 作 ， 优化矿块 尺寸 ， 减少矿 柱数量 和尺寸 ， 进 一步 降低损失率。 3 采取多种多样护顶措施， 为矿柱的回收创造 条件。 4 加强施工指导和生产管理， 提高矿块的开采 ．夺 ． 强度 ， 缩短 回采周期 。 5 研究改进电耙出矿技术 ，如增大耙斗容积 ， 以提高耙运矿石量， 同时可以耙运大块度矿石 ， 从而 提高生产效率。 6结语 妙石矿结合 自身的实际条件，长期采用浅孔房 柱法开采 ， 积累了较丰富的采矿实践经验， 矿山企业 在安全生产的同时， 降低了矿块回采的损失率、 贫化 率和采矿成本， 提高了矿产资源的利用率 ， 也取得了 较好的经济效果。 参考文献 [ 1 ]1 解世俊． 金属矿床地下开采 f M 】 ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 9 3． [ 2 ] 陈国山． 金属矿地下开采呻 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 8 ． f 3 ] 吴连方． 段村一雷沟铝土矿开采方案探讨 采矿技术 ， 2 0 1 0 , 1 0 6 6 - 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