昭通铅锌矿Ⅰ号主矿体采矿方法探讨.pdf

第 1 9 卷第 6 期 2 0 1 0年 6月中国矿业 CH I NA M I NI NG M AGAZI NE V0 1 ．1 9．NO ．6 J u n 2 0 1 0 昭通铅锌矿 I号主矿体采矿方法探讨杨文杰，解联库。，贺昌友，黄兆来 1 ．云南省昭通市铅锌矿，云南彝良 6 5 7 6 0 2 ； 2 ．云南驰宏资源勘查开发有限公司，云南曲靖 6 5 5 0 0 0 ； 3 ．北京矿冶研究总院，北京 1 0 0 0 4 4 摘要昭通市铅锌矿新探明的 I号主矿体，7 6 0 m 中段矿体平均水平厚度 1 7 ． 9 3 m，最大厚度达 4 3 m，P b Z n平均品位 1 8 ． 2 7 。因矿体较为疏松，含较多的硫铁矿，应用上向分层干式充填采矿法回采此矿体时，矿块顶板失稳，空区垮落高度达 6 m 以上。矿山未来计划采用尾砂胶结充填采矿法，但在尾砂胶结充填系统建成之前，两年时间内必须采用一种安全、经济、合理的过渡期采矿方法，这既是矿山正常生产的需要，也为最终实现尾砂胶结充填采矿提供充分借鉴参考。关键词矿岩破碎；过渡期；采矿方法；胶结充填中图分类号 TD2 1 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 0 5 1 2 0 1 0 0 6 0 0 7 5 0 4 Di s c u s s i o n o n t h e mi n i n g me t h o d o f I ma i n o r e b o d y o f Z h a o t o n g l e a d - z i n c mi n e YANG W e n e ，XI E Li a n k u 。，HE Ch a n g y o u ，HUANG Zh a o l a i 1 ． Zh a ot o ng l e a d z i n c mi n e，Yi l i a ng 6 57 6 02，Ch i n a； 2 ． Yu n n a n Ch i h o n g r e s o u r c e s e x p l o r a t i o n d e v e l o p me n t C o ． L t d ．，Qu j i n g 6 5 5 0 0 0，Ch i n a ； 3 ． 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 a n d Me t a l l u r g y ，Be i j i n g 1 0 0 0 4 4 ，Ch i n a Ab s t r a c t Th e I ma i n o r e b o d y i s a n e w d i s c o v e r a b l e o n e o f z h a o t o n g l e a d z i n c mi n e a n d t h e a v e r a g e h o r i z on t a l t hi c kn e s s i s 17 ．9 3 I T I ，t he ma xi mum t hi c kn e s s r e a c h 4 3m ，Pb Zn a v e r a g e gr a de i s 1 8 ．2 7 ．Us i ng o ve r ha n d c u t an d f i l l s t opi ng dr y ba c kf i l l i ng me t ho d o f t e n l e a d t O r o o f f a i l e d i n s t a bi l i t y a nd t he he i ght of g oa f f a i l u r e ove r 6 m ，t he ma i n r e as on i s t he i nc o mpa c t or e bo dy a nd t he S O ma n y p yr i t e ．I n or de r t O r e s ol ve t hi s i s s u e，t he mi ne wi l l u s e t he c e me n t e d f i l l i n g wi t h t a i l i ng s mi n i n g me t ho d i n t he f u t ur e ． I n t h e t wo y e a r s’i nt e r i m p e r i o d，a s a f e a nd o e c ume n i c al mi ni ng me t ho d i s ne c e s s a r y，t ha t wi l l be he l p f ul f o r t h e n or ma l p r o d uc t i on o f mi n e a n d wi l l o f f e r mo r e r e f e r e n c e t O us e t h e c e me nt e d f i l l i n g wi t h t a i l i n gs mi n i n g me t h o d． Ke y wor ds f r a gme n t a t i o n o f or e a nd r oc kmas s； i nt e r i m pe r i od； mi n i n g me t h od； c e me nt e d f i l l i n g 昭通市铅锌矿采矿权属云南驰宏锌锗股份有限公司所有，矿山由河东片区、河西片区、河西井口片区三个片区整合而成。目前，主要在河东片区进行开采，开采方式为地下开采。矿山整合前，采用的采矿方法极不规范，采富弃贫较严重。自矿山整合后，采用平硐和盲斜井联合开拓，同时设有辅助提升竖井，目前已形成 9 1 0 m、8 4 6 m、 7 6 0 m 等 3个主运输水平，6 7 0 m 中段尚在建设中。各中段间的人员往来、材料、矿石含废石提升，大都通过斜井和竖井来完成，已形成的中段收稿日期 2 0 0 9 1 2 2 7 基金项目“ 十一五”国家科技支撑计划课题编号 2 0 0 8 B A B 3 9 B 0 1 作者简介杨文杰 1 9 7 5 一，男，甘肃靖远人，工程师。斜井 1号斜井 9 1 0 ～ 8 4 6 m 、2号斜井 9 1 0 ～ 6 7 0 m 、1 1 5斜井 8 4 6 ～8 1 4 m 、1 0 9斜井 8 4 6 ～ 8 1 4 m等。矿山共有 l、 Ⅱ、 Ⅲ号矿体， Ⅱ、 Ⅲ号矿体为零散鸡窝矿，产状不明显。在 8 4 6 m 中段以上， Ⅱ号、 Ⅲ号矿体已基本采完， I号矿体已开采至 8 2 5 m。由于进行空区治理，目前工号矿体没有进行开采。目前，矿山主要开采 7 9 6 m 中段、8 1 4 m 中段的 Ⅱ、Ⅲ号小矿体，采用自然崩落法和浅孔留矿法回采，采用天井和电耙出矿，矿石采用提升机提至 8 4 6 m 中段，经斜井提出地表；开采 Ⅱ、 Ⅲ号矿体，采用人工砼底柱留矿嗣后集中充填采矿法。 I号主矿体属急倾斜矿体，埋藏较深，采 7 6 中国矿业第 1 9 卷矿难度较大，昭通市铅锌矿现有的采矿方法，已无法适应该矿体的采矿需要，需要探索一种更安全、经济合理的采矿方法。 I 地质概况 1 ． 1 矿体地质 I - 6 号矿体倾角较大，近似垂直，矿体上盘围岩与下盘围岩均在上泥盆统宰格组 D 。。内，岩性为灰白、灰色一厚层状粗晶白云岩，夹含藻白云岩浅色层及少量页岩。岩体结构类型为块状结构，岩体较完整，岩溶不发育，以溶蚀小孔、溶蚀裂隙为主，含不均匀岩溶裂隙水，富水性中等。岩石坚硬而脆，浅部裂隙较发育，裂隙率为 0 ． 6 6 ～ 1 ． 8 5 ％，以短细为其特征，裂隙发育深度一般在海拔 8 5 0 m 以上。岩石干燥抗压强度为 5 8 ． 8 4 ～1 1 7 ． 6 8 MP a ，但遇断层破碎带，其抗压强度减弱，易产生坑道边壁变形而需支护。整体上岩体结构形态为不规则块体，岩性坚脆，节理较发育，整体强度较高，稳定性较好。工号主矿体其走向长 2 8 0 3 2 0 m，倾斜延深大于 3 4 0 m 地表露头标高 1 0 4 0 m，深部钻孔控制标高 6 7 0 m ，东西两侧局部出现透镜状、扁豆状孤立的小矿体，规模不大，走向长 1 0 ～1 5 m，倾斜延深 1 0 m 多。该矿体 8 2 5 m 以上已被采空，现分布标高为 7 9 6 6 7 0 m。 I 号矿体赋存于上泥盆统 D 。地层中，围岩为中粗晶白云岩。矿体走向与地层一致，走向北东～南西，倾向南东，倾角 7 0 。～8 5 。。矿体水平厚度 5 ． 2 1 ～ 3 0 ． 4 0 m，平均厚度 1 7 ． 9 3 m，变化系数 4 O ． 4 6 ；P b品位 2 ． 6 4 ～1 3 ． O 9 ，平均 5 ． 4 6 ，变化系数 6 5 ． 5 5 ；Z n品位 3 ． 9 O ～ 3 O ． 9 4 ，平均 1 2 ． 8 1 ，变化系数 6 6 ． 6 1 。 1 ． 2 矿体围岩矿体产出受岩性控制明显，矿体上、下盘多数都为粗晶白云岩，极少数矿体与含碳页岩、灰岩接触。矿体上、下盘围岩蚀变以白云石化、硅化、黄铁矿化为主，其次为重晶石化、方解石化。 2采矿方法可行性分析根据工号矿体地质报告书，工号矿体在 8 1 4 m 中段受断层影响，矿体被错断，分割成多个小矿体，其中以 I 一 6号矿体为最大。I - 6号矿体赋存最大标高为 7 9 6 m，下延至 7 0 0 m 以下，下延情况不清。8 2 5 m标高以上矿体基本已采空，8 2 5 ～7 9 6 m 尚有部分残余矿体。昭通市铅锌矿为防止大明槽塌陷坑进一步发育，目前已停止对此部分矿体的开采。本次方案考虑仍然不回采此部分矿体，则大明槽采空区底板 8 2 5 m至此次方案设计的 1 - 6 号矿体，最大赋存标高 7 9 6 m有 3 0 m 的天然矿柱保护，开采 1 - 6号矿体，对上面的影响较小，应该可以进行开采。根据 I - 6号矿体地质报告附图，I 一 6号矿体在 7 6 0 m 中段较为厚大，上延 1 8 m 后，顶部受断层错断影响，出现分支、尖灭现象。7 8 0 m 标高以上矿体厚度变小，主矿体厚度在 9 6号剖面线收缩为 1 6 m，在 9 8 号剖面线矿体分支，最大厚度为 7 m，其他剖面上尖灭或厚度更小。矿体在 7 6 0 m标高厚度最大，达 4 3 m，在 7 6 0 m 中段穿脉巷道掘进过程中，因矿体较为疏松，含较多的硫铁矿，小断面掘进，顶板即失稳，垮落高度达 6 m 以上。综合考虑各方面的因素，推荐采用机械化进路回采方式，在 7 8 0 m 分层建造人工假底顶，将 I - 6号矿体分成两个块段 ① 7 8 0 7 6 0 m 标高矿体，因矿体厚度较大，采用下向小分段矿房矿柱胶结充填采矿法进行回采；② 7 8 0 m 标高以上矿体，因矿体厚度较小，且矿体分支，建议采用上向分层充填采矿法进行回采。一定程度上，可根据矿体稳固性、矿体厚度等适当进行挑采，废石干式充填，以降低成本。上向分层充填采矿法，在该矿体所能采用时间很短，这里就不作详细介绍。 3机械化盘区下向小分段矿房、矿柱采矿法设计 3 ． 1 盘区划分及开采顺序盘区构成要素包括盘区划分、盘区长度确定。盘区长度主要根据电动铲运机的有效出矿运距来确定，确定盘区长度为 6 0 m。 I - 6号矿体在 7 6 0 m 中段，厚大部分矿体分布在 9 4 1 剖面至 1 0 0号剖面线之间，1 0 0号剖面线至 1 0 4号剖面线之间为端部薄矿体，矿体走向总长 1 6 0 m，其中厚大部分矿体走向长 1 0 2 m，最大厚度在 9 6 1号剖面线 4 6 m，平均厚度 3 3 m。原则上，按 6 0 m 一个盘区进行划分，实际将矿体沿走向划分为 3个开采盘区，依次是 1号盘区、2号盘区和 3号盘区。其中 1 、2号盘区为开采厚大部分矿体盘区，3号盘区为开采 1 0 0 ～ 1 0 4号剖面之间的端部薄矿体盘区。盘区开采顺序先采 2号盘区，再采 1号盘区，最后回采 3号盘区。 3 ． 2分层高度随着回采分层高度的增大，采场生产能力和采矿效率随之提高，同时采准比、采充成本也都随之降低，但分层高度受到矿岩稳定性、充填体强度、采场顶板管理方法、落矿方式及凿岩设备第 6期杨文杰等昭通铅锌矿 I号主矿体采矿方法探讨 7 7 等因素的制约。综合分析各种因素，并参考其它矿山的经验，确定回采分层高度为 3 m。 3 ． 3分段高度机械化盘区下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法中的分段高度的确定，需要考虑回采的安全性、假顶的制作量、围岩的稳固性、顶板的监护及处理措施。分段高度越大，假顶的制作量越小，胶结充填量越小，但分段高度的增大，顶板的管理难度加大，综合考虑确定，机械化下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法的分段高度为 6 m。即每隔 2 个分层制作一次假顶，共布置有 4个分段，依次为 7 6 2 m、7 6 8 m、7 7 4 m、7 8 0 m 分段。假顶工程布置在此 4 个分段标高水平。 3 ． 4 回采进路结构参数回采进路结构参数是采矿的主要关键参数，是影响采场稳定性、采矿生产能力、采充成本、劳动生产率的重要因素。根据工程地质对 I号矿体矿岩稳定性的初步评价，参考其它矿山的经验，设计初步选择回采矿柱宽度 3 m 或 4 m ，矿房宽度 6 m 或 8 m ，矿柱、矿房进路垂直矿体走向布置，进路长度为矿体水平厚度。采准布置。下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法采用上、下盘双采准布置形式，即在上盘、下盘对称布置采准斜坡道、溜矿井、分层巷道、矿房、矿柱出矿道等，现有的采准系统可以利用，作为下盘采准系统，新增一套上盘采准系统以及一条上盘溜矿井出矿联道约 1 7 0 m 。设计考虑下盘溜矿井兼顾作为采场回风井，下盘溜矿井延伸至 8 1 4 m 中段，按 5 4 m 垂直高度考虑。上盘溜矿井。考虑溜矿井上段作为矿房废石干式充填所需渣子的倒渣小井，从 8 1 4 m 中段将各中段采准、基建掘进渣子卸人此溜矿井，在上部设置挡板，与下部溜矿井分开，上段作为溜渣井，下段为溜矿井。废石干式充填时，从此溜矿井旁直接铲装，倒人采场进行充填。上盘溜井亦按 5 4 m 垂直高度考虑，与 8 1 4 m 中段相连。其他上盘采准系统，只考虑至 7 7 7 m 标高 7 8 0 m 分层在下盘。下盘采准系统与 7 8 0 7 9 6 m 采准系统相连。各盘区共用脉外采准折返式斜坡道，斜坡道断面 2 ． 4 m2 ． 6 m一5 ． 8 3 m 。根据设计的分段高度及目前的采准施工情况，在下盘布置有 7 6 8 m、7 7 4 m、7 8 0 m 标高共 3条分段巷道，在上盘布置 7 6 5 m、7 7 1 m、7 7 7 m 标高共 3条分段巷道，总计上、下盘共布置 6条分段巷道，各分段巷道通过分段联络巷与矿体采准斜坡道相连。此 6 条分段巷道亦是分层巷道，负责每个分层矿房、矿柱的回采。设计分段平巷巷道中心距矿体下盘边界的平面距离为 5 m，分段巷道断面与斜坡道断面相同，各个分段巷道共用一条溜井联道与溜矿井相连。采用目前的溜矿井设计，在 9 6 1号剖面线和 9 8 1号剖面线共设置 2条溜矿井，溜井断面为 2 ． 5 m2 ． O re5 ． O m 矩形断面。设计考虑相邻的矿房、矿柱共用一条出矿平巷，出矿平巷断面与分段平巷断面相同。回采顺序。采用自上而下分层回采，第一分层顶板高程 7 8 0 m。进路中先采矿柱、2个分层相邻的矿柱回采结束，建造假底，胶结充填后，再回采中间矿房。分层内矿房、矿柱进路由盘区中央向两端退采。为有利于进路充填接顶，提高进路充填接顶率，维护采场顶板稳定，设计进路采用微倾斜坡度向下推进，坡度为 5 。上、下分层矿房、矿柱进路错开布置。凿岩爆破。采用7 6 5 5凿岩机打眼，孔深 1 ． 8 m，孔径 S o 4 0 mm，使用水平浅孔落矿；采用电雷管和塑料导爆管进行微差爆破。出矿。采用 1 ． 5 m。电动铲运机出矿，矿石从采场铲运后，卸入溜矿井，通过 7 6 0 m 装矿硐室装入矿车，电机车倒运至 2号斜井，通过斜井、 9 l O m 中段巷道运至地表。采场通风。采场通风路线新鲜风一中段沿脉一采准斜坡道一分段巷道一出矿道联道一冲洗采场一废风溜矿井上段一上中段回风巷道一地表。采场通风要求空气的含氧量不得小于 2 0 ，风速不得低于 0 ． 1 5 m／ s 。各分段假底制作。分段内矿柱、矿房回采结束，制作假底，假底制作工艺与 7 8 0 m 假底制作相同，采用 C 2 0的混凝土胶结充填 0 ． 5 m厚度，在此不再累述。 3 ． 5充填充填前准备。挡墙设置砼充填无需脱水且流动缓慢，因此对充填挡墙要求不高，只需在封口处打立柱或横撑，用木板构成简易栅栏，要确保砼不流出。管道架设。在顶板上打锚杆悬吊充填管，采 7 8 中国矿业第1 9 卷场内要根据采场的大小采用塑料管或充填管与塑料管联合使用，后退式边充边撤。矿柱充填工艺。充填方式砼充填，空区内进行撤管分段充填或一次性充填。砼输送方式。设计采用砼输送泵进行砼管道 1 5 0 ram输送，采场内采用塑料管。充填管线。砼泵站一采准斜坡道一分段巷道一出矿道一采场，充填管从上分层的出矿道直接接入充填空区。充填体质量要求每个分层矿柱均进行砼充填，标号要求 C 1 0 。矿房充填工艺。充填方式干式与胶结联合充填方式，矿房回采结束，在底部制作假底，假底厚 0 ． 5 m，再在矿房底部 0 ． 5 ～2 ． O m 高度采用胶结充填，胶结充填体强度为 C l O ，充填厚度为 1 ． 5 m，其他高度的采空区采用干式废石充填的方法，尽量充填接顶。充填路线。胶结充填基本与矿柱充填路线相同。最大充填量及充填材料。采场一次砼充填最大量，按一个分段最大矿柱进路的规格进行计算，约为 6 m3 m4 O m≈ 7 2 0 m。。因此，井下须布置两个 4 0 0 m。以上的贮料仓和 9 0 t 的水泥硐室。砼充填材料主要有石子、砂子、水泥等。结合目前的生产系统情况，充分利用采准的废石、找探矿工程的掘进渣子作为临时胶结充填的石子，砂子采用在 7 6 0 m 中段附近找取砂点和直接加工，水泥采用袋装水泥 3 2 ． 5 级，从地表放至井下的砼搅拌站附近的水泥存放硐室。充填材料制备。设计选用两台成都协和机械实业有限公司生产的 J S Y7 5 0 A 型搅拌机进行砼制作，每台搅拌机搅拌理论生产能力为 3 5 ～4 5 m。／ h ，电机 7 ． 5 k W ，进料容量 1 2 0 0 L，出料容量 7 5 0 L 。采用提升爬梯将配好的原料倒人搅拌筒中进行搅拌，两台搅拌机连续进行搅拌，以满足连续泵送的要求。．充填材料泵送。设计选用三一重工厂生产的 HB T 6 0 A一1 4 0 6型闸板阀砼输送泵电动机。设计采用管径为 1 5 0 mm 的输送管进行砼输送。 4结束语昭通市铅锌矿 I号主矿体，拟采用机械进路下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法进行回采，有利于实现机械化，并可提前进行采矿工作。 I 号主矿体属铅锌厚大矿体，经济价值很高，尽管采矿成本较高，但安全可靠，贫化损失率低，综合考虑此采矿方法，对昭通市铅锌矿 I号主矿体来说，是一种很适用的采矿方法。建议尽快开展 I - 6号矿体工程地质研究，为采矿方法的设计、方案的优化提供依据；建议尽早开展昭通市铅锌矿深部资源接替工程的立项工作，开展前期的采矿方法研究、胶结充填系统中有关的材料实验研究、泵送实验研究以及开拓方式、开拓系统选址等相关工作，以便提前完成深部资源接替，满足未来选厂 2 0 0 0 t ／ d生产能力的要求。 I 参考文献 [1] 解世俊．金属矿床地下开采 [ M] ．北京冶金工业出版社， 1 9 7 92 4 9 2 5 3 ． [2] 陈国山，邢万芳，吴军海．地下采矿技术 [ M] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 1 5 9 1 6 1 ． [ 3] 李兰亭，曾澄智，易建斌．新编矿山采矿设计手册[ M] ．北京中国矿业大学出版社．2 0 0 6 1 4 5 8 ． [4] 贺昌友．昭通市铅锌矿采矿方法优化改造[ J ] ．世界有色会属， 2 0 0 8 增刊 2 3 3 ．粜米米米米米米米米米米米米米米米米米米来米米 { I∈米爿 ∈米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米上接第 6 9页虽然数值方法在岩土锚固领域发挥着越来越重要的作用，但应注意对工程问题的准确分析，要求数值计算与岩体室内试验、野外测试工作的密切结合。 l 参考文献 [1 ] 张思峰，周健，宋修广，等．预应力锚索锚固效应的j维数值模拟及其工程应用研究 [ J ] ．地质力学学报，2 ～ 0 0 6， 1 2 2 l 6 6 1 7 2 ． [2] 张发明，赵维炳，刘宁，等．预应力锚索锚固载荷的变化规律及预测模型[ J ] ．岩石力学与工程学报，2 0 0 4 ，2 3 1 3 9～ 4 3 ． Ma r c R u e s t ，I e w i s Ma r t in ．F L AC s i mu l a t i o n o f s p l i 一 p i p e t e s t s o n a n i n s t r un mn t e d c a b l e b ol t r A] ．Ca n a dia n I n s t i t u t e o f Mi n i n g An n u a l C o n f e r e n c e[ c ] ．Va n c o u v e r ，2 0 0 2 ．丁秀丽，盛谦，韩军，等．预应力锚索锚固机理的数值模拟试验研究 J ] ．岩石力学与工程学报，2 0 0 2 ，2 1 7 9 8 0 9 8 8 ．陈安敏，顾金才，沈俊，等．预应力锚索的长度与预应力值对其加固效果的影响 [ J ] ．岩石力学与工程学报，2 0 0 2 ， 2 1 6 8 4 8 8 5 2 ．卢萌盟，卫明山，沈俊，曾宪桃．全长粘结式预应力锚索加固基坑仿真试验研究[ J ] ．岩土工程学报，2 0 0 6 ，2 6 1 1 1 9 8 1 2 02 ．