上向分层进路充填采矿法在木利锑矿的应用.pdf

第 2 7卷 第 5期 2 0 1 1 年 9月 昆明冶金高等专科学校学报 J o u r n a l o f K u n mi n g Me t a l l u r g y C o l l e g e Vo 1 ． 2 7 No ． 5 S e p．2 0 1 1 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 0 4 7 9 ． 2 0 1 1 ． 0 5 ． 0 0 2 上向分层进路充填采矿法在木利锑矿的应用 林友 ，况世华 ，王育军 ，尤本勇 1 ．昆明冶金高等专科学校 矿业学院，云南 昆明 6 5 0 0 3 3 ； 2 ．昆明赛特拉矿山工程设计有限公司，云南 昆明 6 5 0 0 1 1 摘要 采用分层崩落法对木利锑矿主矿体进行回采，存在地表陷落、机械化程度低、贫化率较大、通风条件差和 坑木消耗大等问题。针对以上问题，设计采用了上向分层进路充填采矿法对主矿体进行回采，并在矿山进行了采 矿实践，结果表明该采矿方法可克服以上缺点，获得 了较好的经济效益，对同类矿山的生产具有一定的指导意义。 关键词进路充填；采矿方法；分层崩落；矿体 中图分类号T D 8 6 4 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 0 4 7 9一 2 0 1 1 0 5一 O O O 70 3 Ap p l i c a t i o n o f Up wa r d La y e r Fi l l i n g M e t h o d i n M u l i An t i mo n y M i n e L I N Y o u ，K U AN G S h i h u a ，WA N G Y u j u n ，Y OU B e n y o n g 1 ．F a e u h y o f M i n i n g I n d u s t r y ，K u n m i n g Me t a l l u r g y C o l l e g e ，K u n mi n g 6 5 0 0 3 3 ，C h i n a ； 2 ．K u n m i n g S e t e l a Mi n i n g E n g i n e e r i n g D e s i g n C o ．L t d ． ，K u n m i n g 6 5 0 0 1 1 ，C h i n a Ab s t r a c t W h e n u s i n g s t r a t i fie d c a v i n g t O e x t r a c t t h e ma i n o r e b o d y i n Mu l i An t i mo n y Mi n e，p r o b l e ms a s s ur f a c e f a l l ，l o w l e v e l o f me c ha n i z a t i o n，hi g h di l u t i o n r a t e，p o o r v e n t i l a t i o n a n d l a r g e t i mb e r c o n s u mp t i o n ma y o c c u r ．T o s o l v e t h e s e p r o b l e ms ，a n e w d e s i g n o f u p wa r d l a y e r fi l l i n g me t h o d wa s a d o p t e d ．Mi n i n g p r a c t i c e s ho we d t ha t t h e me t h o d o v e r c a me t h o s e s h o r t c o mi n g s a n d o b t a i ne d b e t t e r e c o n o mi c b e n e fit s ．I t i s o f g r e a t s i g n i fic a nc e t o t h e p r o d u c t i o n o f o t he r s i mi l a r mi n e s ． Ke y wor dse n t r a n c e fil l i n g；mi ni ng me t h o d；s t r a t i fie d c a v i n g；o r e bo d y 木利锑矿工业矿体产于木利背斜北西段 F 1～F 4之 间的背斜构造 中，锑矿床的形成和产出受地层 、 构造、岩性诸因素的严格控制。I 号主矿体走向 N 3 5～ 7 0 。 W，与背斜褶皱轴向相同，矿体倾角在背斜北 东翼为 5 2 ～ 8 8 。 ；南西翼 1 5 ～ 6 2 。 。赋存标高范围7 6 4 8 3 2 m，垂高6 8 m；走向长1 3 9 7 m，矿体平均厚 度 7 ． 9 m；最大厚度在背斜顶部附近，平均为 l 0 ． 5 m；最薄部位为背斜北东翼平均 6 ． 5 m，背斜南西翼 平均6 ． 7 1 m。矿体地表有建筑设施及生活区。矿体顶板岩性为黑色 一 灰色，风化后呈褐黄色、灰绿色 页岩，中下部夹钙质页岩及薄层状灰岩透镜体为含矿层底板，节理发育，为破碎的岩石，岩土物理力学 性质较差。底板岩性上部为浅灰色 。深灰色生物灰岩 ，有时夹泥灰岩 、页岩 ；中下部为中厚层至薄层状 灰岩夹页岩 、钙质页岩、炭质页岩 ，为较破碎 的岩石。根据矿山多年生产实践经验 ，矿层顶板稳 固性较 差 ，易产生塌陷、冒顶现象 ，地下水静水压力极小 ，矿区工程地质条件属 中等类型。 矿山原采矿方案采用分层崩落法对 I 号主矿体进行回采。存在的主要问题有矿体上部有建筑设施 及生活区，地表崩落会带来一系列不利条件；生产能力低下，劳动生产率低⋯，采场出矿能力不足 4 0 t ／ d ；机械化程度低 ，不 能采 用装运机等机械设备 出矿 ，工人劳动强度大 ；回采工作面为独头工作 收稿 日期 2 0 1 1 0 7一 o 4 基金项目昆明冶金高等专科学校立项课题云南木利锑业有限公司木利锑矿矿产资源综合利用研究 0 8 B 0 0 3 。 作者简介 林友 1 9 8 1 一 ， 男，贵州遵义人， 讲师，工学硕士，主要从事金属矿开采技术与安全技术及管理专业的教 学与科研工作。 8 昆明冶金高等专科学校学报 2 0 1 1 年 9月 面 ，通风条件较差 ；管理不善 ，矿石贫化较大 ，增加 了选矿成本 ；木材消耗量极大 ，同时采用坑木支护 和木质假顶时，容易发生火灾。针对木利锑矿的矿体赋存情况及内外部开发条件，综合考虑矿山生产现 状 ，作者对矿 区 I 号主矿体进行了采矿方法设计研究 ，采用上 向分层进路充填采矿法取代原分层崩落采 矿法 ，克服了原采矿方法 的大部分缺点。 1 采矿方法设计 1 ． 1主要采矿工艺 由于锑矿属保护性开采矿种 ，矿山地表有建筑设施及生活区 ，为避免矿山开采造成的岩体移动及滚 石对建筑物及生活区职工造成危害及安全事故，矿山原采用的分层崩落法已停止使用，设计采用上向分 层进路充填采矿法 ，其主要生产工艺如下 1 为适应矿体呈背斜产出，将中段运输巷道沿矿体下盘布置于背斜之间，兼顾两翼矿体回采时使用。 2 采场结构参数 采场沿矿体走 向布置 ，采场走向长为 6 0 m，垂高为中段高度 ，采场宽度等于 矿体水平厚度 ，当矿体厚度 6 F O时 ，布置 2条进路或 多条进路进行 回采 ，进路宽根据矿山目前采用的 C G一1 2型装运机确定为 4 m，进路高 分层高4 m。 3 采准布置 自中段运输巷掘斜坡道与上中段相连 ，以便装运机通行以及人行 、通风及材料 的 运行 。在 中段运输巷以上每隔 1 2 m 设 1条分段运输巷与斜坡道相连。回采进路与分段运输巷问采用联 络道与之相连，每个分段服务于 3个分层，分层联络道根据本矿山装运设备情况，坡度控制在 8 ％以 内。1 个矿房布置 1 个回风充填井 ，回风充填井布置在矿房 中央，与上 中段充填穿脉相连 ，回风充填井 下段随分层回采逐渐消失 ，在未充填时回风充填井 内布置软梯 ，以便人员撤离 ，充填时再将软梯取走。 放矿溜井布置在采场 中部矿体下盘 ，溜井倾角需 5 0 。 。 4 回采工作 包括凿岩 、装药爆破 、通风 、处理松石 、出矿 、进路支护及充填。由于矿山生产 规模不大，凿岩采用矿山已有 Y T P 2 6型凿岩机，进路规格一般为 3 m X 3 m，当回采至边界进路时 ，其 宽度可根据矿体变化情况和围岩稳 固程度及时作相应的调整。回采第 1步骤时，可先采用 2 ． 5 m X 2 ． 5 m的规格回采，之后再扩帮挑顶至设计尺寸。回采第2步骤时，由于进路旁为胶结充填体，帮眼应 距充填体约0 ． 6 m，并应减少装药 量 ，以免震 松及震塌 充填体。装 药采用人工装药 ，爆破 时为保证 进路整齐，采用光面爆破及使用 弱性炸药等措施。出矿采用 C G～ 1 2型装 运 机运 输 至 下 盘矿 石 溜T 卜 一 井 ，放 至装 矿穿脉 ，矿石溜井放 矿采用振动放矿机。出矿完成后 必要时在工作面安装 锚杆 ，锚杆 长 2 ． 5 m，间距 1 ． 5 m，或安装钢 筋条网护顶 ，如此循 环一直到该 进路全部采完为止。 5 采场通风采用贯穿风流 通风 2 j ，新鲜 风流经 中段运输巷 道 、斜 坡道、分段 运输巷道及分 层联络道进入 回采 工作面 ，污 风 经充填井流至 回风平巷后排 出地 表。采矿方法如图1 所示。 1 ． 中段运输巷道；2 ． 装矿穿脉；3 ． 分段平巷； 4 ． 放矿溜井；5 ． 分层联络道； 6 ． 采矿进路；7 ． 充填回风井；8 ． 充填回风联络道；9 ． 充填体；1 0 ． 采下矿石 图1 上向分层进路充填采矿方法示意图 第 5 期 林友，况世华 ，王育军，等上向分层进路充填采矿法在木利锑矿的应用 9 1 ． 2 充填工艺系统 充填体主要是改善岩体受力性质， 1 充填准备 出矿完毕后，将设备移至采场外， 的岩缝 ，便可进行充填 。 防止地表塌陷 ，因此本方案选择采用胶结充填。 在进路 口架设木挡墙 ，并采用水泥废编织袋封严板缝和挡墙周边 2 充填材料及配合比 粗骨料 采用采矿生产废石 ，不够时采用选矿厂排 出的重介质废渣。细骨料 采用选矿厂排出尾砂 并经脱泥后的 2 0 0目粗尾砂。胶结材料水泥厂生产的4 2 5 普通硅酸盐水泥。充填料配合比第 1 分 层因下部有矿体要 回采 ，充填体 强度 需要达到 4 M P a以上 ，其配合 比 重量 为水 泥 尾砂 重废 1 2 9 ；第 2～ 4分层第 1步骤回采进路采用配合 比 重量为水泥 尾砂 重废 1 3 ． 2 1 5 ，水灰 比 0 ． 7～ 1 ． 2 。 第 2 ～ 4分层第 2 步骤回采进路底层采用全重废碴充填，接顶层仍用上述配合比充填料充填。 3 充填工艺 为提高充填效率 ，进路充填分 2层进行 ，底层采用前进式充填 ，3人运 、卸料 ，1人平整 ，充填厚 2 m，以作业人员在充填面能直立行走为前提。上层采用后退式充填 ，2人送料 ，2人扬铲 ，将充填料逐 段充满整条进路。 4 充填系统 矿山已有 2 0～ 3 0 t 水泥仓库 1间 ，在现露天采场 内设计 2 0 In 重废仓及 6 i n 尾砂矿仓各 1 座 。重 废 、尾砂 、水泥分别运人露天重废仓 、尾砂仓和水泥库 ，并配铲车辅助工作。在 7 8 5 m水平用 0 ． 7 5 i n 。 矿车装 0 ． 5 6 In 重废 ，加水泥 1包 5 0 k g ，再装入 0 ． 1 5 m 尾砂 ，人工运至天井 口，倒入拌料平台， 加水边拌边扒人下料管 ，通过 1 5 0 m m的无缝钢管下溜至 7 3 7 m中段 ，通过溜槽放入矿车，运至采场 充填井口，倒入拌料平台，人工扒入 1 5 0 m m下料管，下溜至采场手推车斗内，运送至充填点充填。 5 劳动组织 考虑到铲车司机 、露天配料 、拆包 、运料 、搅拌 、装车及采场充填等 ，一条进路的充填配备共需 1 2人。经计算 ，每班进路充填能力为 1 8 r n ／ 条。 2 技术经济比较 木利锑矿设计采用上向分层进路充填采矿法，经矿山试验及使用后发现，与以前所采用的分层崩落 法比较，上向分层进路充填采矿法更适合于 1 号主矿体的开采，并取得了良好的效果，主要体现在以下 几个方面。 1 提高了采场生产能力。采场生产能力由原来的不足4 0 t ／ d 提高到5 6 t ／ d 。 2 矿石损失率 、贫化率有所降低。损失率 由原使用分层崩落法的 3 3 ％ 降低到 1 0 ％，贫化率 由 3 7 ％降低到 1 0 ％。采出矿石量及矿石品位大有提高。 3 进路断面空间较大，凿岩 、出矿、支护 、充填等工艺均可实现机械化作业 ，生产效率较高。 4 采用上向分层进路充填法，减少了矿山固体废料的排放，减小了对环境的破坏_ 4 ；同时保护 地表不受破坏，可有效维护围岩， 减缓围岩移动，避免了采用分层崩落法需对地表建筑物进行搬迁或留 设保安矿柱等措施 ；并可进一步充分回采矿产资源。 5 采场通风形成贯穿风流通风。而分层崩落法回采工作面为独头工作 面，通风条件较差。 6 对充填体强度要求较低 ，充填成本较低 J 。而分层崩落法木材消耗量大，支护成本极高。 7 采矿成本有所降低。开采 7 ． 9 1T I 厚的矿体，采矿直接成本由原来的 1 2 3 t 下降到现在的 1 0 5 t ，取得了良好的经济效益。究其原因，主要是因为减少了采用分层崩落法所使用的大量坑木， 采切工程量亦大大降低， 采切比由原来的9 9 ． 8 2 1 0 m ／ t 降低为现在的5 3 ． 0 7 1 0 m ／ k ，同时外排 废石量亦明显降低。 下转第 1 7页 第 5期 陈国平 ，张光宇广昆铁路公山长大隧道洞内控制测量方案设计 1 7 4 结 语 通过对广昆线公 山长大隧道洞内导线点平面控制设计 ，公山隧道横向贯通误差预计为 2 8 m m，小于 洞内设计横向中误差的4 0 m r n ；高程中误差为 1 7 m m 。满足设计规范要求，为下一步施工测量提供理论 依据与实践参考，从而保证公山长大隧道按预设计要求准确贯通。 参考文献 [ 1 ]T B 1 0 1 0 1 - - - 9 9 ． 新建铁路工程测量规范[ s ] ． 北京 中国铁道出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 ]王科锋， 黄国涛． 长大隧道洞内控制测量实施方案设计[ J ] ． 能源技术与管理 ， 2 0 0 8 ， 5 7 88 0 ． [ 3 ]刘三枝， 高俊强． 地铁隧道地下控制导线测量布设方案对比分析[ J ] ． 南京工业大学学报自然科学版 ， 2 0 0 6， 2 8 2 5 65 8 ． [ 4 ]于来法．地下铁道地面控制网布设方案和测量精度设计[ J ] ． 测绘通报， 1 9 9 6， 6 1 11 4 ． 上接 第 1 0页 、 、 ∥ [ 责任编辑 贾朝光] 3 结 语 采用上向分层进路充填采矿法回采该矿主矿体 ， 克服了采用分层崩落法存在地表陷落、 机械化程度 低、 贫化率较大、 通风条件差和坑木消耗大等缺点。回采过程 中进路顶板暴露面积与采场比较相对较小 ， 能够保证回采作业的安全。同时采用充填料充填采空区， 既减少了矿山固体废料的排放和对环境的破坏， 又保护地表不受破坏， 避免了采用分层崩落法需对地表建筑物进行搬迁或留设保安矿柱等措施； 并可进一 步充分回采矿产资源和保护远景资源。 通过在木利锑矿开采过程中的实践应用， 证明了该采矿方法有利于对主矿体进行开采， 降低了矿石贫 化率， 提高了采出矿石品位， 采矿成本降低了1 4 ． 6 ％， 矿山获得了良好的经济效益。对同类矿山也有一定 的推广价值和应用前景 。 参考文献 [ 1 ]夏建波， 梁诚， 刘亚力． 花石头矿区分采充填与留矿联合采矿法应用[ J ] ． 昆明冶金高等专科学校学报， 2 0 0 7， 2 3 1 2 5 2 7． [ 2 ]余磊 ， 赵中波． 上向分层进路式充填采矿法生产实践及改进[ J ] ． 有色矿山， 2 0 0 3 ， 3 2 3 91 2 ． [ 3 ]朱宏伟． 上向进路充填采矿法在哈图金矿的应用[ J ] ． 新疆有色金属， 2 0 1 0 1 9， 2 1 ． [ 4 ]胡道喜． 上向进路与上向分层充填法在李官集铁矿的应用[ J ] ． 金属矿山， 2 0 1 1 4 2 1 2 3 ． [ 5 ]齐晖． 上向水平分层充填采矿法采场和盘区通风方法的探讨[ J ] ． 矿业快报， 2 0 0 7 6 7 6 7 7 ． [ 责任编辑 贾朝光]