云南斗南锰矿白姑缓倾斜矿体采矿法优化.pdf

第 2 9卷第 2 期 2 0 1 1 年 5月 中 国 锰 业 C HI NA S MANGANE S E I NDUS TRY Vo 1 ． 2 9 № 2 Ma v 2 O ll 云南斗南锰矿白姑缓倾斜矿体采矿法优化 任保 光 云南文 山斗南锰 业股 份有限公 司， 云南 砚 山6 6 3 1 0 1 摘要 云南斗南锰矿 白姑矿段矿体厚度 多变、 倾角变化较大 ， 对白姑缓倾斜矿体采矿方法进行试验 研究， 得 出适用于白姑缓倾斜矿体开采的采矿方法， 并提 出存在的问题和需要解决方法。 关键词 采矿方法； 优化 ； 地质条件 ； 向下分层 中图分类号 T D 8 6 1 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 24 3 3 6 2 0 1 1 0 2 0 0 3 30 3 0 前言 云南斗南锰矿 白姑矿段为一缓倾斜薄矿体 ， 直 接顶底板多由泥岩 、 粉砂岩和含锰灰岩组成。泥岩 遇水易软化 ， 强度 降低。顶板受构造影 响稳 固程度 不一。根据顶板稳 固和矿石厚度情况 ， 开展“ 斗南锰 矿采矿方法与地压活动规律的研究 ” 和“ 斗南锰矿缓 倾斜多层矿体开采方法工艺 的研究 ” 。在 白姑矿段 的采矿方法为 杆柱房柱采矿法 用于回采矿厚大于 2 ． 0 m的矿体 、 普通房柱采矿法 用 于 回采矿厚为 2 ． 0～1 ． 2 m的矿体 、 破底 顶 房柱采矿法 用于 回 采矿厚为 1 ． 2～0 ． 5 m的矿体 、 削壁充填采矿法 用 于回采矿厚小 于 0 ． 5 m的极薄矿体 1 j 。由于受 工程地质条件和水文地质条件以及矿体赋存条件影 响， 采用不 同的采 矿方法 ， 各 自显现 的地压 活动不 同， 从而影响到作业人员安全和矿石 回采率 。为了 安全、 高效地利用好矿产资源， 经过近几年对采矿方 法优化 ， 对于顶底板、 倾角、 矿石厚度、 断层 、 裂隙变 化大的矿块 ， 采用 向下分层采矿法效果较好 。 1 矿区地质概况 白姑矿 区位于云南省文山州砚山县境 内， 斗南 向斜北 翼东端 ， 为一单 斜 构造。矿层 自上 而下 有 V l o 、 V 9 、 V 8 、 V 7 b 、 V 7 、 V 6 等层位， 主要呈层状 ， 似层 状、 透镜状。矿体走向北 5 0 。 ～7 0 o 东， 向南东倾 斜， 倾角 1 4 。 ～ 3 9 。 ， 一般为2 5 。 ， 最大 4 5 。 ， 最 小 7 。 ， 为一海相沉积锰矿床 。矿石类型以褐锰矿 和碳酸锰为主， 属低硫、 低磷， 低铁、 易选的优质富锰 矿。矿区为缓倾斜 薄矿体 ， 矿体顶底板 围岩多 由泥 岩、 粉砂岩和含锰灰岩组成 ， 泥岩遇水软化 ， 强度变 低 。矿层厚度变化较大 ， 矿层厚度为 0 ． 3 ～2 ． 9 8 m， 平均 1 ． 2 3 m。 矿体顶、 底 板岩性 矿体直接顶为 0 ． I～0 ． 2 1T I 厚的一层破碎软岩 ， 随回采而脱落 ， 这一层为矿石开 采贫化的主要来源 ； 此层之上除局部有 0 ． 1～0 ． 2 m 厚的灰岩产出外 该层质地性脆 ， 暴露面积过大会发 生离层冒落 ， 其余 全部为泥质粉砂岩 ， 厚度一般为 0 ． 2～0 ． 4 1T I ， 除断层影响外 ， 整体性较好 。矿层底板 岩性为粉砂岩 、 泥质粉砂 岩， 岩性松软 ， 电耙 出矿极 易将其混入矿石采出 ， 造成矿石贫化。 采场中除大的构造外， 节理裂隙也较发育， 主要有 N W 向段裂和 N E小皱， 对采场顶板稳定影响极大。 2 白姑缓倾斜矿体采矿方法 根据顶板稳固、 矿石厚度情况分别采用 杆柱房 柱采矿法 用于回采矿厚 大于 2 ． 0 iT I 的矿体 、 普通 房柱采矿法 用于回采矿厚为 2 ． 0～1 ． 2 1T I 的矿体 、 破底 顶 房柱采矿法 用于回采矿厚为 1 ． 2～0 ． 5 m 的矿 体 l 1 j 。经过几 年的生产实践 ， 房柱 采矿法 在 白姑矿 区缓倾斜矿体 中普遍应用 ， 采矿各项指标 都能够达到或超过设计指标 ； 但对于部分由于倾角 、 顶底板、 矿石厚度 、 断层 、 裂隙变化较大 的矿块 ， 采用 房柱法采矿会存在一些安全问题。 1 存在走向断层的矿体， 如果走向断层破碎带 较宽、 不稳或矿石错距大 于 1 1T I ， 围岩稳定性差 时， 每条切割上山均要穿过走 向断层 ， 脉外切割工程量 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 2 3 作者简介任保光 1 9 7 4一 ， 男， 云南文山人 ， 采矿助理工程师， 采矿技术员， 研究方向 采矿方法， 手机 1 3 8 8 7 6 7 1 5 3 8 ， 传 真 0 8 7 1 3 8 4 0 5 4 3 ， Ema i l 7 5 7 3 4 8 4 0 0 q q ． c o rn． 中国锰业 第 2 9 卷 大 ， 脉外切割的废石将导致采矿贫化率升高， 降低 出 矿品位 ， 增加原矿和选矿成本 。且每条切割上山的 断层处均要进行架箱支护， 加大了支护量 ， 降低了作 业效率 ， 而且支护过程中较为危险。 2 对于 V 8 、 V 9 两层矿同时回采的矿体 矿石 夹层在 3～6 m厚 ， 采高较高。每个矿房控制 的 矿石量大， 回采时问长 一般从打切割上山到回采结 束都在 2 5天左右 。因采高较 高， 在 打切割上山和 回采过程 中， 难 发现浮石 险兆 ， 或浮石难于清理 彻 底 ， 容易发生片帮和顶板脱落 ， 给作业人员带来安全 隐患E 3 J 。再就是因为采高高 ， 采空 区垮落的废石 量 大， 垮落的废石对下部采矿影响大 ， 每个矿房内必须 在每个 回采步距结束后及时采用安全棚对上部 的空 区进行封闭 ， 如果封闭不及时或安全棚不稳 固， 将会 导致下部矿石损失或给下部 的回采带来安全隐患； 而且制作安全棚坑木用得多， 危险』生大 ， 安全棚又易 损坏。 3 当矿体倾角大于 3 0 o 、 小于 4 5 。 ， 已接近 矿石的自然安息角 ， 回采爆破下的矿石 和上部采空 区的矿柱或者废石跨落后会 自然滚落 ， 易破坏切 割 上山及运输平巷内的设备及管道线路。人员上下和 在下部作业的人员 ， 易受到滚石伤害 ， 给安全生产够 成较大的威胁 。特别是顶板稳固性较差 的矿块 ， 使 用房柱法回采时 ， 在第一步距退下 回采第二步距以 后， 地压显现时 ， 直接顶板与老顶脱离跨落。由于直 接顶板与老顶在 2 m以上。如果安全棚封闭不及时 或安全棚不稳 固， 跨落的岩石轻易就会把安全棚冲 毁， 岩石滚落到下步距 ， 影响到下步距矿房的矿石 回 采， 更容易伤及在下部工作的人员 。因倾角大， 在用 电耙耙运矿石时大块矿石滚落速度快 ， 操作 电耙的 人员难于避让 ， 安全得不到保障。 4 次生断层多、 节理裂隙较发育 ， 且走 向与切 割上山相向， 顶板稳固性差的矿块 。用房柱法采矿 ， 顶板极易冒落， 安全得不到保障 ， 而且回采率较低。 因以上类型矿块采用房柱法采矿存在问题 ， 且 作业人员作业时的安全系数低 。为提高这部分矿块 在采矿作业中的安全性 、 改善技术经济指标。经过 采矿方法优化 ， 对存在 以上情况的矿块采用 向下分 层采矿法 ， 效果较好 。 3 下向分层采矿法 矿块走 向长为 4 5 m左右 ， 在运输平巷 内远离矿 块采空区的一侧同时开 两条切割上 山， 并把两条上 山沿矿体倾 向方向间隔 8 ～1 5 m相互穿通作为联络 通道 ， 靠备采矿块的一条作为专 门的人行井 ， 另外一 条作为专门的出矿井 ， 就具备了出矿与人行 的分开。 上山打到距上中段采空区 6 ～8 m时。以倾向方向 间隔 6 8 m的距离 同时向相邻 的采空区布置分层 拉底 ， 并在拉底内 5～8 i n处布置切割上山， 同时向 上掘进至上 中段后 回采。分层 回采顺序为 自上 而 下， 分层拉底内回采顺序 由下向上推进 ； 分层拉底回 采 同时回采上一分层 的预 留矿柱 ； 根据回采进度 ， 上 下分层可以错开 回采 ， 在 回采上一分层时， 下一分层 可以布置拉底。每个 分层 回采结束 ， 在 出矿上山和 上一分层预 留的上 山内设安全棚 ， 防止上部空区垮 落的废渣影 响下分层 的回采。 I 对于存在走向断层且断层破碎带较宽、 不稳 固或矿石错距较大的矿块 ， 因为只布置两条上山， 回 采时不需 穿过断层 ， 穿断层 的次数减少 ， 支护 量减 少， 所 以支护过程中带来的安全问题也相应减少 ； 采 用房柱法多次穿断层导致 的贫化率升高 的问题得到 改善 ； 分层拉底可以根据上一采场和出矿、 人行上山 揭露的断层情况及时调整拉底位置 和方 向， 断层面 附近的矿石可以得到较好的 回采 ， 且作业人员的安 全性得到改善 。 2 对于采高较高的矿块 ， 因为分层拉底间的距 离仅为 6～8 11 1 ， 回采时 间缩短 ， 回采过程 中发生的 片帮减少 ； 需要的安全棚数量减少 ， 所以安全棚的制 作 、 安装及安全棚封 闭效果所引发的安全 问题也相 应减 少 。 3 对于矿体倾角在 3 0 。 一 4 5 。 问的矿体， 由 于沿倾 向方 向只需布置两条上山， 回采 时要安设的 安全棚就减少很 多， 因上部空 区封闭不及时或安全 棚不稳固， 导致下部矿 石损失或给下部回采带来的 安全隐患相应减少 ； 因矿体倾角较大、 分层拉底间隔 仅为 6～8 n l ， 一般情况下在分层拉底 内均不需再沿 倾斜方向布设电耙耙矿 ， 采用房柱法每个矿房均面 临的上山内耙矿变为一个采场只需在一条出矿上山 里耙矿 ， 其余 的矿石耙运均改变为水平拉底 内的耙 运 ， 由上山耙矿带来 的上 山倾角变化大、 视线不好、 易发生滚石伤人等问题得以解决 ； 作业人员大部分 时间是在水平的分层拉底内作业， 和房柱法相比作 业环境和安全性得到改善 ； 分层拉底一般布置在矿 体倾角发生变化的地方 ， 便 于回采时根据不 同的倾 角采取不 同 的回采 及支 护措施 ， 更 有利 于提 高 回 采率 。 第 2期 任保光 云南斗南锰矿 白姑缓倾斜 矿体采矿法优化 4 对于次生断层多、 节理裂隙较发育 ， 且走 向 与切割上山相 向， 顶板稳 固性差的矿块。采用 向下 分层采矿法 ， 避免 了切割上 山与断层 、 节理 、 裂 隙同 相 ， 能有效选择留矿柱位置 ， 大大降低 了作业人员 的 安全和支护量 ， 有效提高 了回采率。 因为向下分层采矿法在上述几种采场条件下的 使用效果较好 ， 得到了认可和推广。 4 存在的问题及解决方法 1 为防止上分层采空区垮落 的废 渣冲人下分 层 ， 保证下分层回采时的安全 ， 分层 问需 留设 1 ． 5～ 2 m厚的矿石顶柱 ， 仅允许局部小面积穿通上分层 ， 作为确认上分层位置之用 ， 在 回采过程 中对上分层 拉底 的标定应准确无误 ， 在距离上分层 3 m左右时 应减少炸药量 ， 必要时可布置超前孔 ， 防止因爆破震 动导致上分层废渣冲人作业面。由于分层拉底问留 设的矿石顶柱增多影响到采矿 回采率的提高 ， 但可 以根据顶板的稳固情况 ， 采取放小炮 松动爆破 快 速回采部分矿柱。但必须监护到位 ， 由经验丰富 ， 反 应速度快的老工 回采。 2 回采至下部分层 一般为第 3 、 4分层 时， 上 一 分层预留的安全通道 由于压力显现 ， 开始 出现片 帮， 上部的空区也开始垮落 ， 这时安全棚的架设必须 保证牢固， 并注意架设安全棚时的作业安全 ， 同时加 强上 山内的支护及浮石的清理。为减少作业人员在 新增空 区内作业 的时间 ， 可 以采用 中孔一次崩落分 层间矿石的方式 ， 在多 回收顶柱 的同时可 以降低作 业过程的安全风险 ， 但受矿石倾角及采场顶板 的限 制和爆破技术 的影 响较大 ， 只能用于矿石倾角大于 3 0 。 的矿块 。 3 因采场矿石搬运环节增多 ， 出矿效率不高 ， 因只使用一条上 山作为整个采场 的出矿上山， 所有 的矿石均需电耙耙运至出矿上 山内， 为防止大块矿 石滚落至运输巷道 内， 又必 须将 出矿上山和大巷 内 的出矿 口错开布置 ， 因此导致耙运环节增加 ， 加上分 层内矿石为水平耙运 ， 导致耙矿效率较低。 4 由于分层 内矿石耙 运和出矿上 山与装矿上 山转耙运段都是平巷耙运 ， 平巷内容易积水。耙运 过程中， 部分矿石和废渣变为泥浆顺水 冲人运输大 巷 ， 影响到运输大巷 的文明生产 。可从运输平巷打 一 条拉底再连通至出矿拉底 ， 专作泄水用 ， 泥浆可以 在泄水拉底 内沉积 ， 解决泥浆水冲人大巷的现象。 几年的实践证 明 对斗南矿 区普遍存在 的走 向 断层发育、 采高较大、 倾角变化大、 次生断层多 、 节理 裂隙较发育 、 顶板稳固性差 的缓倾斜矿体 ， 采用 向下 分层采矿法 ， 可有效提高采矿作业的安全性 ， 并对采 矿指标 的改善起积极作用。 参考文献 [ 1 ] 马鞍山矿 山研究院 ， 文山州斗南锰矿 ． 斗南锰矿采矿方法与地 压活动规律 的研究[ R ] ． 文 山 文山州斗南锰矿 ， 1 9 9 1 ． [ 2 ] 马鞍山矿 山研究院 ， 文山州斗南锰矿 ． 斗南锰矿缓倾斜多层矿 体开采 方法工艺研究 [ R] ． 文山 文山州斗南锰矿 ， 1 9 9 1 ． [ 3 ] 斗南锰业 股份有限公司安全 生产委员 会 ． 云南 文山斗南锰 业 股份有 限公司典型 事故案例汇编 1 9 8 92 0 0 3 [ C ] ． 文 山 斗 南锰业股 份有 限公 司 ， 2 0 0 3． Ap p r o p r a i t e M i n i n g M e t ho d Op t i mi z a t i o n o f Yu nn a n Do u n a n M a n g a n e s e M i n e RE N Ba o g u a ng Y u n n a n We n s h a n D o u n a n Ma n g a n e s e I n d u s t r y C o ． ， L t d， Y a n s h a n ， Y u n n a n 6 6 3 1 0 1 ， C h i n a Ab s t r ac t The o r e b o dy t h i c kn e s s a n d Ba i g u o r e - l a y e r i nc l u d i n g mi ni n g me t h o d o f e x p e r i me nt o r e b o d y i s C O I l - c l u d e d． I t a p pl i e s t o Ba i Gu a p pr o p r a i t e mi n i ng me t ho d o r e mi n i ng． The a nt ho r a l s o pu t s f o r wa r d t h e e x i s t i ng p r o b l e ms t o b e s o l v e d ． Ke y wo r ds M i n i ng me t ho d s； Opt i mi z a t i o n； Ge o l o g i c a l c o n d i t i o ns ； Do wn hi e r a r c hi c a l