中国钨矿采矿技术现状分析.pdf

第 6 5 卷第 1 期 有 色 金 属 矿山部分 2 O 1 3 年 1 月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 6 7 1 - 4 1 7 2 ． 2 0 1 3 ． O 1 ． 0 0 3 中国钨矿采矿技术现状分析 郑 磊 ， 余 斌 ， 胡建 军 ， 龙 涛。 1 ．北京 矿冶研 究 总院 ， 北 京 1 0 0 1 6 O ； 2 ．中 国黄 金集 团公 司， 北京 1 0 0 0 1 1 摘 要 综述 了我 国大部分钨矿 山的开采现状及历史发展沿革 ， 介绍 了现阶段钨矿 开采 的典型方 法 ， 并对各 种 采矿方法和采矿装备进行了评述 ， 对我 国钨矿采矿技术 的未来发展有一定的启发、 借鉴意义 关键词 钨矿 l 采矿方法 ； 浅孔 留矿法 ； 分段空场法 中 图分 类 号 TD8 6 4 文 献 标 识 码 A 文章 编 号 1 6 7 1 4 1 7 2 2 0 1 3 0 1 0 0 1 2 0 4 S t a t u s r e v i e w o f mi n i n g t e c h n o l o g y u s e d i n t u n g s t e n mi n e s o f Ch i n a ZHENG L e i ， YU B i n ， HU J i a n j u n ， L0NG Ta o 1 ． Be ij i n g Ge n e r a l Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Mi n i n g Me t a l l u r g y，Be i j i n g 1 0 0 1 6 0 ，Ch i n a ； 2 ． Ch i n a Na t i o n a l Go l d Gr o u p Co r p o r a t i o n，Be ij i n g 1 0 0 0 1 1 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e c u r r e n t s i t u a t i o n a n d d e v e l o p me n t o f t h e mi n i n g t e c h n o l o g i e s i n mo s t t u n g s t e n mi n e s o f Ch i n a a r e s ummar i z e d ． ．S ome t yp i c a l mi ni n g me t ho ds a n d mi ni ng e qu i p me nt s f or t u ngs t e n mi ne s a r e i n t r o du c e d a n d c o mme nt e d ． I t i s us e f ul f or t he f ut u r e d e v e l opme nt of mi n i n g t e c h no l ogi e s i n t u ng s t e n mi ne s o f Chi na ． Ke y wo r d s t u n g s t e n m i n e ；mi n i n g me t h o d；s h o r t s h o l e s h r i n k a g e me t h o d ； s u b l e v d o p e n - s t o p i n g me t h o d 2 0 0 9 -- 2 0 1 0年 ， 北京 矿冶 研 究 总 院对全 国钨 矿 进行了现状调查。此次调研深入江西 、 广东及湖南 的多家 钨矿 企业 ， 通 过 实 地考 察 、 调 研 ， 获 取 了大量 一 手资料 ， 对我国钨矿采矿技术及装备水平现状有 了较全 面 的 了解 。 1 概 述 我 国钨 矿 地下 矿 山的 开采 技 术水 平 相差 很 大 ， 有机械化程度较高的矿山 液压凿岩台车凿岩 ， 铲运 机 出矿和辅助作业机械化 ， 也有一般机械装备 的矿 山 气腿 式凿 岩机 凿 岩 ， 电耙 出矿 ， 电机 车运 输 ， 还 有 机械装 备较 差 的矿 山 气腿 式凿岩 机凿 岩 ， 人 工运 搬 矿石 。下页表 1 为 我 国 2 3家 钨矿 开采现状 的现 场 调查 数据 表 。 2 钨 矿采矿 方法沿革 我 国钨 矿 山采 矿方 法 种 类较 为 齐全 ， 且 出现 许 多组 合 式 方 案 。2 0世纪 5 O年 代 ， 钨矿 山 开 采 规模小， 工艺技术落后 ， 许多矿 山手工作业 ， 使用的 采 矿方法 主要 为浅 孔 留 矿法 ， 约 占所 有 采矿 方 法 的 作者简介 郑 磊 1 9 8 4 一 ， 男 ， 硕 士， 工程师 ， 采 矿工程专 业， 主要从 事矿 山开采技术研 究及咨询工作 。 9 5 ； 2 0世纪 5 0年 代 中期 到 6 0年 代 中期 ， 小 型 矿 山不断扩建、 改造、 合并， 工艺技术也相应发展， 削壁 充填法 、 全 面采 矿法 和 干式 充 填 法 开始 逐 步 在 钨 矿 山试 验 和 应 用 ； 2 0世 纪 6 O年 代 中期 到 7 O年 代 中 期 ， 钨 矿 生 产 发展 缓 慢 ， 技 术 进 步 不 大 ； 2 O世 纪 7 0 年代 中期 以后 ， 特别 是改 革开放 以后 ， 新建 了一批 骨 干 矿 山 ， 钨矿 生产规 模迅 速扩 大 ， 采 矿方法 的新 方案 相继试验成功 ， 钨矿开采技术提高到了一个新水平。 近 2 0年来 ， 我 国钨矿 采矿 技术 进步 突出表 现在 以下几 个方 面 1 适 用 于各种 开采技 术条 件 的采矿方 法试 验成 功 ， 并 在 生产 中逐 步推 广应 用 。如 完 善 留矿 法 、 组 合房柱 法 和全面 法 的工 艺 发 展 空场 法 ； 中深 孔 落矿 阶段矿 房法试 验 取得 成 功 ； 推 广 应 用机 械 化 的 削壁 充填法 和 于式充 填法 ； 对于 品位低 的厚 大钨 矿床 ， 试 验 和应用 阶段崩 落法 ， 对钨 矿 山来 说 ， 在技术 上是 突 破性 的进 展 。 2 采 掘装备 水平 普遍 提高 ， 实现 凿岩 、 搬 运机 械 化 。小型矿山普遍应用凿岩机凿岩 和电耙搬运矿 石 。大型 矿 山一 般 应用液 压凿 岩 台车 、 电动 铲运 机 、 锚 杆 台车和装 药车 。 3 新 工 艺技 术 在 钨 矿 山得 到 广 泛应 用 。例 如 ， 对于 厚度 小 于 0 ． 8 m 的 矿 脉 改 用 削 壁 充 填 法 。另 第 1 期 郑 磊 等 中国钨 矿采 矿技术现状分析 1 3 外 ， 人 工矿 柱方 法 、 光 面爆 破 和 控制 爆 破 技 术 、 锚 杆 和锚 网护顶 技术 、 以及 采 用 小 型 无 轨设 备及 平 底 结 构 提高 机 械化程 度 等 。 4 一 些新 的地 压监 测系 统及 理论 应用 到矿 山生 产地 压管 理 中 。 5 新兴软件在钨矿山得 到广泛应用 。例如 ， 矿 山系统工 程 、 矿 山技 术 经 济 分 析 、 矿 产 经 济学 、 矿 山 优化 设计 等方 面 的相关 软件 已经在柿 竹 园 、 行 洛坑 、 香炉 山、 大 吉 山和漂塘 等地 下钨 矿 山应用 ， 用 于指 导 优 化采 矿方 法 和 辅 助 设 计 ， 编 制 采 掘 计 划 、 计 算 储 量 、 绘制地质图、 综合评价企业经济效益 ， 确定矿山 最佳经营参数等 。 表 1 2 3家钨矿 山现场调查数据 表 Ta bl e 1 Da t a s h e e t of 2 3 t u ng s t e n m i n e s 3 典型矿 山与采矿方 法 3 ． 1浅 孔留矿 法[ 4 ] 铁 山垅 钨矿 上 坪矿 区属 高温热 液 钨锰铁 矿 石英 细脉带型钨矿床 。矿床由细脉带组成 ， 沿山脊分布 ， 自南 向北有 南 、 中 、 北 三 组矿 带 ， 共 1 3条 矿 脉 带 ， 走 向 8 O 。 ～ 9 O 。 、 倾 向 北 、 倾 角 8 0 。 以 上 ， 矿 带 总 长 1 3 0 0 m， 宽度 2 5 1 4 0 m， 平 均 4 0 m。矿 带 中主 脉厚 度最大 1 ． 5 m， 一 般 0 ． 2 ～O ． 3 m。矿床 工程地质 条件 属坚硬 半坚硬 完整 稳 固类 型 。矿 区水 文地 质 属构 造 裂 隙水 且富水 性 较弱 的简 单类 型 。矿 区采 矿 范 围 内 及 附近无 民房 和建 构筑物等设 施 ， 地表允许 陷落 。 铁山垅钨矿上坪矿 区采用浅孔 留矿法采矿 ， 平 硐一 溜井 开 拓 。矿 块 长 4 O ～ 6 0 m， 采 幅 1 ～ 2 m。 采用 自溜放矿和电耙 出矿两种方式 出矿 ， 放矿斗 间 距 4 ． 5 ～5 ． 5 m； Y S P 一 4 5型凿岩 机凿 岩 。上 向“ 之 ” 字型 或“ 梅花 ” 型 排 列 浅 孔 ， 孔 底 距 0 ． 4 ～ 0 ． 6 m， 孔 深 1 ． 8 ～2 ． 2 m。 采矿 方法 主要 技术 经济 指标 见表 2 。 表 2浅孔 留矿法主要技术经济 指标 Ta bl e 2 Te c hn i c a l - e c o no mi c i nd i c a t o r s o f s h o r t s - ho l e s hr i n ka g e m e t ho d 1 4 有 色 金 属 矿山部分 第 6 5 卷 3 ． 2连续 阶段崩 落法[ ] 柿竹园多金属矿床为一大型接触交代矽卡岩矿 床 ， 工业类型属云英岩矽卡岩复合型钨多金属矿床 。 矿体 中透镜体产 出， 厚度大， 矿化强 ， 连续稳定 。矿 石 岩性 为云 英 岩 网脉 矽 卡 岩 ， 缓 倾 斜 产 出 ， 倾 向南 东 ， 倾角一般为 5 。 ～2 O 。 ， 局部 3 O 。 。顶板和东 、 南侧 面 围岩 为云英 岩 网脉矽 卡岩 和矽 卡 岩 ， 底 板和 西 、 北 侧面 围岩为花 岗岩 。矿 岩稳 固性好 ， 无 自燃、 结块 性 。除富矿段西北角裂隙密度大 ， 张裂隙发育外 ， 岩 体连续性 、 完整性好， 矿岩整体稳固性好 。矿区水文 地 质简 单 ， 对 开采 影响很 小 。 柿 竹 园多金属 矿用 连续 阶段 崩落 法开 采 4 9 0 m 以上富矿段 。矿床采用平窿一斜坡道一溜井开拓 。 矿 区采 用上下 分 区抽 出式通 风系统 。矿 房垂直 盘 区 走向布置， 阶段高度 6 8 m； 一个盘区划分为 9个矿 块 ， 矿 块走 向东西 ， 矿柱 长 6 4 m， 宽 1 5 m， 中 间采 空 矿房宽 2 0 m， 阶段高 6 8 m， 分段高 1 1 m。底部结构 采 用 电耙道 漏斗 式 结构 ， 为 堑沟 进 路式 平 底 结构 、 双侧进路 。采准切割工作 的顺序为矿房端部 一切 割 天 井 一 切 割 横 巷 一 上 向 扇 形 平 行 炮 孔 。采 用 Y GZ 一9 O型 钻机 在凿 岩巷 道凿 上 向扇形 炮孔 ； 顶 板 矿段 回采 时 ， 采 用 YQ一1 0 0型潜孔 钻机在 凿岩 硐室 内凿水 平 扇形炮 孔 ； 平 巷 、 斜 坡 道 掘进 时 ， 掘进 工 作 面采 用 7 6 5 5凿 岩机 ； 天 井 掘 进 工作 面配 YS P一4 5 凿岩 机 ， B QF 一 1 O 0 型 装药器 装 散 状 炸药 ， 非 电毫秒 雷管微差起爆 。大功率 电耙 扒矿至采场溜井 ， 通过 振 动 放 矿 机 放 矿 ， 汽 车运 至 主溜 井 ， 或 者 用 S T3 ． 5 铲 运机 直接运 至 主溜井 。 采 矿方 法 主 要 技 术 经 济 指 标 采 场 生 产 能 力 9 0 0 -- 1 0 0 0 t ／ d ； 矿 石 损 失 率 1 8 ； 矿 石 贫 化 率 1 3 9 ／ 6 ； 采切 比 1 5 ． 3 m／ k t 。 3 ． 3全 面采矿 法 香炉 山钨矿为矽卡岩型 白钨矿床 ， 矿体赋存于 燕山晚期细粒黑云母花岗岩体与杨柳 岗组含碳硅泥 质灰 岩 的接触带 上 ， 呈似层 状产 出 ， 并 随接 触带 产状 的变 化而 变化 。C D级 钨 金 属量 2 1 ． 6 6万 t ， 平 均 品位 0 ． 6 6 3 。主矿体长 1 2 5 0 m， 倾斜长 5 7 6 m， 埋深 4 0 ～3 0 0 m， 矿头标高 3 5 8 ～6 5 8 m。矿体产状 与 香炉 山背斜 一致 ， 轴部倾 伏 角 1 0 。 ～2 5 。 ， 北 西 翼平 均倾角 7 。 ， 南东 翼平 均倾 角 3 8 。 。矿 体厚 2 ． 5 5 ～ 4 5 ． 5 9 m， 其中轴部厚度最大 ， 向两翼逐渐变薄。轴 部矿体平 均厚 度 2 5 ． 8 3 m， 南东 翼平均 厚度 6 ． 5 3 m， 北 西 翼 平 均 厚 度 9 ． 0 6 m。 矿 体 平 均 品 位 0 ． 7 0 5 。矿 石工 业 类 型 以原 生 矿 为 主 ， 氧 化 矿 极 少 ； 矿 石 自然 类 型 为 白钨 矿 钙 硅角 岩 矿 石 。矿 床 水 文地 质条件 简单 。 主矿体主要采用地下方式开采 ， 采矿方法基本 为留点柱、 条柱 的全 面法 ， 生产 能力 约 2 2 0 0 t ／ d 。 平 硐 开拓 ， 铲 运机一 汽 车运输 。采 矿方 法结构 参数 矿块 沿 走 向布 置 ， 长 5 0 m， 矿 块 倾 斜 长 度 4 0 ～ 6 0 m， 顶柱 0 ～ 3 m， 底 柱 3 m， 间柱 6 m。采 场 内 根据 上盘 岩石稳 固情况 和 矿石 品位 留不规则 矿柱 。 自下 而上逆倾斜分层 回采 ， 分层 高度与矿体倾角有关 。 采用气 腿式 凿岩 机下 盘超前 开帮 ， 浅孔 压顶落 矿 ， 铲 运机 出矿 。 技 术 经 济 指 标 损 失 率1 2 ． 3 3 ， 贫 化 率 3 ． 07 。 3 ． 4分段 空场 采矿法 [ 1 0 ] 漂塘钨矿是一多金属大规模钨锡矿床 ， 矿床属 中等 深度 气化 高 温热 液 矿 床 ， 工业 类 型 属 黑 钨矿 一 锡矿 一石英 细 脉 带 型 。矿 区矿 化 面 积 1 ． 2 k m ， 石 英细脉带矿体 1 O条 ， 产状 3 5 5 。 8 0 。 ， 走向长度 1 0 0 ～ 1 2 3 0 m， 埋深 2 0 0 ～7 5 0 m， 厚 度 4 ～3 0 ． 2 m。主 要 围岩 为变质 砂岩夹 板岩 。矿 区水文 地质 条件 比较 简单 。 漂 塘钨 矿 采用 分 段空 场 法 采矿 ， 矿块 一般 沿 走 向布置 ， 分矿 房 、 矿 柱两 步骤 回采 。一 般 矿块规格 为 长 5 0 m、 高 6 0 m、 宽 5 ～2 0 m， 顶柱 高 4 m， 底 柱高 6 ～ 8 m， 分段 高约 l O m， 间柱 长 8 m， 采 用平 底结 构 ， 电动装 岩机 出 矿 。采用 YG Z 一 9 0凿分 段 扇 形 中 深 孔 ， 顶 柱利用 硐 室 采用 KQ J 1 0 0 B水 平 深 孔 压矿 ； 人 工装药， 非电毫秒导爆管、 导爆索复式起爆 ； 装矿及 二次 破碎在 装矿 机道 中进行 。 分段 空场法 主要技 术经 济指 标见表 3 。 表 3分 段 空场 法 主 要技 术 经 济 指 标 Tab l e 3 Te c hn i c al e c o no m i c i nd e x o f s u bl e v e l o pe n - s t o pi ng me t ho d 3 ． 5露 天开 采 中国露 天 开采 的钨 矿 山较 少 ， 主要 有 宁 化行 洛 坑 钨矿 有 限公 司 和江西 分宜珠 江矿 业有 限公 司⋯ 。 第 1期 郑 磊等 中国钨矿采矿技 术现状分析 1 5 珠 江矿 业 有 限公 司属 于 露天 与地 下联 合 开 采 ， 逐 步完成 由地 下开 采转 为露 天 开采 。地下 开采 采用 浅孔 留矿 法 ， 露天 开采 采用 潜孔钻 机 凿岩 ， 反铲 挖掘 机出矿 ， 汽车一溜井一平硐 电机车运输 ， 陡帮开采 ， 生 产能力 2 0 0 0 t ／ d 。 行 洛 坑 钨矿 现 已 由地 下 开 采转 为露 天 开采 ， 现 已探 明钨 金 属储 量达 3 O多万 t ， 为全 国 四大 钨 矿 床 之一。矿区位于 中等高度 山区， 矿床处于三面环山 的低洼 处 ， 东南 部地 势逐 渐 降低 ， 呈 “ V” 形谷 排 泄 地 表水。矿床探 明 的地 质储 量 1 ． 1 3亿 t ， 赋 存标 高 3 0 0 8 1 6 m。矿体 长 6 3 6 m， 平均 厚度 1 5 8 m， 向下 延伸 到海 拔 2 4 2 ～3 4 O m 处逐 渐 尖灭 ， 平 均 延伸 2 9 7 m。走 向北 东东 ， 倾 角 6 0 。 ～7 0 。 。 行洛 坑钨矿 采 矿 生 产 能力 为 8 2 ． 5万 t ／ a ， 采 用 汽车一溜井一电机车的运输形式 。矿山主要 设备 KQ1 6 5型潜 孔 钻 机 ， 日立 3 3 0型 挖 掘 机 ， 日本 三 菱 2 O t 型 自卸 汽车 。矿 山主要 设备 基本 处 在 国际领 先 水平 ， 辅助 设备 一 般 。行 洛 坑 钨 矿 主 要采 矿 技 术 经 济指 标见 表 4 。 表 4行洛坑钨矿主要采矿技术经济指标 Ta b l e 4 Te c h ni c a l - e c o no m i c i nd i c a t o r s i n t h e m i ni n g o f Xi ng l uo k e ng Tu ng s t e n M i n e 序号 项 目名称 数量 1 采场生产能力／ t d 1 7 5 5 2 剥采 比／ t t 4 ． 3 3 劳动生产率 凿岩台班效率 潜 L ／ m 台班 1 3 5 铲装台班效率／ m。台班 9 8 0 运矿台班效率／ m。台班 一 1 6 0 4 损失率／ 4 ． 9 3 5 贫化率／ 4 ． 9 5 4 采矿方 法评述 浅孔 留矿法 是倾 斜 至急倾 斜黑 钨 矿脉 开采 的主 要方 法 ， 应 用 比例 约 占 9 5 ， 而 对 于 缓倾 斜 黑 钨 矿 脉则 适宜 采用 全面 采矿 法 。阶段 空场 法适 用于 矿脉 群的整体开采 ， 有利 于增大采矿 强度， 提高 采矿效 率 ， 该方法 的缺点是采矿贫化率较高。 阶段 连续崩 落法 适用 于 大型 白钨矿 床及 接触 交 代矽卡岩型多金属矿床 的开采 ， 该方法具有采切 比 小 、 采场 生产 能力 大 、 能 同步 处 理 采 空 区等 优 点 ， 但 凿岩 与 出矿 的装备 水平 要求 较高 。 5 结 语 鉴 于 钨矿 的特 殊 赋存 条 件 ， 我 国过去 以开 采石 英 岩脉 黑钨 矿床 为 主 ， 采矿 方法 主要 为浅 孔 留矿法 ， 开采规模小 ， 装备水平较低 ， 效率不高 。 随着近年来大型 白钨矿床的开发 ， 关于采矿方 法 与采 矿设 备方 面 的改进 建议 如下 1 积极采用无轨设备、 中深孔 或大直径深孔凿 岩及 自动化控制系统等高效率设备 ， 着力提升采矿 装 备水 平 ； 2 积极采用大规模落矿采矿方法进行高强度开采； 3 积极应用充填采矿法 ， 提高资源回收率及安 全 性 。 参 考 文 献 [ 1 ] 张 涛 ， 吴 艳， 张德会 ， 等 ．浅析我国钨矿开发利用 过程 中存在 的问题与对策 [ J ] ．资源与产业 ，2 0 0 9 ， 1 1 5 7 9 8 1 ． [ 2 ] 黄 志才 ．浅孔留矿法在茶山锑钨矿开 采中的应用 [ J ] ． 采矿技 术 ， 2 0 0 8 4 1 3 - 1 4 ． [ 3 ] 曹 宇 ．削壁充填法在瑶 岗仙钨矿倾斜矿脉开采中的应用 [ J ] ． 采矿技术 ，2 0 1 1 4 1 5 - I 6 ， 8 5 ． [ 4 ] 殷 红 ．铁山垅钨矿分支矿 脉开采 实践E J ] ．中 国钨业 ，2 0 0 9 ， 2 4 3 1 9 - 2 1 ． E s ] 刘家胜 ．平 底堑 沟底部 结构 留矿采 矿法 的应 用[ J ] ．中国钨 业 ，2 0 1 0， 2 5 3 6 - 7 ． [ 6 ] 李爱兵 ， 周爱 民， 尹彦波 ， 等 ．柿竹园多金属矿床群空 区条件下 的崩落特性 研究 [ J ] ．岩石 力学 与工 程学 报 ，2 0 0 8 ， 2 7 1 1 22 3 4 2 2 4 3 ． [ 7 3 袁节平 ， 宋嘉栋 ， 欧任泽 ， 等 ．地下中深孔 大规模爆破 的研究与 实践 [ J ] ．矿业研究与开发 ，2 0 0 8 ， 2 8 1 7 6 8 0 ． [ 8 ] 石求 志， 李 春 ， 兰晓平 ．预切顶 中深孔房柱法在香炉山钨矿 的 应用[ J ] ．中国钨业 ，2 0 1 1 ， 2 6 3 6 - 9 ， 1 8 ． [ 9 3 刘贞表 ， 李家泉 ．倾 斜 、 薄 矿体开 采方法 的探讨 [ J ] ．现 代矿 业 ，2 0 1 2 6 5 8 5 9 ． [ 1 o ] 吴吉洋 ．分段空场采矿法在漂 塘钨矿 的应用[ 刀．江西有色 金属 ，2 0 0 7 ， 2 1 1 1 1 - 1 2 ， 3 5 ． [ 1 1 ] 黄进京 ， 钟太兴 ， 贺 健 ．行洛坑 钨矿选厂 厂址选择 与开拓运 输方案 的论证[ J ] ．有色金属 矿山部分 ， 2 0 0 8 ， 6 0 4 7 - 1 0 ．