应用多种技术的采矿方法综合试验研究.pdf

2 0 1 6 年第六期 基础地质 应用多种技术的采矿方法综合试验研究 职 侯 艳涛 内蒙古 自治区 1 1 5 地质矿产勘查开发院乌兰浩特1 3 7 4 0 0 摘要 河台金矿开采急倾斜薄至中厚蚀变糜棱岩型金矿床， 一直以浅眼留矿法为主要采矿方法是合理的， 其存在主要 问题是回采方法过于单一， 采空区没有及时处理而造成出矿二次损失贫化过大， 出矿品位偏低 ， 企业经济效益较差。开展 应用多种技术的采矿方法综合试验研究以来 ， 使用类框架结构采空区处理技术及其它一些采矿新工艺新技术， 解决了采 空区连通和坍塌以及出矿二次贫化过大等问题， 出矿品位大幅提高， 黄金产量与经济效益均大幅增加， 并取得非常良好的 应用结果。这是当年的试验技术总结 ， 今示于后， 以飨读者。 关键 词 岩金矿 山 采矿 方法 应 用 多种技 术 综合 试验 研 究 1 ． 情况介绍 1 ． 1 矿床开采技术条件 河台金矿开采蚀变糜棱岩型金矿床。有高村矿床 1 1 号矿体 与云西矿床 9 号矿体 ， 两矿床走向N E ， 倾向N W， 倾 角 6 5 。 一 8 5 。 ； 矿体 走 向长度 高村 4 0 0 ～ 8 0 0 m， 云西 3 0 0 ～1 2 0 0 m； 控制垂深高村 6 0 0 m， 云西 5 0 0 m； 矿体平均厚 度高村 2 ．5 5 m， 云西2 ．5 9 m； 平均地质品位高村8 ．0 7 g ／ t ， 云西 7 ．7 2 。两矿床共同赋存特点 具有分支复合、 膨胀狭缩现 象 ， 整体连续性差 ； 矿石和围岩均为各种变质糜棱岩和硅化 千糜岩 ， 矿岩没有明显界限； 矿体普氏坚固性系数f 1 2 ～ 1 6 ， 围岩f 1 0 ～1 2 ， 但个别地段因断裂构造而节理发育， 其 矿体下盘发育一条与之平行的滑动构造破碎带， 所以， 矿岩 中等稳固， 局部不稳固； 矿床涌水量小， 水文地质条件为简 单类型； 矿岩密度 2 ． 7 5 ff m ， 松散性系数 1 ． 6 。 ⋯ 1 ． 2采矿方法沿革 1 9 8 9 年 投产 的高村矿 区设 计矿石生产能力 5 0 0 t ／ d ， 2 0 世纪 9 0 年代 中期投产 的云西矿区设计矿石 生产 能力 2 5 0 ff d 。两矿 区设计 与投产 以来一直以浅 眼 留矿法 回采矿房 ， 小分段中深孔空场法回收矿柱 ， 为矿山生 产起到重要作用。于 1 9 9 3 年与长沙矿山研究院合作， 在高 村 矿 区开 展 上 向水平 分 层 干式 充填 连续 采 矿法 试验 研 究。 1 ． 3存在的主要问题 矿山生产以开采地质资源为手段 ， 以获取最大经济效 益为 目的。所 以， 除地质资源为不可改变 的因素之外 ， 矿 山 生产会 因设备 、 技术 、 工艺和方法不同而有不 同的技术经济 效果 。河台金矿 1 9 9 9 年之前矿 山开采存在 的主要问题是 出 矿 品位不高 ， 与地质平均 品位有较大差距 。其主要原 因是 采矿方法过于单一 ， 其次矿柱 回收方法过于单调 ， 还有矿 山 生产 1 0 多年采空区没有一个有效处理方法 ， 最后是出矿损 失贫化大 ， 出矿品位低 。河台金矿二次损失贫化当年没有 统计指标， 估计二次损失率5 ％， 二次贫化率3 7 ％， 而实际多 年生产资料统计 1 1 个采场计算的二次贫化率为4 8 ． 8 9 ％， 有 的采场出矿量 比采矿量多一倍以上。 本文介绍是 当年 的研究成果 ， 现提供给读者 ， 如有不 妥 ， 敬请指教 1 2 ． 人工底柱浅眼留矿采矿法试验研究 该种采矿方法是从机械 出矿干式充填法 、 横撑支柱空 场法 、 静态 留矿法 、 无矿柱 留矿法等数种采矿方法 中， 利用 模糊数学优选 出来 的， 作为试验研究的主要采矿方法。 口 2 -1 人工底柱的构筑 河台金矿钢筋混凝土人工底柱的设计条件是 矿体厚 度一般大于 3 ． 0 m， 平均 5 ． 2 m； 矿体下盘 发育一条构造 破碎 带 ， 距 矿体 0～5 m， 破碎 带宽 度 0 ． 5 2 ． 0 m； 采 场长 度 2 0 6 0 m不等 ， 浅眼 留矿空场法或干式充填法采矿 。参照 国内 岩金矿 山或其它矿 山没有可供借鉴 的经验 ， 因而采用 中厚 矿体充填法回采的人工底柱设计做参考， 并结合矿山矿床 特征而其有下述特点 一是梁板结构 ； 二是主筋与上下盘砂 浆锚杆焊接 ； 三是钢筋底柱与钢筋混凝土梁组成整体结构 ； 四是 C 2 0 高标号混凝土。 2 ．2 人工底柱浅眼留矿法试验研究 本采矿方法与普通浅眼留矿法有共 同特点 沿矿体走 向布置矿块， 矿块划分矿房与矿柱， 先采矿房后采矿柱 ； 上 向水平分层回采， 分层高度与所使用凿岩机类型有关； 回采 作者简介 侯艳涛 1 9 6 5 ．2 - ， 男， 汉族， 工程师； 现从事矿山技术管3 E*作。 R E S OU R C E S| 0 9 9 丽 鄙鸳 W ES T R N R ES O U R C E S 时从底部结构放出1 ／ 3 矿石， 其余留作上采之工作台并支护 采场围岩 ； 视上下盘围岩节理裂隙发育程度而采用锚杆或 锚索支护。本采矿方法与普通浅眼留矿法又具有一些不同 点 第一采场切割层高达2 ．5 m～ 3 ．O m； 第二切割回采结束应 全部出净矿石， 然后施工人工底柱； 第三钢筋混凝土特点承 静载能力大而抵抗动载能力差 ， 所 以， 最好使用上 向凿岩爆 破方法落矿； 第四顶柱与间柱最好使用浅眼落矿； 五是矿房 所有矿石出净之后， 有一个存留三角矿堆出矿问题需要解 决。 人工底柱浅眼留矿法自2 0 0 0 年 1 月在云西矿区 1 1 0 中 段开始试验与应用 以来 ， 凡是矿块地质品位在 5 g ／ t ～7 g ／ t 以 上者均可使用 ， 每年应用不少于3 个矿块。而2 0 0 1 年高村 矿区竖井延深工程结束之后当年 6 月也开始推广 ， 先从一 4 0 中段开始 ， 逐步扩大到0中段与4 0 中段 ， 至2 0 0 3 年上半年所 有河台金矿的采矿工程技术人员， 均可以设计与应用本法 指导矿山生产 。 3 ． 其它采矿新技术的应用 3 -1 新型采空区处理技术 3 ． 1 ． 1 高村矿区现状与危害 至2 0 0 0 年止 ， 高村矿床累计采矿量 1 1 9 ．4 万t ， 出矿量 1 5 2 ． 4 万 t ， 出矿量多于采矿量 3 7 ． 3 万 t ， 相当于采矿量 1 ／ 4 ， 这 些都是贫化的废石。按矿岩密度计再加上靠地表民采部分 累计采空区体积达6 3 万m 。 ， 未作专门处理 ， 靠自然片落围 岩充填 空区。高村矿区从 3 88 8 线矿体走 向长 4 0 0 多 m， 从 4 0～1 6 0 中段垂高 1 2 0 m东段采空区基本连通 。其破坏与 连通原因有三 一是沿矿体全长有 7 条构造破碎带切割 ， 下 盘发育一条平行破碎带 ； 二是 民采空区倒塌而破坏下部采 空 区； 三是大量使用中深孑 L 一次性 爆破 回收矿柱而造成大 量围岩片落与岩层移动。 其危害简言之是导致地质资源损失 ， 增大矿石贫化 ， 危 及巷道安全 ， 恶化通风系统 。 3 ． 1 ． 2 新型采空区处理技术 的主要特点 其名为类框架结构采空区处理技术是属于空区处理的 充填 、 崩落及支撑三大主要方法之矿柱支撑范畴 ， 经北京冶 金工业信息标准研究院国内外查新后认为， 不但属国内首 创 ， 在 国际上也处于领先地位 ， 其技术构想来源于如下几点 实践 或认 识 首先考察 了石英脉开采矿 山如夹皮沟 、 金 厂 峪 、 玲珑等金矿采深均超过 6 0 0 m， 均用空场法 ， 虽然个别矿 体或坑口采用废石充填 ， 但绝大部分利用低品位矿柱支撑 空 区亦做到安全生产 ； 再有我 国岩金矿 山 8 5 ％以上 中小 型 矿山主要使用空场采矿法， 每年形成数百万IT I 采空区， 但未 1 O 0| R E S OUR CE S 基础地质2 0 1 6 年 第六期 见发生灾难性事故 ； 然后是河台金矿某些不连续矿体开采 所留下的独立空区， 1 O 余年未处理也没有太大变化。 本技术运用多种人工矿术或低品位 自然矿柱， 将连续 垂向空区在一定部位隔开， 再把走向连续的空区按一定距 离将其隔离， 这就如同楼房建筑中用钢筋混凝土的梁、 柱、 板构筑的框架结构一样 ， 将大空区变为小空区， 将连续空 区 变成相对独立空区。采用此种独特的隔离技术之后 ， 采空 区任其 自然存在 ， 如有条件或使用掘进废石或使用分级尾 砂在不影响生产条件下进行嗣后充填。本处理技术经力学 模型试验证明较科学合理， 其使用条件 ①适合浅眼留矿法 或空场采矿法开采技术条件的矿床 ； ②开采总深度在 5 0 0 m m以上的浅部开采矿山； ③矿井有足够充填料来源或 有专门充填贮料仓； ④要求矿山有足够技术力量与施工队 伍 ， 人工矿柱的施工质量才有保证。 5 3 ．2 三强作业技术的应用 强掘强采强出的三强作业技术是 2 0 世纪6 0 年代 由使 用崩落采矿法矿山所创造的一种采矿作业技术， 其优点可 节约生产成本 、 提高作业强度及各种劳动生产率。河台金 矿利用此技术 的 目的是加速富矿包 回采及提高出矿 品位 ， 降低出矿二次损失和贫化 ， 为矿 山生产服务 。2 0 0 0 年当时 在云西矿区1 1 0 中段5 3 7 4 1 与5 4 5 4 9 采场应用 ， 具体使用结 果 见表 1 。 表 1 矿山平均技术指标与兰强作业技术指标比较 矿山 云西矿区 云西矿区 项 目 单 位 说明 平均指标 5 3 7 4 1 采场 5 4 5 4 9 采场 设计矿石量 l 2 5 4 7 2 7 5 1 8 地质资料 地质品位 1 5 4 8 9 9 3 下 同 地质金属量 k g 1 9 4 2 2 6 8 3 设计一次损失率 ％ 7 3 9 8 设计一次贫化率 ％ 1 8 9 l 2 采下 品位 f l 4 ． 6 9 】 1 ．6 2 采矿金属量 k g 9 2 5 3 3 9 9 采矿一次损失率 ％ 3 9 1 1 4 1 3 地测验收数 矿石一次贫化率 ％ l 6 5 3 7 3 6 4 下 同 出矿二次损失率 ％ 5 O 0 0 D O 0 ． 3 4 出矿二次贫化率 ％ 3 7 0 o 7 2 0 l 3 7 采场落矿量 1 5 5 2 1 1 3 l 0 2 2 9 2 5 3 回采时间 月 66 9 4 0 3 6 O 0 采场面积 m 2 】 5 8 5 1 5 9 8 2 2 O ．4 采场生产能力 t ， 1 7 5 8 1 0 9 ． 2 1 6 2 5 以下为计算数 采矿强度 m 月 1 4 6 2 2 0 5 2 2 l 2 历史最好水平 d d 1 2 2 O 1 o 9 2 1 6 2 5 后者比最高仍高 3 3 ％ 采出矿起止时间 月 1 8 9 1 1 平均指标为 1 1 个 采场平均 2 0 1 6 年第六期基础地质 由表 1 可以得出结论 1 采场生产能力与过去普通法 比， 提高近5 0 ％以上； 2 采场采矿强度比平均值高4 5 成； 3 采矿一次损贫指标， 由于作业时间短而相对提高围岩稳 固性， 其指标相对降低； 4 出矿二次损失贫化大幅降低， 提 高了出矿品位； 5 云西矿区这两个采场应用三强作业技术 为河台金矿这两年完成生产任务做出重要贡献。 3 ． 3 其它采矿新技术 在综合试验研究中除此之外 ， 在生产实践中还发明了 一 种充填留矿采矿法、 一种采用两种材料胶结的人工间柱 构筑方法、 一种中厚矿体钢筋混凝土人工底柱构筑法等三 项专利技术； 人工底柱存留三角矿堆的几种不同出矿方法； 在人工底柱上进行压力测量从而对人工底柱所具有的特性 有更清楚认识 ； 对原有干式充填采矿工艺进行不断改进与 完善， 如增设充填系统 ， 增大分层回采高度， 改进溜矿井结 构， 改变采场铺垫材料， 采用钢筋混凝隔墙代替块石砂浆隔 墙技术； 等等。 l6 4 ． 综合试验研究主要结果及经验 4 ．1 试验研究初步产生效果 应用效果之一 ， 广泛开展 中段规划设计指导施工设计 ， 对干式充填 采矿工艺进行改进与完善之后 ， 充填采矿法采 矿量 比重逐 步上 升 ， 2 0 0 0 年达 4 。 4 7 ％， 2 0 0 1 年升至 1 4 。 0 3 ％， 2 0 0 2年为 1 6 ． 6 4 ％。由于这些采场大量 出富矿 为完成产金 与利润指标做出显著的贡献。应用效果之二， 尤其是类框 架采空区处理技术在云西矿区应用3 年多来， 效果明显， 效 益显著 ， 这几年 出矿量 占4 5 ％左右 ， 但出矿金属量 占6 0 ％以 上， 2 0 0 2 年 占6 1 ．5 6 ％。两矿区3 年来结束 3 7 个作业采场， 绝大多数 均作 到相互独立 ， 仅两例发生空区顶柱及夹墙倒 塌， 只占5 ．4 ％ 且均有具体原因。应用效果之三， 极大地降低 出矿二次损失与贫化 。云西矿 区统计 I 1 0 与 6 0 两 中段 8 个 作业采场平均采矿一次损失率 2 ． 3 0 ％， 一次贫化率 1 4 ． 5 0 ％， 而出矿二次损失率仅 1 ． 6 0 ％， 二次贫化率2 ．6 0 ％； 所以， 综合 而得采矿总损失率 3 ． 5 8 ％， 总贫化率 1 5 ． 2 7 ％， 大大优于过去 指标， 更优于高村矿区在覆岩下出矿估算的损贫指标。应 用效果之四， 尤其 2 0 0 2 年 由于人选 品位提高 ， 平均达到 6 ．2 5 g ／ t ， 比2 0 0 1 年的5 ． 2 3 纯增 1 ．0 2 ， 从而使浮选 、 氰化 技术指标相应提高 ， 其回收率比2 0 0 1 年分别提高2 ．5 1 与 2 ．6 4 个百分点。应用效果之五 ， 企业经济效益大幅提高。 2 0 0 2 年与 2 0 0 1 年的选矿处理量相差不多 ， 仅增加 7 2 2 t ， 但 由 于 比同期 出矿 品位提高 1 ． 0 2 g ／ t ， 加上选冶技术指标相应 提 高而累计产金达 1 6 1 0 ． 3 k g ， 比2 0 0 1 年产金 1 3 1 5 ． 1 k g 纯增黄 W E S TRN RE S OURCE S 部鸳 金 2 9 5 ． 2 k g ， 利润总额 5 0 1 5 万元 ， 比2 0 0 1 年纯增 3 4 1 5 万元 。 这些技术经济效果非常明显。 4 ．2 试验研究成功经验 河台金矿之所 以在短短 的 3 年时间内 ， 基本解决困扰 矿山生产多年的采矿技术问题， 并且 自2 0 0 2 年开始出矿品 位便一路攀升， 最高的出矿品位产生于2 0 0 2 年 1 1 月， 平均 入选品位达创纪录的8 ．2 1 ， 出矿量达2 9 5 6 9 t ， 并在一年之 内利润指标完成为年度计划的4 0 5 ． 4 ％， 为上年同期的3 ． 3 倍 。 首先应归功于矿山全体工程技术人员与管理人员大力 支持、 全力配合 ； 其次应用多种技术采矿方法试验工作是与 矿 山生产紧密联系在一起 的 ， 与解决矿山生产技术问题 同 时开展 ； 再有所使用之技术为岩金矿山过去之常用技术， 大 部分在其他矿山均有成功应用例子 ， 移植技术更容易扎根 、 开花与结果 ； 还有从实际出发 ， 逐渐改变过去死板的采矿模 式 如一律使用中深孔回收矿柱等 ， 要灵活运用各种采矿 技术 ， 要因矿生法 ， 要遵守矿岩变化规律 ； 此外 ， 推行 中段规 划设计指导矿山施工设计 ， 在矿体开采之前就落实好采空 区处理方法等等 。通过这几年的采矿方法综合试验研 究 ， 认识问题更深刻 ， 解决 问题更灵活 ， 采矿工艺技术上 了一个 新 台阶， 随着试验研究不断深入 ， 出矿品位与矿 山效益还将 进一步提高。这是当年的试验总结， 今示于后， 以飨读者 参考文献 [ 1 ]陈友东， 唐有德， 姚香． 类框架结构采空区处理新技术的研究与实 践 ． 有 色金属 矿 山部分 5 4 卷 2 0 0 2 年 6 5 ～7 ． [ 2 ]张桂暄． 干式充填采矿法存在问题与改进实践． 黄金科学技术 1 0 卷 2 0 0 2 年 1 2 2 5 ～3 0 ． [ 3 ]李纯青， 樊满华． 模糊数学优选综合试验研究的采矿方法． 黄金科 学技 术 1 1 卷 2 0 0 3 年 1 0 3 0～3 4 ． [ 4 ]李建甘 河台金矿高村矿 区二资贫化原因分析及降低方法实践 ． 黄金 2 3 卷 2 0 0 2 年 7 1 5 1 8 ． [ 5 ] 蔡保清． 岩金矿山采空区处理现状及对策． 有色矿冶 1 9 卷 2 0 0 3 年 4 1 4 ． [ 6 ]采矿手册编委会 ． 采矿手册 4 ． 北京 冶金 工业出版社， 1 9 9 0 ． 4 41 5 ． [ 7 ] 徐艳红， 都梦洁． 鄂尔多斯市露天煤矿采矿 用地方式改革实践探 索与制度建议[ ．『 ] ． 西部资源， 2 0 1 4 5 1 0 5 1 0 7 ． [ 8 ]刘佳． 缓解矿业用地 矛盾 辽宁进行采矿用地方式改革试点[ J ] ． 西部资源， 2 0 1 2 1 2 0 2 0 ． RE SOURCE S| 1 01