黄沙矿区采矿方法的优化及应用.pdf

2 0 0 6 年 2月 第 3 5卷 第 1 期 中国矿山丁程 C h i n a Mi n e En g i n e e r i n g F e b ． ． 2 0 0 6 V0 l _3 5 No ． 1 黄沙矿区采矿方法的优化及应用 Ap p l i c a t i o n a n d Op t i mi z a t i o n o f Mi n i ng Me t h o d i n Hua n g s h a Mi n e Ar e a 刘 洪 露 于 都 且 铁 山 垅 钨 矿， 汀 两 于 都 3 4 2 3 0 7 关健词 脉带型矿床 ； 采矿方法 ； 技术参数 摘 要 铁山垅钨矿黄 沙矿 区钨矿床属典型 的“ 五层楼” 结构石英脉型矿床 ， 矿体形 态变化较 大 ； 经过 多年 的矿床研 究和实践， 形 成 了一套比较适用的采矿方法， 本文介绍近几年采矿技 术参数的优化及应 用成果。 Ke y wo r d s b e d e d q n a r t z v e i n d e p o s i t ； mi n i n g me t h o d ；t e c h n i c a l p a r a me t e r Ab s t r a c t Hu a n g s h a w o l f r a m d e p o s i t o f Yu d u Wo l f r a m Mi n e i s b e d e d q u a z v e i n d e p o s i t ， a n t i t h e o r e b o d y o e e u e n e e i s v a r i e d ． T h r o u g h ma n y y e a r s s t u d y a n t ]p r a c t i c e ， s u i t a b l e mi n i n g me t h o d i s f o r me d ．T h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e o p t i mi z a t i o n a n t]a p p l i e d e f f e c t o f mi n i n g t e c h n i c a l p a r a me t e r ． 1 前言 于都县铁山垅钨矿黄沙矿 区是一个高 、 中温成热液型钨 矿床 ， 其矿脉形 态在平面上和横剖面上都显“ 五层楼 ” 结构 ， 在横剖面从上往下看 ， 依次为线脉带 、 细脉带 、 大脉带 、 单一 大脉 、 尖灭带 ， 形态上像一颗“ 无叶的大树” ， 矿体显聚集收敛 状。对黄沙矿 区矿体的开采 ， 目前主要采用浅孑 L 留矿法与中 深孔阶段崩落法。这两种采矿方法在黄沙矿区开采应用已多 年 ， 但随着矿区开采的逐步深入 ， 区内采后连续空场增大 ， 地 压活动加剧 ， 加之矿体形态和地质构造 复杂 ， 因此对深部矿 块的『 亓 1 采技术也就提出了新的要求 ． 错综复杂 的地质矿体和 断层及地 瓜影响要求 必须加快 对黄沙矿 区各种矿块开采技 术参数研究与更新 ， 提高采矿生产技术水平。 2 黄沙矿区的开采现状及存在问题 2 ． 1 地质概况 黄沙矿 区为一个 含多金属硫化物的大型脉钨矿床 ， 矿床 赋存于寒武 系变质岩 中 成 因类型为岩浆期后 高 、 中温热液 裂隙充填的内外接触带型矿床 工业类型为石英脉型黑钨矿 床。矿区位 丁区域性 E W 向构造和 N N E向新华夏系构造反 接复合部位 区域构造属于近 S N向的上坪一盘古 山复式背 斜之东翼 ； 区内 E W 向的 F N 、 F 和 S N向的 F F 、 F w断层将矿区 切割成菱形隆起断块 ； 矿床赋存于断块 中， 走 向近南北 的 F 断层贯穿整个矿 区， 将矿 区分割成东西两大部分 ； 区内发育 与成矿有密切关系的 N E E E W、 N WW、 N E及 S N向四组断 裂构造 。围岩有变质细砂岩， 石英砂岩夹板岩以及花岗岩 ， 区 内断层节理等构造很发育 ， 矿岩坚 固系数 f 8 ～ 1 2 ， 矿体 为急 倾斜矿脉 矿带 ， 倾角 6 0 。 ～ 8 5 。 。 维普资讯 第1 期 刘 洪露 黄沙矿区采矿方法的优化及应用 1 3 区内按矿脉分布地域划分有 樟木林组 、 北组 、 中组 、 南组 、 芭蕉坑组 、 青山窝组和化 岗岩内带盲脉 组 ， 共八个组。各脉组 中以笆蕉坑组 的矿脉规模最 大 ． 沿走向长度 l 7 l O m涎 伸深度 7 9 5 m， 矿化宽度不 一 ，最宽 l 5 0 m， 最窄 3 m， 是典型的“ 五层楼” 结构云 英岩化 的隐伏大脉带 矿体 ； 矿体 以似层状 、 透镜状 赋存于化岗岩的顶部或浅部， 矿体连续性较好 ， 厚度 大 。 品位较高 ， 属黄沙矿区的主要矿体。 2 ． 2 矿体的开采状况及存在 的技术难题 黄沙矿 区的矿体从地表露采， 一直延续到 l 6巾 段 ． 现 l 0中段 以上已经结束采矿T程 ， 内主要开 采 中段 为 l 1 ～ l 3巾段 ， 阶段高度为 4 0 ～ 5 0 m， 采矿地 段集巾在芭蕉坑组和樟术林组。根据矿带厚度大小 选择采矿方法 ， 采幅 5 m以下选用浅孔留矿法 简称 小采 ． 采幅 5 m 以上选用 中深孔阶段 崩落法 简称 大采 两种采矿方法在黄沙矿 区的应用主要存在以 下两大难题 2 ． 2 ． 1 浅孔 留矿 法回采 过程 中存在 的技 术难题 黄沙矿区“ 五层楼 ” 结构的矿体易 现上 宽下 窄的情彤， 当矿块平均采幅在 5 m左有时， 因上大下 小． 上采时易出现下列情况。 1 上采过程 L } J ， 采幅不断增大 ， 南于地质应力 影响． 片帮 、 冒顶现象增多。 2 为保证作业安全 ， 需要缩小采幅， 造成矿产 资源的浪费。 3 该类型矿块 ， 上部多为大采 ， 而且大采矿房 已经用中深孔崩落完毕。 底部结构中的电耙层 、 平巷 层用平底结构已回收． 为保证矿房的回采安全， 留置 4 m厚的顶柱不 予回采 从 造成资源损失。 2 ． 2 ． 2 大采工程布置及爆破时存在的技术难题 1 多条走向平行或交叉矿脉 ， 其间距较近 2 ～ 4 m ， 在选择采矿方法时 ， 若选择分采则 围岩太薄 ， 采场的稳 【 占 】 性尤法保证 选择合采贫化率义太大 ， 尤其是 “ 五层楼” 结构的矿体遇到多条断层破坏时 ， 在t维空 间上变化较大， 这给选择采矿方 案带来更 大的 闲难 ． ． 2 在同一矿区 ． 不同巾段 ， 或 同一中段不 同区 域 ， 岩的强度 、 硬度 、 稳 固性并不相 同， 有时还相 差很大。存选择爆破参数时不能选择同样排距和孔 底距等参数． 应根据 围岩岩性 、 强度的变化 ， 灵活改 变各矿块的爆破参数 。 3 在沿脉布置 电耙道时 ， 常出现两电耙 道相 接的 域 I六 I 电耙硐 审或 风巷 占据 l『位置 无法 l布置斗川 ， 从而出现了出矿肓区 ， 造成资源浪费。 3 采矿方法在黄沙矿区的优化及应用 3 ． 1 浅孔留矿法的优化及应用 1 当矿房 回采上至 l 5 ～ 2 0 m高度时 ， 预留 2 ～ 3 个保安矿柱 ， 对应底部结构矿柱均匀布置 ； I 口 J 采至 3 0 ～ 3 5 m高度时 ， 再留 2 3个保安矿柱 ， 并与第一次 留设的保安矿柱交错布置。以此方法控制矿房上采 过程因采幅大而 现的大面积片帮 、 冒顶现象 。 2 矿房回采 至上 中段 巷道 l O m左右高度时 ， 若矿带较宽 ， 采幅增大 大于 5 m ， 浅孔同采r 术 1 难时 ， 则先 打切割井 ， 再 采用 中深孔 ， 一次性爆破 同收矿 房 、 矿柱和对应上部中段矿块 的底柱。 黄沙矿区九中段 9 1 6 0矿块 是一个典型的上宽 下窄矿块 ．原设计为简单的浅孔 留矿法采矿方案。 根据 F 篮断层 对矿 体 的错动情 况 和 冈 F ， 形成 的 9 1 6 0西头倒三角矿块等地质情 况，对 9 1 6 0矿块设 计作 了较大的修改。 ①在 9 1 6 0矿块一半 的高度增开 一 个盲中段，另外开辟盲中段专用的人行井和下矿 井， 形成 了9 1 6 0采场人行 、 放矿系统。 ②9 1 6 0采场 的 下半部分矿体用浅孔留矿法 回采 ， 上半部分则用 巾 深孔崩落法一次性 回采。 ③把上 9 1 6 0采场 与对应 的 8 1 6 0大采底柱统一考虑 ，用 中深孔崩落法回收 ， 从 而可 多回收 8 1 6 0大采 8 ． 5 m的底柱矿量。与原设计 相比， 其相关指标见表 1 。 表 1设计方案修改对照 同采工艺改进后 ， 可多收钨金属量 9 6 ． 7 t ， 若是 井下综合 叫收率按 7 0 ％， 选矿回收牢按 8 5 ％， 则多同 收钨精矿 8 8 ． 5 t 。 而成本同比只需多投入 2 1 万元， 按 2 0 0 4年底钨精矿价格 3万元／ t 估算 ， 修改方案实际 收益为 2 6 5 ． 6万元 ， 效益明显 。 维普资讯 1 4 巾国矿 山 _T程 2 0 0 6 年 第 3 5 卷 3 ． 2 中深孔阶段崩落法的优化及应用 3 ． 2 ． 1 优 化采 矿方 法方 案设 计 在黄沙矿区， 对同一类型矿体 根据矿块划分的 灵活性， 将开采矿块与相邻矿块作为一个整体统一 考虑， 合理选择采矿方法和布置 采准 、 切割工程 ， 可 实现连续性矿体同采， 也可减少采准切割T程量 同 时通过合理 的工程布置和 回采T艺还可充分 回收 矿产资源。黄沙矿 区九 中段 9 2 4 2大采 1 0 ～ 1 3线工 程就是采取上述方式进行工程布置。 1 针对 中组 2 3 9 、 2 4 2 、 N 2 4 2 、 2 6 1 矿 脉相距 较近 ，矿脉在 八至九 中段 1 0 ～ 1 3线位置间距均在 3 m以内， 所以在选用采矿方法时 ， 打破 了矿脉界限 ， 对 4条矿脉 回采方案统一 考虑。重新圈定 了 9 2 4 2 大采界限 ，调整后的 1 0 ～ 1 3线 大采平均采幅为 l 9 ． 8 m。故总体上 电耙道采用沿脉布置 除 1 1 线位 置 因断层错动 ， 矿带重叠采 幅为 4 0 m左右 ， 冈此选 用穿脉方 向布置电耙道之外。在 1 0 ～ 1 l 线和 1 1 1 2 线 区域 ， 因“ 中 2 3 9 ” 老下矿井和“ 2 4 2 2 ” 老下矿井影 响， 为避开老下矿井工程 ， 电耙道选择在矿脉 的上 、 下盘分别布置了一个 ； 在 1 2 ～ l 3线 区域 ， 电耙 道则 采用沿脉布置双向漏斗的方案 2 分层联络巷垂直矿脉方 向布置， 分层平巷沿 主脉 2 4 2 矿脉布置。 施工时先根据八中段地质资料 进行 分层工程施工 ， 根据九中段地质资料进行一 分层 丁程施工 ； 然后 根据一 、 三分层揭露 的地 质资 料 和八中段 、 九中段地质资料进行二分层和电耙道 工程的施工， 以减少工程施工中的失误， 确保工程布 置合理。 3 为减少切割_丁程量， 除端部托槽位置布置切 割硐室和切割井外 ， 后续的大爆破 全部利用前次爆 破后的松散矿堆进行挤压爆破。 黄沙矿区 9 2 4 2大采 1 0 1 3线 工程通过上述技 术改进后 ，顺利的完成 了整个大采的大爆破工程 ． 前后两个方案相 比较 ， 改进后的方案 比原方案多 回 收矿量 1 4 0 7 6 9 t ， 钨金属量 5 2 8 ． 4 t ， 直接经济效果为 1 4 0 0万元以上。社会效益也相当明显 见表 2 。 3 ． 2 ． 2 降低走爆破对 走采人行设备 井破坏的技 术措施 1 控制每次大爆破的最大段别药量 。 2 每次大爆破分别在各分层平巷设置 冲击波 的 防护栏 栅 3 设计时适 当延 长大采人行设备井到爆破区 域 的距 离 。 表 2 效益 比较表 项 目 原大采方案 修改后 的大采方案 9 2 4 2 矿房9 2 4 2 底柱9 2 4 2 矿房 9 2 4 2底柱 往 修改 后 的方 案 比腺 方 聚 多收 金属 5 2 8 ．4 t ， 折 6 5 ％钨 精 矿 8 1 2 ．9 t ； 井 下综 合 收率按 7 0 ％， 选矿综合 L uJ 收率按 8 5 ％计算 ， 实际 可多收 4 8 3 ．7 t ； 若钨精矿按 3万元／ t 估算 ， 实际效箍 1 4 0 8 ．4万元。 3 ． 2 ． 3现 场拆 装装 岩机 为了解决 大采各分层 掘进施工过程 的手 工装 矿和大爆破后大量的人工清理返 冲矿工作量问题 在大采现场拆卸装岩机 ， 并吊运各分层后重新装配 好。此项改革解决 了各分层掘进T程时运矿和大爆 破后 清理返冲矿依靠手 工装运矿石 的问题 ， 使职工 从繁重体力劳动 巾解脱 出来 ， 同时大大提高了劳动 牛产效率。 3 ． 2 ． 4 调整 中深孔 的爆破参数 根据黄沙矿 区现有 的地质资料 ， 围岩的强度和 硬度都是随着开采 中段的下降而逐步增大 ， 所以对 该矿区围岩坚 固系数的重新 测定后， 发现深部 中段 ， 系数高达 l 2 ～ l 4 ， 因此及 时的对井下大爆破的中深 孔排距 、 孔底距等爆破参数进行了调整 。 1 调整 中深孔排距 、 孔底距 ， 改善爆 破效果 。 在深 部 1 2中段 的芭蕉坑 组 1 1 1 矿脉 的大采方 案 中， 及时对井下大爆破 的中深孑 L 排距 、 孔底距进行 了调整 ， 调整情况见表 3 。 表 3修 改 前后 大 采方 案 爆 破 参 数 调 整 中深 L 爆破参数原方案 修改后 备注 排距／ I ．6 0 1 ． 8 0 1 ．4 0 ～ 1 ． 6 0 修 改后的方案在技 术 确保 L 底距／ m 1 ,8 0 ～ 2 ．O 0 1 ．6 0 - 1 ． 8 0 大块产 出率 。从而减少 了大采 了大爆破 的崩矿效果。 降低 了 炸 药 单 耗 ，k g ／t 。 3 s～ 0 ， 。 。 ， 。 ～ 。 ，s。 誊 餮 茬 票 了 2 利用中深孔超深， 降低大爆破损失率。按矿 山原来的大采 中深孑 L 设计惯例 ． 中深孔全部布置在 矿体圈带内， 通过本矿近几年 的现场检验， 发现实际 下转第 2 8页 维普资讯 2 8 中国矿 山工 程 2 0 0 6 年 第 3 5 卷 地描述药剂如何作用于矿物， 怎样改变其浮选特性 ， 这～点妨碍了浮选药剂研究的针对性 。因此 ． 深入 研究各种药剂 的作用机理 ． 是降镁研究的重要组成 部分 。 5 ． 4 应注意整体指标的优化 各大专院校 、 科研 院所 以往对 于金川矿石降低 精矿巾 Mg O的研究巾 ． 虽然部分地注意了对其它指 标的影 响 ， 并且采取 了一定 的技术措施 ． 但这种注 意还是不够的。很多降镁方案针对某一种矿石都有 一 定的效果， 但大部分方案都要通过不 同程度地提 高精矿品位来实现 ， 而精矿品位的提高势必造成 回 收率的损失。若是为 了降镁而大幅度提高精矿 品 位 ， 导致过多地损失 【 收率 ， 在经济上是 不合理的。 金川资源有限 ，在考虑降镁满足闪速炉要求 的同 时 ， 不能过 多损失镍 、 铜 回收率 ． 要特 别注意整体指 标的优化 ． 这应在今后的降镁_T艺研究 中引起足够 重视 ． ． 6 结语 金川一矿区龙首混合矿 石降镁工 艺。 经各大专 院校 、 科研 院所的大量研究 ． 已取得 了一定的进展 ． 有些 已应用于工业生产中． 目前一选矿的降镁工艺 就是在充分吸收各家研究成果的基础 上形成的， 生 产实践也证 明在矿石性质 、 品位基本稳定时 ． 效果 也是 比较理想 的。但从 发展 的眼光来 看还是不够 的 ． 比如 在矿石性质 、 品位相对稳定时 ． 还要 靠提 高精矿品位来达到降镁 的 目的 ；在矿 石性 质恶化 时 ， 精矿中 Mg O含量还不能满足要求等 ， 因此 ． 针对 一 矿 区龙首混合矿石降低精矿中 Mg O含量的T作 ， 还要进一步地探索研究。 【 参考文献】 【 1 】 于晓霞． 金川镍矿矿石特性 及可选性分析【 R 】 ． 1 9 9 9 ， l 1 ． [ 2 ] 程少 逸 ， 谢 蓬根． 金川二 矿I x “ 富矿 石降镁研 究 有 色冶 炼 ， 1 9 9 9增 刊． 上接 第 1 4页 大爆破爆破率达不到 1 0 0 ％， 如果所有的中深孔 只是 布置在罔带内， 矿体上 、 下盘的矿脉正好处于炮孔密 度最小 的部位 ， 爆破后 围岩采下来， 而部分矿脉却依 然挂在 卜 ． 、 下盘的两壁 从而造成资源的损失 。为了 确保矿产资源的充分 回收利用 ， 根据各个 地质矿块 的矿岩稳 固性 以及地质构造特点 ， 在大采中深孔设 计时．把中深孑 L 布置在矿体上 、下盘的地质圈带外 0 - 3 ． 一 0 ． 6 m处． 以确保边界矿脉的资源同收。 此方 法在 1 2巾段 l 1 1 E大采 矿房 和 1 l中段 l 1 1 E大采底柱的回收中开始应用 ，后推广全矿 ． 通 过 8次大爆破的 出矿品位反馈数据证实该技术改 进效果明显 8次大爆破的损失率平均降低了 8 ％， 多回收钨精矿 2 0 0 ． 6 t ，按 2 0 0 4年底价格 3 , 0万元／ t 估算 ， 扣除超深孔增加的工程费 3 2万元 ， 直接经济 效益 5 6 8万元 。 3 增设大爆 破加强排 。 削弱本次爆破 对后续 爆破中深孔的破坏。为了减少大爆破的返 冲矿量 ， 削弱大爆 破对后续大爆破 中深孔的破坏 ． 采取 了以 下改进措施 ①适 当控制每次大爆破最后一段炮孔 的药量 。②加大每次大爆破最后一排炮孔与下次大 爆破第一排炮孔的间距， 排距 由正常的 1 ． 6 一 1 ． 8 m增 加 到 2 ． 5 m。 并 在其后 面增设一加强排炮 孔 ， 加强排 的排距选用 0 ． 8 ～ 1 ． O v a 。③两次爆破的交界处选择在 巷道 断面相对 较小 、 同岩稳固的位置 ， 以减轻下次 清理返冲矿的_丁作难度。 4 结语 在井下开采过程中 ， 由于矿体性质和形态的变 化较大 ， 优化 回采工艺及其参数有着非常现实的意 义。黄沙矿区因其矿体“ 五层楼 ” 的结构特征 ， 在对 同一矿块的回采中 ． 采取 了多种方法和手段， 如在北 组 3 0 3 矿带 、中组 2 4 2 、 2 1 6 “ 矿带 和 芭蕉坑组 的 1 1 1 矿带的 同采过程 中， 充分体现 了回采_ I 艺的灵 活性 、 多样性， 做到因地制宜， 优化选取采矿方法 。通 过技术参数 的改进 ． 不但可 以充分 回收矿 产资源 ， 获得 良好的经济效益 ， 而且可以减轻员工的劳动强 度 ． 改善作业环境 ， 提高生产效率 。 维普资讯