锡矿山锑矿深部采矿方法和工艺探讨.pdf

I S S N 1 6 7 1 2 9 0 o CN 4 3 1 3 4 7 ／ T D 采矿技术第 1 4卷第 5 期 Mi n i n g Te c h n o l o g y，Vo 1 ． 1 4， No ． 5 2 0 1 4年 9月 Se p．2 01 4 锡 矿 山锑 矿 深 部 采 矿 方 法 和 工 艺 探 讨 张夫华 ， 黄 小红 锡矿山闪星锑业有限责任公司 ， 湖南 冷水江市4 1 7 5 0 0 摘要 针对深部采矿面临的诸 多问题 ， 结合地下采矿的发展趋势 ， 应用新的采矿方法、 改 进采矿工艺和引进新的设备回采深部矿体 ， 从而大幅提 高了采矿生产效率 ， 改善 了井下作 业条件 ， 降低 了工人的劳动强度 ， 取得 了显著的经济效益和深远的社会效益。 关键词 采矿方法； 深部矿体 ； 中深孔 ； 无轨运输 锡矿山锑矿久享“ 世界锑都 ” 之美誉 ， 是世界上 最大的锑采 、 选 、 冶和深加工联合企业。该矿成矿地 质条件优越 ， 虽历经 1 1 0多年的开采 ， 仍有巨大的资 源开发潜力 ， 尤其是深部探矿前景广阔， 找矿潜力巨 大 ． 具有潜在的开发价值 。 该矿开采历史悠久 ， 但由于开采技术水平低 ， 采 矿装备落后 。 致使生产效率低 ， 工人劳动强度大 。矿 山开采先后采用的采矿方法有 普通房柱法 、 杆柱房 柱法 、 胶结充填采矿法 、 杆柱砂浆胶结充填采矿法 、 倾斜薄矿体上 向连续采矿法等多种采矿方法。 1 地下采矿方法的发展趋势 采矿方法是采矿科学发展的主题之一 ， 采矿工 艺是发展 采矿方法 的最 活跃 因素 。采矿工艺 的创 新 ， 要求回采巷道布置随之作相应的变化 。 以保证安 全及生产能力得以充分发挥。 国外大力发展上向垂直深孔或倾斜孔分条落矿 的阶段崩落法 ， 以实现连续 回采 ， 并广泛采用 自行设 备， 将大面积底部放矿的底部结构改为无轨设备装 运的端部 出矿结构 。 取得 了较优 的采矿技术经济指 标。空场法 、 充填法和崩落法各有 其适用条件与特 点 ， 在具体 的矿床赋存条件下 。 结合式采矿方法受到 用户的青睐， 具有 良好的发展前景 。 地下采矿 方法 的发展趋势是 不断简化采场结 构 ， 采用新的工艺技术 和新设备 ， 机械化开采 ， 实现 大型化 、 集约化生产 ， 实现地下采矿安全 、 高效、 低强 度开采 ， 实现资源的最大化利用。 2 矿 山地质概况和开采技术条件 2 ． 1 矿床赋存情况 锡矿 山锑矿赋存于上泥盆统佘 田桥组灰岩段 、 砂岩段和中泥盆统棋梓桥组灰岩段 的矽化灰岩 中， 属岩浆期低温热液 以充填为主、 伴随交代 的硫化锑 矿床 ， 矿体呈似层状 。分为南北两个主要矿区， 南部 矿区主要开采炭山界背斜飞水岩南端倾伏部分。矿 体主要受断裂、 褶 曲、 遮挡层及岩性等因素控制 ， 按 矿体分布特点 ， 工业矿体主要为三大层 ， 埋藏深度 自 几十米到 5 0 0 m， 目前深部盲竖井延 深至 3 1中段 ． 矿体埋藏深度可达 8 0 0 ～ 9 0 0 m， 深部矿体探矿仍在 继 续 表 1 世界几个主要国家地下采矿方法应用比重 ％ 采矿方法 美 国加拿大瑞典法 国 日本五 国平均 2 ． 2 主要开采技术条件 锡矿山锑矿是一个 比较典型的缓倾斜似层状 中 厚矿体 ， 矿体 为稳 固的硅化灰岩 。 坡度一般为 2 0 。 ～ 3 5 。 ； 矿体底板为矽化灰岩或灰岩 ， 矿体与底板围岩 接触面不规则 、 不 明显 矿体顶板有稳 固、 中等稳 固 和不稳 固三种类型。背斜轴部及 1 号矿体之下的各 个矿体顶板 为灰岩或矽化 灰岩， 属稳 固型。1号矿 体顶板为长龙界页岩， 有时有微矽化现象 ， 厚度 1 2 m不等， 属于不稳固型； 其他矿体的顶板为灰岩。西 部大断层破碎带有厚度约 2 m的炭质页岩属不稳固 型。矿体厚度为 1 ． 2 m至 l O ～ 2 0 m不等 。 平均约 4 ～ 6 m。中深部矿体连续性较好 ， 适应于大型机械化作 业。矿区井下涌水量不大 ， 利于采矿。 ， 采矿技术 3 采矿 新工艺技 术及 装备 1 全尾矿膏体充填采矿技术 。通过全尾砂充 填采矿技术研究 。 实现尾矿向井下采空区回填 ． 减轻 尾矿储存压力 ． 有效控制井下采矿地压 ． 实现全尾矿 膏体充填采矿。 2 大空区条件下采矿地压控制技术。针对大 空区条件下矿柱回采及顶板处 理面临的地压问题 ． 在现有地压微震监测及声发射 、 矿柱压力计监测收 集数据的基础上 ． 通过数据与现场地压现象 的对 比 分析 。 对地压分布 、 转移及显现的规律进行更深人的 研究 ， 以便有效控制现场采矿地压 ， 保证开采安全 。 3 粗颗粒水砂充填采矿技术。该采矿技术采 用无轨采矿 、 大能力水砂充填空 区， 生产能力大 ， 成 本低 ， 拟全面推广应用于厚大矿体的开采。 4 采矿新设备 、 新工艺研发。矿 山作业 自动 化将是我国矿业发展的必然趋势 ， 目前 ， 国内外很多 矿山已采用了斜坡道开拓 ， 自动凿岩台车 ， 遥控铲运 机等先进采矿设备 ， 实现 了凿岩 自动化 、 出矿 自动 化 、 充填 自动化。 锡矿山开采 向深部延深 ， 该矿现在使用的仍然 是浅孔冲击气腿式凿岩机 、 有轨 电机车运输 、 采场采 用 3 0 k W 电耙扒矿 、 平 巷掘进用装岩机装矿 ， 矿山 面临的采掘出充设备 日益老化 、 工人劳动强度高 、 生 产效率低下 深部地压大 ， 采空 区处理难度增 大 ， 老 的充填系统 达不到要求 ； 温度高 ， 通风 困难 。所以 ， 发展安全、 高效采矿技术， 提高采矿回采率， 降低矿 石贫化率 。 推广开采设备的大型化 、 液压化 ， 提高矿 山现有采矿装备水平 ， 促进采矿工艺技术进步是采 矿科技攻关的重点。 4 中深孔落矿与无轨运输设备 的探讨 4 ． 1 技术 关键 采用空场 出矿 ， 嗣后充填 ； 采 场沿走 向布置 ， 装 药器装药 ， 中深孔落矿 爆破采用双排同段 ， 多排微 差 ， 双重起爆侧向崩矿新工艺 ， 一次落矿量大 ； 中深 孑 L 凿岩台车凿岩速度快， 电动铲运机出矿生产能力 大 ， 污染少 ； 充填速度快 ， 成本低； 实现了矿体的连续 回采 ． 采矿速度快， 效率高 。 4 ． 2 采场结构参数 采场沿矿体走向布置 ， 长度 6 0 m左右 ， 斜宽沿 倾斜方 向 8 m， 高 8 m。 4 ． 3 开拓与采准工程 拟设计一明竖井 ， 初定 内径 5 m． 深度 9 0 0 1T I ， 作 为南矿的副井 ， 解决人行与材料设备的运送 、 深部充 填及深部通风等一系列问题 。明竖井要保证所有新 型设备的下放 ， 并设计 中段平巷联络道或石 门， 新型 设备设施可直达采掘作业面。 拟从南矿 2 3中段掘进一条斜坡道 ． 在矿体下盘 掘进分段凿装 道， 分段联 络道 、 放矿溜 井和充填通 风井。 4 ． 4凿岩爆破 采用轮胎式单机采矿台车配用导轨式 回转凿岩 机打眼， 实行接杆钻凿 中深孑 L ． 每排炮孔 一般为 8 ～ 1 0个 ， 孔深 1 1 m， 最小深度 1 ． 5 m． 排距 1 ． 5 m， 排面 角 9 O 。 ， 孑 L 底距 1 ． 8 ～2 ． 4 m。采 用粉状炸药 ， 多排 多 向微差爆破一次成切割立槽和双排同段多排微差双 重起爆侧 向崩矿新工艺。每次爆破 8 ～l 0排 ， 爆破 效果好 ， 大 块率低 ， 无需 二次爆 破 ， 一次 崩矿量 约 2 0 0 0 t 。初 步选择 D F 2 0 2 B D凿岩 台车 ， 外 形尺寸 7 ． 3 5 mX 1 ． 3 5 mX 1 ． 6 m 长 宽 高 ． 设计平巷凿装 道规格兰3 ． 0 m 2 ． 8 I D ． ， 以方便台车运行与作业 。 4 ． 5 顶板管理 采用顶板松石服务车处理松石 ． 维护顶板。当 顶板 围岩不稳 固时 可在大量 出矿前边锁锚杆边推 进 ， 确保作业安全。 4 ． 6采场矿石 运 搬 采用电动铲运机运搬矿石 。 矿石 由铲运机从采 场装运至溜井卸矿。初步选用铲运机 A D C Y一 3 L， 总 长 9 ． 1 9 m． 最大高度 2 ． 1 n l ， 最大卸载高度 1 ． 9 9 m。 日出矿 可达 6 0 0 t 4 ． 7采场通 风 新鲜风流由中段沿脉或中段运输巷经斜坡道和 分段联络道进入采场 ， 污风经切 割天井进入采场上 盘的充填通风井再进入主回风巷排出地表。 4 ． 8采场充填 在建立深部充填系统后可采用似膏体充填技术 对采空区进行充填处理 ， 充填管路从专用充填道进 入采场。进入采场的充填口要高于采场最高处 2 ～ 3 m， 以确保充填充分接顶 。 4 ． 9 采场综合生产能力比较 采场综合生产能力是衡量采矿工艺是否先进的 最重要指标之一。中深孔分段崩落采矿法与传统的 采 矿 法 比较 ， 采 矿综 合生产 能力 由3 0 t ／ d 提 高到 下转第 9页 王建军， 等 低贫损新工艺在深部铜矿的成功实践 9 低贫化放矿方式 ， 对每一分段 的回采工作有两 方面的要求 一是尽量多地放出纯矿石 ； 二是本分段 出矿形成的矿岩接触 面形状 ， 有利于为下分段 回采 创造 良好 的矿石 回收 条件。当采场结构参 数合理 时 ， 本分段放出矿量大部分来 自上一分段 ， 即“ 转段 回收” 。利用这 一特性 ， 将 3个分段作 为一个放矿 循环 ． 第一 分段 按 每一 崩矿 步距 采 矿量 的 6 5 ％ ～ 7 0 ％进行出矿 、 第二分段按每一崩矿步距采矿量 的 9 0 ％进行出矿 、 第 三分段按 截止品位进行出矿。采 取 以下管理措施 一是制定计划 。按照低 贫化放矿 要求 ， 计算每个崩矿步距 的采矿量 、 出矿量 、 采矿 品 位 、 出矿品位 ， 每个采场 的采矿量 、 出矿量 、 采矿 品 位 、 出矿品位 。二是严格经济责任考核 。将采矿量 、 出矿量 、 采出金属量 3项指标与采矿车间工资总额 挂钩考核， 若出矿量完成计划 。 采出金属量没有完成 计划 ， 按照金属量欠产百分比考核车间工资总额 。 3 应用 效果 实施 以上改进措施后 ， 无 底柱分段崩落法经济 技术指标改善 明显。 1 大块产 出率 由平均 2 8 ％～3 0 ％降低 至 6 ％ ～ l 0％ 。 上接第 2页 1 9 0 t ／ d或更高见表 2 。 这一指标反映采场从凿岩至 充填结束 的 日平均水平。 表 2 采场综合 生产 能力与有关性能 比较 比较采场 生产能出矿能 竖井提升工人劳安全 评价 时间 力／ t ／ d 力／ d 能力／ ∥d 动强度性能 5 结 语 通过改进采矿方法 ， 采用先进 的采矿工艺和新 型设备 ， 在矿体赋存条件极为复杂的情况下 。 仍可大 幅度提高采场综合生产能力 ， 降低贫化损失指标 ， 实 现矿体的连续开采。实现凿装运维护顶板等一系列 整套无轨化作业， 可大大提高生产效率， 降低矿山作 业成本 ， 工人劳动强度也随之降低 ， 很大程度上提高 了矿 山经济效益和社会效益。 采矿方法 与工艺的改进 ， 更进一步提高劳动生 2 损失 率 由 2 6 ％降 低 到 2 0 ． 2 ％； 贫化 率 由 2 7 ％降低到 1 9 ． 6 ％。 3 采矿炸药单耗 由0 ． 6 7 5 8 k g ／ t 降低至0 ． 5 9 6 8 k g ／t 。 4 采场台班出矿效率 由5 O ～ 6 0 t ／ 台班提高到 9 2 t ／ ／ 台班 。 5 采取截止品位放矿方式 ， 每年要消耗 l 5万 立方米覆盖层 ． 推广应用低贫损开采工艺后 ， 可以取 消覆盖层补充工程 ， 每年节约成本费用 8 0万元 。 6 推广应用低贫损开采工艺后 ， 在相 同采矿 量 、 地质品位条件下 ， 由于贫化率降低 了 7 ． 4个百分 点 ． 采场出矿品位提高了 0 ． 0 1 8个百分点 ， 年增加金 属量 3 5 3 t ， 可多创效益 1 2 6 0万元。 7 由于加大 了边孔 角 ， 可 以节省 6 ％中深孔 施工量 ， 每年可节约 7 2 0 0 m， 费用 4 ． 3 2万元。 8 损失率 降低 了 5 ． 8个百分点 ． 年可 以减少 采矿量 2 ． 4 9万 t ， 可以延长矿山服务年限 1 ～ 2 a 参考文献 [ 1 ] 任风玉． 低贫损开采试验研究 [ D] ． 沈 阳 东北大学 ， 2 0 0 0 ． [ 2 ] 谢世俊． 金属矿床地下开采[ M] ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 2 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 3 2 0 作者 简介 王建 军 1 9 6 8 一 ， 男， 甘 肃 白银人 ， 高级工程 师 ， 主 要从事采矿技术及管理工作， E m a i l 9 9 9 9 w j j 1 6 3 _ c o m。 产效率和减轻工人劳动强度。随着时代科技的迅猛 发展 ， 运用计算机 已成为实现矿山科学管理和工艺 理论研究 的重要手段 。未来广泛利用计算机模拟采 矿生产工艺 ， 优选采矿方法 、 工艺 和设备 ． 研究改进 采场结构和控制 出矿 品位 ， 以及监控采矿作业 。地 下采矿机器人技术将受到重视 ， 计算机在矿 山中的 进一步开发应用必将导致采矿技术的更大发展。 参考文献 [ 1 ] 陈继伦． 水银 洞金 矿采 矿 方法 改进 研究 [ J ] ． 采矿 技术 ， 2 0 0 9 6 ． [ 2 ] 刘 良发 ， 李应龙． 采场 电耙道 支护方 式和支护时机的探讨 『 J ] ． 采矿技术 ， 2 0 0 8 3 ． [ 3 ] 尚振 华． 大 直径 深孔 采 场隔 离 中段采 场结 构参 数 优化 研究 [ D] ． 长沙 长沙矿 山研究 院， 2 0 1 2 ． [ 4 ] 魏一鸣， 童光煦． 采矿方法数值决策中权重分配神经网络模型 [ J ] ． 有色矿山 ， 1 9 9 4 0 4 ． [ 5 ] 曾永志， 祝禄发． 矿山平巷掘进现状及改进措施探讨『 J ] ． 采矿 技术 ， 2 0 1 3 ， 1 3 1 ． 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 1 5 作者简介 张夫华 1 9 6 4 - ， 男， 工程师， 主要从事矿山采矿 技术与 管理 工作 ． E ma i l X K S H X H1 6 3 ． C O m