郑家坡铁矿采矿方法的优化.pdf

S e r i e s No ． 43 8 De e e mbe r 2 01 2 金 氍 矿 山 METAL MI NE 总 第4 3 8 期 2 0 1 2 年 第 1 2期 郑 家坡铁矿采矿方 法的优化 张 飞 谢明星 王忠明 1 ．内蒙古科技大学矿业工程学院； 2 ．五矿矿业昌邑郑家坡铁矿有限公司 摘要以郑家坡铁矿采矿方法优化为工程背景， 通过对缓倾斜中厚矿体、 顶板不稳固、 易透水、 大水、 矿床松 软、 夹石多而矿体破碎的地质情况的综合分析， 提出了分段菱形矿房嗣后充填法。该采矿方法适合于矿体厚度为 6 1 5 m， 倾角 1 0 。 左右的部分 可以视为缓倾斜中厚矿体 ， 夹石在开采过程中部分剔除， 损失和贫化趋于中等平衡 ， 对提高该矿的产量和促进安全生产具有实际意义。 关键词 顶板破碎难采矿体采矿方法分段菱形矿房嗣后充填法 O p t i mi z a t i o n o f Mi n i n g Me t h o d s On Z h e n g j i a p o I r o n Mi n e Zh a ng Fe i Xi e Mi ng x i n g W a ng Z ho n g mi n g 1 ． S c h o o l o fMi n i n g E n g i n e e r i n g ， I n ner Mo n g o l i a U H 西 e r s S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ； 2 ． C h a n g y i Z h e n g fi a p o I r o n Mi ne C o ． ， L t d ． 0 厂C h i n a Mi n m e t a l s C o r p o r a t i o n A b s t r a c t Wi t h t h e mi n i n g m e t h o d o p t i mi z a t i o n o f Z h e n g j i a p o I r o n Mi n e a s e n g i n e e r i n g b a c k g r o u n d ，t h e d i a m o n d r o o m s u b l e v e l s t r i p p i n g wi t h b a c k fi l l i n g i s p u t f o r w a r d t h r o u g h a n a l y z i n g t h e g e o l o g i c a l f e a t u r e s o f t h e g e n t l y i n c l i n e d me d i a m t h i c k o r e b o d y ，s u c h a s u n s t a b l e r o o f ，e a s i l y flo o d i n g，b i g w a t e r y i e l d，l o o s e d e p o s i t ，mu c h b l o c k s a n d b r o k e n o r e b o d y ． T h e mi n i n g me t h o d i s s u i t a b l e f o r t h e p a r t s o f o r e b o d y wi t h t h i c k n e s s o f 6 ～1 5 m a t d i p a n g l e o f a b o u t 1 0 。。w h i c h b e l o n g s t o t h e g e n tl y i n c l i n e d me d i u m t h i c k o r e b o d y ． S o me s t o n e s a r e r e mo v e d i n t h e mi n i n g p r o c e s s ，a n d l o s s a n d d i l u t i o n t e n d s t o b e me d i u m b a l a n c e ． T h i s mi n i n g me t h o d i s o f g r e a t s i g n i fi c a n c e t o i n c r e a s e t h e o u t p u t o f t h e mi n e a n d s a f e t y p r o du c t i o n ． Ke y wo r d s R o o f b r e a k a g e ， Re f r a c t o r y o r e b o d y ，Mi n i n g me t h o d，Di a mo n d r o o m s u b l e v e l s t r i p p i n g w i t h b a c k fi l l i n g 国内外许多金属矿山和大部分的非金属矿 山都 存在倾角5 。 ～ 3 0 。 ， 厚度为4 ～ 1 5 m的缓倾斜中厚矿 体 ， 此类矿体在开采时 ， 存在地压控制、 采切比、 永久 矿柱损失及采矿成本等一系列问题 。因此 ， 缓倾斜 中厚矿体至今仍被认为是典型的难采矿体。国内有 色金属矿 山、 黑色金属矿 山、 化工矿 山、 黄金矿山一 般都存在此类难采矿体。由于没有找到更佳的采矿 方法， 对此类矿体的开采效果普遍不好。目前， 国内 很多矿山采用底盘漏斗分段矿房法和底盘漏斗房柱 法等， 但在实际生产过程 中遇到一系列难 以解决的 问题。国外同种类型的矿床价值和品位较高， 普遍 都采用充填采矿法， 但我国大多数缓倾斜中厚矿床 价值或品位不高， 对传统 的高成本充填法难以适 应㈣ 。 1 工程概 况 1 ． 1 郑家坡铁矿简介 郑家坡铁矿为新建矿山， 位于山东省昌邑市 卜 ． 28． 庄镇辖区内， 面积 为 1 ． 4 9 k m 。矿体 呈层状 、 似层 状 ， 以单斜形式平行排列或斜列产 出。矿床是以铁 为主， 伴有钴 、硫 、 铜 、 镍 、 硒、 锰 、 铬金 属 的综合 矿 床 ， 设计开采标高为 一 8 0～一3 2 0 m， 设计可采储量 为2 2 0 5 ． 5 1 万 t ， 平均品位 为 2 9 ． 8 ％ ， 矿 山服务年限 为 2 9 a 。 根据矿体开采条件， 设计院推荐采用预控顶房 柱嗣后充填法 。经过矿 山的实践 ， 发现该采矿方法 不能有效地控制顶板且损失贫化较大， 满足不了安 全高效采矿， 需要对采矿方法进行优化改造。 1 ． 2 矿床开采技术条件 矿体顶板岩性为含石榴黑云透辉变粒岩 ， 岩石 节理裂 隙较发育 ， 岩石质量指标 R Q D值为 2 6 ％ ～ 4 5 ％， 岩石质量劣等， 岩体完整性差， 其稳定性较差 张飞 1 9 5 9 一 ， 男 ， 教授 ， 硕 士研究生 导师 ， 0 1 4 0 1 0内蒙 古 自治 区 包头市阿尔丁大街 7号。 张飞等 郑 家坡铁矿采矿方法的优化 2 0 1 2年第 l 2期 到中等。底板岩性为黑云透辉变粒岩、 花 岗岩 ， R Q D 值为 5 4 ． 3 ％， 岩石质量中等， 岩体完整性中等， 其稳 定性中等。磁铁矿 R Q D值为 6 0 ％ ～ 9 0 ％， 矿石质 量等级较好 ， 矿体较完整， 其稳定性中等。矿岩物理 力学性质见表 1 。 表 1 矿岩物理力学性质 工程地质条件属中等复杂类型。矿床水文地质 条件中等复杂类型， 矿体位于地下水位标高以下， 第 四系孔隙含水层水量丰富， 对开采威胁较大。 1 ． 3 矿体主要开采技术条件 1 上部有第四系含水层、 农田、 村庄， 不允许 崩落。 2 矿体分支复合现象频繁， 矿山共 2个矿体 4 层矿， 每层矿中分支复合现象更加频繁。 3 矿体倾 角缓 ， 属缓倾斜 矿体 ， 局部 近水平 ， 总体倾角 1 0 。 一 3 6 。 。 4 矿体厚度变化大， 从 2～ 3 m至 2 0 m， 夹石 厚度变化大 ， 从 2 3 m至 1 5 m。 5 矿围岩稳固性条件属于中等稳固。 6 矿岩节理裂 隙发育 ， 以与矿体产状 一致的 层理为主、 辅以其他方位的节理切割了矿岩， 严重影 响其完整 。 7 矿岩在暴露 8 m跨度时， 短期内不会发生 大块跨 冒现象 。 1 ． 4 复杂岩体条件 郑家坡铁矿缓倾斜中厚矿体， 顶板不稳固， 易透 水， 突水， 矿床松软， 夹石多导致矿体破碎， 属于难采 矿 山， 这种类型矿山的开采 ， 至今在世界上还是一个 难题 。 复杂大水矿床是指水文地质条件复杂， 含水层 异常发育， 矿坑 日 涌水量超过万吨， 正常开采受到严 重影响的矿床。开采复杂大水矿床时常遇到一些难 题 ， 如地下水资源遭到人为破坏 、 基建费用大、 基建 期过长、 回采难度大、 采矿成本高、 容易淹井、 地表塌 陷等问题。复杂大水矿床在我国分布广泛， 矿石储 量多 、 种类丰富 J 。该矿就是典型的大水矿床。 面对艰难的矿山地质条件， 郑家坡铁矿决定对 该矿的采矿方法进行优化研究。 2采矿方法优化 面对复杂的地质条件 ， 郑家坡铁矿采用点柱和 进路分层充填法开采时 ， 贫化损失大 ， 采矿强度低 ， 难以适应当前生产要求。为改进采矿方法 ， 试验用 中深孔分段菱形矿房嗣后充填采矿法 ， 即将矿房设 计成菱形 ， 减小上盘围岩暴露面积， 以此控制采场的 稳定性。这种采矿法大幅度提高 了采场生产能力 ， 降低了矿石的贫化损失和采矿成本 ， 对同类矿体开 采提供了有益 的经验_ 5 J 。 该采矿方法适合于矿体厚度为 6 1 5 m， 倾角 1 0 。 左右的部分 为缓倾斜中厚矿体 ， 中间夹石在 开采过程 中部分剔除 ， 损失和贫化趋于中等平衡 ， 主 要适用于矿 山二期工程 中82号勘探线 9 穿脉巷 道 以北， 9 3号勘探线和 3 穿脉以南的矿体部 分， 该采矿方法比例约占整个二期工程的 7 5 ％。具 体采矿方法方案见图 1 。 2 ． 1 矿块结构参数及采场布置 中段高度为 4 0 m， 沿矿体走 向按照 1 0 0～1 5 0 m 划分盘区 ， 盘 区之间留 1 0 m连续矿柱 ， 矿柱 内布置 探采工程。盘区内沿走向按 3 0 5 0 m划分采场 ， 沿 矿体走向按自下而上布置 5 0 。 以上倾角的菱形矿房 采场。菱形矿房采场在倾向上的跨度为 1 0 1 2 m， 局部矿岩稳固性好， 矿体厚度在6 m左右时， 可将跨 度加大。当块体厚度较大时， 可以在垂直方向按 1 0 m布置凿岩爆破分段 ， 从上至下 1 次采全高。 2 ． 2采准工程布置 采用脉内外联合采准 ， 主要采切工程 斜坡 道、 分段联络道、 分段平巷、 分段穿脉平巷、 凿岩巷、 出矿 平巷 、 出矿进路 、 充填 回风井、 矿石溜井 、 切割平巷 、 切割天井和辅助工程、 措施工程等。在菱形矿房的 底部布置凿岩平巷 ， 通过爆破形成 V型堑沟作为受 矿巷， 由于凿岩装药设备制约， 当矿体厚度大， 孔深 2 9 总第 4 3 8期 金 砖 2 0 1 2年第 1 2期 一 2 8 ． ． 3 8 一 一 4 8 i- 2 8 一 1 8 一 3 ‘ 9 一 2 9 一 1 5 9 一 3 1 11 9 a 9 一 2 1 9 一 1 1】 t ’ t1 1 ； I _ l 1 I l E { 骞 ’ ， ， I I，【 】 I _ I _ r _ _ _ 一 ’ ； ； l 一 - 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1 0 ． 聂碧云， 肖其仁， 郑开林 ．赤马山铜矿分段矿房法试验研究 [ J ] ．矿业研究与开发 ， 1 9 9 2 s 1 1 4 8 - 1 5 3 ． 收稿 日期2 0 1 2 - 0 9 ． 2 7 表 1 露天采坑设计参数 目前 已揭露的东边坡局部存在滑坡隐患； 在对扒豆 山滑体进行实际勘查的基础上， 通过分析滑体产生 的原因， 制定了治理滑坡体的应急措施； 结合该矿露 天开采设计露天境界 圈定情况 ， 提 出了抓紧对东边 坡进行稳定性分析评价 的建议 ， 基于此制定永久边 坡治理方案， 确保露天采场生产安全。 [ 2] 参考文献 卢世宗．大孤山露天矿的断裂构造与边坡稳定 [ J ] ． 金属矿 山 ， 1 9 8 1 1 1 5 - 9 ． 王先， 张树伟 ． 爆破地震对司家营矿区露天边坡影响研究 [ 3 ] [ 4] [ 5] [ 6 ] [ 7 ] [ J ] ． 金属矿山， 2 0 1 2 4 1 -4 ． 张亚斌 ， 甘德清 ．边坡在二 次卸荷 过程 中的应力 变化规 律研 究[ J ] ．金属矿 山， 2 0 1 0 1 2 2 - 2 6 ． 王金龙 ， 王洪秋 ， 等 ．黑 山铁矿露 天采 场边坡稳定性 研究与治 理实践[ J ] ． 金属矿山， 2 0 1 2 5 5 3 - 5 9 ． 张子祥， 许雁超， 等 ．庙沟铁矿露天边坡岩体参数试验分析 [ J ] ．金属矿山 ， 2 0 1 1 8 6 1 4 ． 韩现民， 李占金 ．露天转地下矿山边坡稳定性的数值模拟与 敏感度分析[ J ] ． 金属矿山， 2 0 0 7 6 8 ． 1 2 ． 韩现民， 李占金 ． 露天转地下矿山边坡稳定性的数值模拟与 敏感度分析[ J ] ． 金属矿山， 2 0 0 7 6 8 ． 1 2 ． 收稿 日期2 0 1 2 - 0 9 ． 1 7 31 1j 1j 1 j 标 ∞ ∞ ∞ 指 №