杨家湾铁锌矿出矿贫化原因及对策.pdf

S e r i a l No． 47 7 J a n u a r y ． 2 0 0 9 现代矿业 M0RDEN MI NI NG 总 第4 7 7期 2 0 0 9 年 1月第 1 期 杨家湾铁锌矿 出矿贫化原 因及对策 黄炳林 叶义成 贺 义 武汉科技 大学资 源与环境工程学院 摘要 杨家湾铁锌矿是卢氏县曲里铁锌铜 多金属矿 区的一个矿段 ， 随着开采深度加深 ， 出矿 贫化率有所上升。分析 了由无底柱分段崩落法采矿造成 出矿贫化 的原因， 并提 出了降低 出矿 贫化 的措施， 有效的降低 了出矿贫化率。 关键词 采矿方法； 贫化； 回采进路 ； 截止品位 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 6 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 - 5 6 8 3 2 0 0 9 0 1 - 0 0 8 0 - 0 3 1 矿 山概 况 杨家湾铁锌矿区位于河南卢氏县城西南 2 5 k m， 以磁铁矿 、 铁闪锌矿为主 ， 伴生有铟和镉。根据工程 控制 ， 圈定三个矿体 ， 见图 1 、 图 2 。 I、 Ⅱ号矿体规 模很小， 矿种和矿石类型都 比较复杂。Ⅲ号矿体规 模大 ， 矿石类型简单 ， 几乎全为铁锌矿石 ， 是最主要 的矿体。 、、 ＼ ＼ 0 ， ，／ I I I ’ 、 ／ ＼ ＼ ＼ ＼ 、 e 一 ’ 图 1 杨家湾铁锌矿纵剖面 图 ， “／／／ ’ ／ ／ ／ ． ． ， ， ／ ／ 3 7 5 920 0 3 7 593 00 37 59 400 3 7 5 9500 图 2 杨 家湾铁锌矿横剖面圈 I 号矿体分 布在矿段西部 ， 杨家湾矿段仅 1 4 5 线见矿， 在 1 4 5～1 5 0线之间已尖灭。但在 1 4 5线以 西 ， 可延长数百米 ， 矿体厚度较薄 ， 8～1 0 m， 呈似层 8 0 黄炳林 1 9 8 3一 ， 男 ， 硕 士生 ， 4 3 0 0 8 1湖北省武汉市。 状 ， 沿 1 4 5线以西的接触带分布。矿体走向近东西 、 南倾 ， 倾 角 4 0 。～6 0 。 。矿 石 品位较 低 ， 铁 的 品位 2 2 ． 5 ％ ～ 3 5 ． 1 0 ％ ， 锌品位 0 ． 4 1 ％ ～ 2 ． 3 6 ％。 Ⅱ号矿体分布在矿段 中、 西部 1 4 01 5 5线 ， 长 度为 8 0 0 m， 厚度为 8～1 2 m， 呈似层状 ， 沿倾斜延深 5 0～2 8 0 m。矿体走 向西段南西西 ， 东段南东东， 南 倾 ， 倾角 3 0 。 ～ 6 0 。 ， 西 陡东缓 。矿石 品位低 ， 铁品位 2 4 ． 8 9 ％ ～3 4 ． 1 l ％ ， 锌 品位 0 ． 3 4 ％ ～1 ． 9 8 ％ ， 单锌 矿 品位 1 ． 6 6 ％ ～ 3 ． 6 1 ％ 。 Ⅲ号矿体分布在 1 4 0～1 6 0线 ， 走向长度 6 0 0 m， 扣除河床 压矿地 段， 1 4 5线 以东 3 0 0 m。矿 体厚度 4 ． 5～ 4 7 ． 4 m， 平均厚度 2 9 m， 在 1 4 5线厚度最大 ， 向 东逐渐变薄尖灭； 向西在 1 4 0线分枝到 1 3 0线尖灭。 矿体走向总体南倾 ， 倾 角 5 5 。～2 7 。 ， 西陡东缓。该 矿段铁锌矿石品位相对较高、 较稳定。单孑 L 铁品位 3 1 ． 9 6 ％ ～ 3 3 ． 7 7 ％ ， 矿段平均品位 3 2 ． 7 3 ％， 单孑 L 锌 品位 1 ． 6 3 ％ ～3 ． 2 0 ％ ， 矿段平均品位 2 ． 9 4 ％。 矿体埋深在 4 7 0 m标高以下 ， 最深处达 2 0 0 m标 高 ， 东高西低。 2 采矿 方法 矿区位于秦岭东西复杂构造带北缘 ， 曾受多次 构造活动的影响。成矿受接触带和断裂带控制 ， 后 期构造又部分破坏矿体。矿体埋藏在 2 0 0 m 以下 ， 主矿体埋深在地下 3 0 0 m， 属隐伏 的倾斜厚 矿体 ， 必 须以竖井开拓， 坑内采矿。 矿体顶板主要为正长斑岩 ， 底板为透辉矽卡岩 、 黑云大理岩或透辉大理岩。正长斑岩多呈灰色、 肉 红色 ， 块状构造 ， 岩石较坚硬 、 性脆 ， 受后期构造影 响， 裂隙发育 ， 岩石较破碎 ， 沿裂隙多发育粘土岩化 ， 使岩石坚固性大大降低 ， 掘进时易垮塌 、 冒顶 和偏 帮， 岩石 力学测定结 果 抗压 强度 5 7 1 ． 0～1 4 1 2 ． 3 黄炳林叶义成等 杨家湾铁锌矿出矿贫化原因及对策 2 0 0 9年 1月第 1期 k g ／ c m ， 抗 拉 强度 2 0 ． 1～6 7 ． 0 k g ／ c m ， 抗 剪强 度 1 0 2 ． 2～1 6 0 ． 4 k g ／ c m 。透辉矽 卡岩主要 由透辉石 、 金云母、 绿帘石以及次生粘土矿物 、 方解石等组成， 粒状结构 ， 块状构造 ， 岩石极易风化， 吸水膨胀， 较破 碎， 稳固性极差。 根据以上情况 ， 矿区属不易管理顶底板， 稳定性 差， 易出现冒顶 、 塌落等不良工程地质现象。工程地 质条件属于中等． 复杂型。 采矿方法采用无底柱分段崩落法采矿， 如图 3 所示。阶段高度为 5 0 m， 分段高度为 l 0～1 2 ． 5 m， 采 矿进路间距为 1 2 ． 51 6 ． 5 m， 采用 Y G Z 9 0型凿岩机 凿岩， 深孔爆破 ， 装载方式为 C 3 0轨道式装岩机装 矿和人工装矿。井下运输为人力矿车运输 ， 通过竖 井罐笼提 升。 1 1 1 7 一 I I I ／ II I I I I Ⅱ 儿一儿 图 3 杨家湾铁锌矿无底柱分段崩落法矿块 图 1 一 设备井； 2 一 设备井联络道 ； 3 - 机修硐 室； 4 - 分段 联络道 ； 5 ． 矿石溜井； 6 一 废石溜井； 7 ， 斜溜道 ； 8 - 溜井联络道 ； 9 ． 回风井 ； l O 一 回采进路 ； 1 1 一 切割巷道； 1 2 一 切割天井 3 生产 出矿贫化现状 及原 因 无底柱分段崩落采矿法是一种国内外广泛应用 的高效率的采矿方法 ， 其最大缺点是损失贫化大， 一 般为 2 0 ％ ～ 2 5 ％ 。 该矿地下开采分两期建设， 目前建设的是第一 期工程 ， 开采范围为 1 4 5勘探线以东、 3 0 0 m标高以 上矿体 ， 设计规模 2 0万 t ／ a ， 竖井和斜井开拓方案， 2 0 0 5年底基本建成试产， 采矿首先在一期开采工程 Ⅲ号矿体 4 0 0 m标高以上首采地段进行。截止 2 0 0 6 年底， 矿 山实际采 出矿量 1 8 2 ． 5 k t ， 采出铁锌矿石量 1 7 3 ． 8 k t ， 锌金属量 5 ． 1 k t ； 年末保有资源储藏量为铁 锌矿石量 6 8 8 6 ． 2 k t ， 锌金属量 1 9 1 ． 5 k t ； 采矿损失量 2 7 ． 8 k t ， 损失率 1 6 ％， 实际回采率 8 4 ％， 采矿平均贫 化率为 2 0 ％。2 0 0 7年主要作业在 3 7 5 m和 3 8 8 m平 台， 实际采矿量 1 8 5 k t ， 锌金属 6 ． 0 k t ， 采矿损失 量 6 2 ． 6 k t 。期末保有资源储量铁锌矿石量 6 0 9 2 ． 4 k t ， 锌金属量 1 7 2 ． 8 k t 。与原地质报告相 比开采范围内 铁和锌的矿石品位都有所降低 ， 铁品位降低4 ． 6 8 ％ ， 锌品位降低 1 ． 6 3 ％， 锌品位降低幅度相对较大。采 矿 回收 率 8 3 ％， 平 均 贫 化 率 为 2 0 ％， 局 部 达 到 2 8％ 。 杨家湾铁锌矿出矿贫化的原因有 以下几条。 1 结构参数不合理 。分段 高度 、 回采巷道 中 心距 、 回采巷道断面大小应根据使用的设备 、 崩落矿 石的流动I生、 矿体的倾斜性来决定。选择的结构参 数不合理 ， 导致正常的正面脊部损失矿石量的增多 ， 使落矿椭球体两侧的废石过早的进入出矿漏斗， 造 成过早的贫化和矿石损失 。 2 贫化矿石品位超过截止品位 。在放矿过程 中， 当放出一定量 矿量的 3 5 ％ ～ 4 0 ％ 之后开始有 废石混入， 产生贫化 ， 并且贫化随着放出矿石量增大 而增大 ， 使放出矿石品位越来越低。为了降低贫化 ， 采用截止品位放矿， 当矿石和一定量废石混合后达 到一定的工业品位时即停止放矿。使用截止品位放 矿， 很难具体把握放出矿石的截止品位， 没有一个很 明显的放矿标准。而 目前国内对出矿品位的获得 ， 主要是依靠取样进行化学分析， 这种方法速度慢 ， 而 放矿周期又短 ， 出矿品位变化大。这样 ， 取样化验满 足不了现场生产的要求。所以， 在实际生产中， 通常 不得不依靠出矿工人和工程技术人员的经验， 根据 放出矿石的颜色、 密度和块度等情况的变化 ， 用肉眼 或感觉来识别矿石的贫化程度 ， 准确度很难保证。 放矿品位超过截止品位限制导致更多的废石混入 ， 造成了矿石贫化加大。杨家湾铁锌矿设计出矿截止 品位为 1 8 ％ ， 在进行回采时 ， 由于取样化验不及时， 在贫化矿石 品位达 到或接近 1 8 ％ 时， 未能停止 出 矿 。 3 炮孔设计的参数与崩矿步距布置不合理。 炮孑 L 孑 L 底距过大 ， 在爆破崩落矿石时 ， 矿石块度过 大， 容易搁阻， 影响矿石的流动性。同时也有可能产 生悬顶 、 立墙 ； 炮孔 的边孑 L 角度过小 ， 崩落的矿石未 能得到松动， 而且角度小的炮孑 L 易被矿堆埋住 ， 使后 排爆破产生一定的困难 ， 从而影响了矿石的回收率。 崩矿步距过小， 使上部 的废石过早混入 ， 产生贫化 ； 崩矿步距过大， 使正面脊部矿石损失增加。在实际 生产中矿石的贫化主要是由这两种原因所引起的。 4 生产管理 不合理 、 出矿 不及 时。在废石覆 盖下出矿时， 出到一定数量的纯矿石后 ， 废石逐步混 入 ， 贫化开始逐渐增大， 当达到出矿截止品位时应停 止出矿 ， 否则会加大贫化。同时， 加强对爆破人员技 术和责任的管理 ， 爆破效果如不好 ， 产生大块 多， 造 81 总第 4 7 7期 现代矿业 2 0 0 9年 1月第 1 期 成出矿困难 还会 引起爆破事故 ， 如拒爆 、 爆破立墙 和悬顶等等事故， 这些都会引起矿石 的贫化。杨家 湾铁锌矿爆破设计参数 崩矿步距为 1 ． 8 m， 炮孑 L 排 面前倾角为 8 0 。～ 9 0 。 、 边孔角 4 5 。 ～5 0 。 ， 每排 l 0～ l 2个炮孔。在爆破人员打孔时， 有时未能达到设计 要求 ， 加上炮孔填药量不够 ， 造成爆破效果不理想 ， 加大了出矿贫化。 4 降低贫化的措施 1 正确的选择采矿结构参数 ， 合理地 、 科学地 布置各分段的回采巷道。巷道的掘进与采准必须严 格按照设计图纸施工 ， 上中下 3个分段应保持菱形 交错布置。 2 钻上 向扇形 中深孔时 ， 排 面步距设计不超 过 1 ． 8 m， 炮孔孔底距不超过 1 ． 8 m， 排面倾角保持 8 0 。 ～ 9 O 。 ， 边孔角为 5 0 。 ， 每排钻凿 l 0～1 2个炮孔 ， 在两边孔之间均匀布置， 进路 间距 为 1 0 m时 ， 每排 打 l 0个炮孔， 进路间距为 1 2 ． 5 m时， 每排打 l 2个炮 孔。炮孔深度按炮 眼布置图上标注的尺寸 ， 深度要 打够 ， 根据现场爆破后的效果 ， 摸索出比较合理的炮 孔深度参数 ， 使穿爆后达到合理贫化 ， 保证出矿量。 3 切割槽尽量在矿体 中形成。切割槽高度应 达到分段高度， 切割槽顶部是上盘岩石接触面。尽 可能不崩落上盘岩石 ， 防止过度贫化 ， 待回采后顶板 岩石 自然崩落成为覆盖层。 4 当回采进路进入下盘岩石， 矿石 回收量随 着开采岩石高度增大而减少， 而且岩石混入量随之 增大， 贫化严重 ， 需要及时进行取样化验 ， 贫化矿石 品位达到设计截止品位 1 8 ％或接近 1 8 ％时 ， 应停止 出矿。在每条进路出矿时 ， 发现矿石品位低于 1 8 ％ 时， 及时向管理部门反应情况 ， 并在现场采取措施堵 塞放矿 口， 使用金属网和不同长度的坑木进行堵 口， 确保不影响下一排炮孔装药。 5 回采进路放炮后 ， 将上分段覆盖岩崩落下 的矿石贫化情况及时向主管领导汇报 ， 由领导组织 技术人员研究出矿贫化程度， 便于改进下一排炮孔 深度参数， 降低矿石贫化。 6 加强必要 的技术管理 ， 制定合理 的回采计 划 ， 系统出矿统计资料， 比较理论计算出的崩矿量 。 提高采场管理员的专业业务理论和技能， 使其能有 效的控制落矿的截止品位 、 合理的产出矿。 7 提高基层管理人员的业务素质。定期进行 矿山地质特征、 矿体 回采方法 、 爆 破器材使用的培 训 ， 提高其采掘方面的理论水平和技能。不定期地 由技术人员讲授本矿 山的特征 地层 、 岩石 、 节理 、 构造在矿体 回采过程 中的有利和不 利因素 ， 讲授 采场布孔及爆破要领。提高采掘工人的应变能力， 有效地提高采掘质量和效率 。 5 结论 通过 以上措施 ， 杨家湾铁锌矿出矿贫化率明显 改善。无底柱分段崩落采矿方法是一种高效、 安全 的采矿方法 ， 但其损失及贫化问题较为严重 ， 是此采 矿方法的主要突出问题。根据实际生产情况对采场 结构参数 、 炮孑 L 设计参数进行优化 ， 准确找出合理的 采场结构参数和炮孔设计参数 ， 同时加强出矿管理 制度 ， 便可以大大降低出矿贫化程度 。 参考文献 [ 1 ] 陈敏 ， 郑伟 强． 无底柱 分段 崩落采 矿法的损 失、 贫化 问题探 讨[ J ] ． 南方金 属， 2 0 0 7 ， 1 5 7 2 7 2 9 ． [ 2 ] 王 玉斌． 降低 矿石 损 失与 贫化 的 综合 措施 [ J ] 矿业 _T - 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