露天转地下开采关键技术研究.pdf

2 0 0 9 年 1 2月 第 3 8卷第 6期 中国矿 山工 程 Chi na Mi n e En g i n e e r i n g De e ． ， 2 0 09 Vo 1 ． 3 8 N o ． 6 露天转地下开采关键技术研究 S t u d y o n t h e k e y t e c h n i q ue s o f mi n i n g f r o m o pe n p i t t o u n d e r g r o u n d mi n e 岑佑 华 大 冶 有 色 设 计 研 究 院 有 限 公 司， 湖 北黄 石4 3 5 0 0 5 摘 要 介绍 了铜山 口铜 矿边深部矿体的地质特征 ， 结合该矿现有露天开采的 实际情 况， 对铜 山口铜矿露天转地下 开采 关键技 术进行研究 ， 提 出了相应的技 术思路和解决方案 ， 可为矿 山下步_ T - 作提 供参考。 关 键 词 露 天 转 地 下 开 采 ； 开 拓 方 案 ； 采 矿 方 法 ； 防排 水 Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c o f d e e p o r e b o d y i n T o n g s h a n k o u c o p p e r mi n e ． C o mb i n e d wi t h t h e o p e n p i t s i t u a t i o n ，t h e k e y t e c h n i q u e s o f mi n i n g f r o m o p e n p i t t o u n d e r g r o u n d mi n e w e r e s t u d i e d ， a n d t h e r e l a t i v e t e c h n i c a l t h i n k i n g s a n d s c h e me w e r e p u t f o r wa r d ， wh i c h p r o v i d e d r e f e r e n c e f o r t h e f u t u r e wo r k ． Ke y wo r d s mi n i n g f r o m o p e n p i t t o u n d e r g r o u n d mi n e ； d e v e l o p me n t s c h e me ； mi n i n g me t h o d ； wa t e r p r o o fi n g a n d d r a i n a g e l 前 言 ． 铜 山 口铜矿位于湖北省大冶市南西 1 8 k m，是大冶 公 司下 属 的重要 矿 山企 业 。铜 山 口铜矿 始建 于 1 9 5 8年 ． 于 2 0世 纪 8 0年 代 中期 建成 投 产 ． 至今 已有 二 十多 年 的 开采历 史 。 矿 山建设 规模 为 采选综 合 能力 9 9万 ， 现 为 露天开采 ， 实际采选规模为 8 0万～ 9 O万 t ／ a 矿山已建成 完整的采矿 、 选矿 、 运输 、 供电 、 供水 、 尾矿等生产系统和 相 应 的辅助 设施 。 铜 山口铜矿曾经 由于征地 困难和民采等原因， 原设 计 的露 天 开采 范 围难 以实施 ， 于 1 9 9 0年 对 原设计 露 天境 界进行 了缩小 ， 生产规模不变 。至 2 0 0 8年底 ， 已延伸开 采至 2 m 台 阶， 地 表 除东部 及东 北 向未剥 离 到界 外 ， 其余 方向均已剥离到设计的小露天境界。目前露天境界内保 有储 量按 现有 规模 能维 持 6年左 右 。为 保持 矿 山的持续 发展 ， 需 寻求合 理 的采选 接 替技术 方 案 。 铜 山 口铜 矿 深部 和露 天 境 界 外 储 量 作 为 铜 山 口铜 矿后续开采资源 ， 资源丰富可靠 ， 但 开采技术条件特别 是水文地质条件较复杂 。虽然可采用普通 的开拓方式和 开采工艺进行开采 ， 但接替工程方案较多 ， 需进行多方 案详 细 比较 。本 项 目建设 条件 较 好 ， 矿 山 现有 生产 生 活 设施 大 部分 可 被利 用 ， 基建 投 资 相对 降 低 。在 当前 较 好 的市 场 行情 和外 部 建设 环 境 条件 下 。 加 快铜 山 口矿 区扩 建 工程 的 建设 进程 ， 对 大 冶公 司和铜 山 口铜矿 来说 具 有 重要 的意义 。 2 矿 区及矿床地质概况 2 ． 1矿 区地 质特征 矿 区位于鄂东南褶断束大冶复式 向斜南翼次一级 吐 中 围矿山工 程 2 0 0 9 年 第 3 8 卷 倒转 向斜 天 台山 西端 北翼 。矿 床 产于花 岗斑岩 体 与大 冶群 灰 岩接 触构 造 带 ， 灰 岩层 间 T ， d v 与 T ， d v 以及 T d y s 与 T 。 d y 6 构造 带 ， 以及 大理 岩捕 虏 体等 部 位 的矽 卡 岩 中 ， 属矽 卡 岩一 斑岩 复 合铜 矿 床 。 已圈 定 6个矿体 ， 以 l号矿体规模最大 ， Ⅱ号次之 ， 两者 探 明 的铜 金属量 占总量的 8 3 ％以上 。 I 号矿体呈环状 同绕岩株与大理岩接触带产 出。 长 2 1 0 0 m． 斜 长 3 0 0 ～ 5 0 0 m． 厚度 1 ～ 3 0 m， 延 深 至一 5 0 0 m标 高以下 。形 态复 杂 ， 产状 多变 ， 一般倾 向 东南 ，倾 角 3 0 。 ～ 7 0 。 。 累计 探 明铜 金 属 量 1 2 1 b l 2 2 b 3 0 ． 1 万 t ， 平均 品位 0 ． 9 4 ％。 Ⅱ号矿体产 于 T ， d v 与 T d v s 地层界面构造带 内。 呈层状产出， 走 向长 2 1 0 0 m， 倾向长 1 0 0 ～ 3 0 0 m， 厚度 5 ～ 1 0 m． 赋存 标 高为 7 0 4 8 0 m之 间 的盲矿 体 ， 倾 向南 东 ． 倾 角 5 。 ～ 1 0 。 ， 一 般 2 3 。 ～ 3 5 。 ， 其 位 于 I号 矿 体 外 侧 ．有 时 两 者 相 连 ， 累计 探 明铜 金 属 量 1 2 2 b 1 0 ． 9 4万 t ， 平均 品位 0 ． 8 6 ％。 2 ． 2矿床 开 采技术条 件 2 ． 2 ． 1 工程 地质条 件 上部矿体 Ⅱ矿体北段挂在露天坑北帮上 ， 位 于 1 7 0亩水田和 6 5亩旱土之下 ， 缓倾斜产出， 倾角 1 2 。 ， 倾 向南西 ， 顶底板 均 为大理 岩 。深 部 矿体 深部 地下开采的矿体主要为 I号 、 Ⅱ号 、 Ⅵ号等矿体 ， 这 些矿 体呈环 形分 布在火成 岩 株周 围。 I号 矿 体北 段 位 于 蚌 壳 山 火 成 岩 株 北 部露 天 坑下 部 ， 旱急倾 斜 产 出 ， 倾 角 6 0 。 ， 倾 向南 东 ， 走 向长 7 7 0 m， 平均 厚 度 1 0 m。 顶板 为花 岗闪长斑 岩 ， 底 板 为 大理 岩 ， 矿岩 稳 固性 较好 。 I 号 、 Ⅱ号矿 体南段 位于 蚌壳 山火成 岩株南 部， 呈急倾 斜产 出 ， 倾 角 6 0 。 ， 倾 向 南 东 ， 走 向长 7 5 0 m。 平 均厚 度 1 0 m ， 顶板 为大 理岩 ． 底 饭为花 岗 闪长斑岩 ， 矿岩 稳 固性 较好 。 深部 矿体 赋存 于 当地 侵 蚀基 准 面 以下 ． 其 顶底 板 罔岩 以较 坚 硬 至 坚 硬 的碳 酸 盐 岩 和 坚 硬块 状 的 岩 浆岩 为 主 ， 矿 岩普 氏硬 度 系数 8 ～ 1 2 ， 矿 石 密度 为 2 ． 9 6 t ／ m I、 Ⅱ 、 Ⅵ号 矿 体 的 矿 石加 权平 均 ， 岩 石 密度 为 2 ． 8 0 t ／ m3 , 矿 岩 松散 系 数 1 ． 4 4 ～ 1 ． 8 8 ， 岩 矿 石 自然 安息 角为 4 2 ． 5 。 2 ． 2 ． 2 水 文地 质 条件 铜 山 口矿 区 内三 迭 系 下 统 上 部 大 理 岩 与 中统 中下部 大理 岩 白云 岩是 矿 区主要 含 水层 ． 也是 矿坑 充水主要 因素 ， 自然条件下河水 、 大气降水是矿坑 充水的间接因素。新鲜火成岩及j迭系下统上部大 理 岩含水 层 下部 可作 为 隔水 层 ， i迭 系 中统 下 部 白 云岩底部亦具有一定隔水作用。根据地质勘探报告 及建矿后 的地质水文地质工作 ， 地下水虽然量大 ， 但岩溶发育深度主要在一 1 0 0 m以上 ， 由浅至深发育 程 度 减 弱 ， 疏 干 是 可 能 的 ； 疏 干 有 引起 地 面 塌 陷 的 可 能 ， 存 在 地 表水 下灌 的危 险 。生 产 中对 深部 大 理 岩的含水性 、 导水性及其与北部临近大广山地 区地 下水 、 铜 山口河的水力联系程度等水文地质条件有 待 进一 步验 证 ． 根 据确 切 的水 文地 质 资料 对潜 在 的 地 下 、 地表 水 源采 取河 床加 固与疏 堵 结合 的 综合 治 理措 施 ， 消除地 表水 体对地 下开采 的威 胁 。 总体上 ， 矿区水文地质条件属 中等偏复杂的岩 溶 充水矿 床类 型 3 露天转地下开采衔接方 案 在矿山目前露天开采境界 以北的 Ⅱ号矿体 ， 埋 藏 浅 ， 缓 倾斜 产 出 ， 倾 角 l 2 。 ， 倾 向南 西 ， 顶底 板均 为 大 理 岩 。若 采 用地 下 开采 方式 开 采 ， 即使 采 用胶 结 充填 ， 也 不可 避 免产 生地 表塌 陷 ， 不仅 生 产成 本 高 ， 而且还存在生产安全隐患。而采用露天开采 ， 不仅 生 产 成 本 低 ． 而 且 只需 增 加征 地 费用 ， 从 现有 露 天 境 界 往 北 扩 ， 不 增 加 基 建 剥 离 量 ， 既 安 全 又 节 省投 资， 所 以Ⅱ号矿体北段采用露天开采 。深部矿体以 急 倾 斜 中厚 矿体 为 主 ， 延 深 至 一 5 0 0 m 以下 ， 只宜 采 用地下 开采 方式 3 ． 1露 天开采 结束后 转入 地下开 采 露 天 开采 结 束 后 转 地 下 开 采 方 案 是在 现有 小 露天 境界 的基 础上北 扩 ， 将 Ⅱ号矿体 北段 纳入 露 天 境 界开 采范 围 。Ⅱ号矿体 北段基 建 剥离期 为 2年， 维 持 现 有露 天矿 3 0 0 0 t ／ d生产 能 力，可增 加服 务 年 限 约 7年， 这样露天开采生产年限将有 1 3年。该方案 的主要优点是地下开采矿 山的基建投资可以推迟 7 年左 右投入 ， 可 以充分 发挥 露 天矿现 有 的效益 ． 有利 于矿 山职 工 队伍 的稳 定 和企 业 的均 衡 发展 ． 避 免 生 产大起 大落 。 3 ． 2露天 和地 下联合 开采 露 天和地下联合 开采方 案是在露天开 采的同时． 尽快形成地下 2 0 0 0 ff d生产能力 ， 形成露天和地下同 时开采 ，扩大生产规模。地下开采生产基建期为 4 年 ， 服务 年 限 2 2年 。从 2 0 0 9年 开始 露 天扩 境 及地 下开拓基建 ， 2 0 1 3年地下达产计算 ，矿山共有 9年 高产期 ， 生产 能力 达 3 0 0 0 ff d 。该 方案 的主要 优点 是 可 以使矿 山提 高 进入 高 产期 ， 充 分 利用 矿 山现 有选 厂等 资产 ， 充分发挥其经济效益 ； 提前采用全尾砂 第6 期 岑佑 华 露天转地下开采关键技术研究 5 充填采空 区， 使 尾矿库节省 了容量 ， 减轻新建尾矿 库 的压力 。缺点是矿 山基建投资高峰密集 ， 企业资 金 压 力 大 ． 财 务 风 险增 加 ； 露 天 及 井 下 生 产 之 间有 一 定 的相互 影 响。 3 ． 3方 案 比较 两个方 案 在技 术上 都是 可 行 的， 总投 资相 同 ， 生 产 能力及 服 务 年 限相差 较 大 ， 因此需 要 对 两个 方 案 按 总量指 标 进行 总体 效 益 评价 。根 据评 价 结 果 ， 在 产 品市场价格处于高位时 ， 露天和地下联合开采方 案 比露 天开采结束后再转入地下开采方案经济效 益较明显。但在有色金属市场价格大幅下降的情况 下， 结合铜山口矿地质品位较低的实际情况 。 基建投 资较小 ， 生产均衡的露天开采结束后再转入地下开 采方 案 在短 期 内即可 实 现稳 产并 延 长 服 务年 限 ， 投 资风险处于可控制的范围之内， 更符合现实条件。 4 Ⅱ号矿体露天开采方案 矿 山现将 I号矿 体 作 为 主要 开 采对 象 ， 设 计 了 坑 底 标 高为 一 5 8 m 的小 露 天境 界 ，矿 山一 直 按 该小 露 天 范 围进 行 采 剥 生 产 至 今 ．平 均 生 产 剥 采 比 为 2 ． 2 8 t ／ t ， 至 2 0 0 6年 底 ， 已延 伸 开采 至 2 m 台 阶 ， 地表 东部及东北 向未剥离到界 ， 其余方向均已剥离到设 计的小露天境界。设计将 Ⅱ号矿体北段纳入露天境 界开采范围， 对现有露天进行优化和校核 。 露 采 境 界 内 的 I、 Ⅱ号 矿 体 中 ， I号 矿 体 绝 大 部分 为 原生 带 的矽 卡 岩 型矿 石 ， Ⅱ号 矿体 全 为 原 生 带 的矽卡岩化大理岩矿石 ， 矿体的顶底板 围岩为火 成岩 、 矽卡岩化 白云岩 、 矽卡岩化大理岩 。其抗压强 度 矿 石 1 0 2 ． 0 ～ 2 4 1 ． 2 MP a ， 岩 石 2 1 ． 3 ～ 2 2 3 ． O MP a 矿 岩硬 度 系数 f 8 ～ 1 2 。台阶 高度 1 2 m， 设 计采 用 中 深 孔 穿孑 L ， 多排 孔 分段 微差 爆破 ， 4 m ， 电铲 铲装 的采 剥 方 法 。该 采 剥 方法 在铜 山 口铜矿 已多 年 应用 ， 实 践 证 明是合理 的。 山坡 露 天部 分 的扩 帮 用 直进 沟 开 拓 ， 出入 沟 尽 量 布 置在 离废 石 场近 的方 向 ， 凹陷 露 天 部分 开 段 沟 尽 量 布 置 在各 台 阶 出 入 沟 的位 置 。 采剥 台 阶 高 度 1 2 m， 最 小工 作平 台宽度 4 0 m， 非 工作 陡帮 台 阶宽 度 2 0 m，电铲工作线长度 1 5 0 ～ 3 0 0 m。采矿工作线一般 由矿体上盘向下盘推进 。 矿 山现 有 露 天采 场 已形 成 公 路 一汽 车 开 拓 运 输 系统 。在 山坡 露天 范 围 内采 用直 进 沟 开 拓 ， 在 露 天境界外由西至东有一条矿岩主干运输公路 ， 通至 1 4 6 m台阶， 采场北部及东北部各台阶已有公路通到 废 石场 采 场外部 运 输线 路布 置于 采场 底盘 的东北 山坡 上， 分 别 与废 石场 和选 矿 工业 场地 联 系 在 凹陷 露天 范 围内 ， 由于坑 底 范 围小 ， 采 用螺 旋布 置方 式 。 5 露天转地下开拓方案 根 据铜 山 口矿 区深 部矿 体 赋 存 状态 ． 结合 矿 区 地 表地 形 条件 。 设 计 考 虑 到 了开采 范 围 内可 能 的开 拓运输方案 ， 其中无轨开拓运输方案 因开拓工程量 大 、 基建投资多 、 生产运营成本高 ， 明显不适用于本 矿而首先 否定 ． 因深部矿体为急倾斜矿体 ， 埋藏较 深 ， 不具备平 窿开拓 的条件 ， 斜井开拓也 明显不合 理 ， 比较现 实 而可行 的开拓 方案是 竖井 开 拓 。 根据矿 区水文地质条件及深部矿体赋存条件 ， 竖井只宜布置在蚌壳 山火成岩株 中岩体移动范 围 之 外 按 照 竖井 开 拓不 同的井 型 及 井 位 ， 提 出 了两 个竖 井开 拓 方案 。 方案 I 蚌壳 山主 、 副井开拓方案。主 、 副井均 设在蚌壳山火成岩株中。主井位于蚌壳 山火成岩株 中 2 7线与 1 1 线相交处附近 ， 净径 4 ． O m， 单箕斗带 平衡锤 ， 多绳塔式提升机 ， 担负深部 2 O 0 0 t ／ d矿石的 提 升 任 务 。矿 石 提 升 至 地 表 后 由汽 车 运 至 选 厂 矿 仓 。副井 位 于蚌壳 山 2 6线 与 1 2线相 交处 附近 ， 净 径 5 ． O m， 4 O 0 0 m mX l 4 5 0 m m单 层罐笼带 平衡锤 ， 多绳 塔式 提 升机 。担负 深部 人员 、 材料 、 废石 提升 任 务 ， 兼 作进 风 井 。通 风 系统 在矿 区 东侧 设 回风井 ， 位 于 2 3线 与 1 5线交 点 附 近 ，构 成 由副井 进 风 ， 回 风井 回风 的对 角抽 出式通 风系 统 。 方案 Ⅱ 蚌壳 山混合井开拓方案。混合井位于 蚌壳山 2 6线与 1 2线相交处附近， 净径 5 ． 8 m， 设独 立 的主 、 副 提 升 两 套 提 升 系 统 ， 主 提 升为 单 箕 斗 带 平衡锤 ， 担负深部 2 O 0 0 t ／ d矿石 的提升任务， 矿石提 升 至 地 表 矿 仓 后 由汽 车 运 至 选 厂 矿 仓 。副 提 升 为 2 5 0 0 m mx l 4 5 0 mm双层罐笼带平衡锤 ． 担负深部人 员 、 材料、 废石提升任务。井筒中部采用玻璃钢将主 副提升系统隔开 ， 混合井兼作进风井 。通风井位置 同方案 I， 形成 由混合井进风 ， 矿体东端 回风井回 风 的对 角抽 出式通 风 系统 。 方案 I主 、 副井分开布置 ， 提升能力较大 ， 提升 干扰少 ， 生产安全可靠 ， 管理方便 ， 通风条件好 ， 但 基建工程量和建设投资相对较大 工业场地 占地范 围较大 ， 在蚌壳山 2 6 、 2 7线附近布置较 困难 。方案 Ⅱ采 用 混合 井 ， 主 、 副提 升集 中布 置 ， 工 业场 地 占地 范围较小 ． 有利于总图布置。但主、 副提升有一定干 6 中国矿 山工程 2 0 0 9 年 第 3 8卷 扰 ， 管理相 对复 杂， 井 口须 设空气 净化 装置 。 通 过 以上 综 合 分 析 ， 两 个 方 案 均 可行 ， 但 结 合 考虑到竖井服务年限长 、 生产管理 、 通风等因素 ， 设 计 暂推 荐方案 I。 即蚌 壳 山主 、 副 井开拓 方案 。 6 采矿方法选择 根据深部矿体主要呈急倾斜产 出 、矿体较厚 大 、 矿 岩 稳 固性 较 好 ， 但 矿 区水 文 地 质 条件 复 杂 等 开采技 术 条件 及采 矿方 法 选择 原则 ， 并 考 虑 到矿 区 地表地形及上部露天开采等情况， 地表不允许陷落 ， 崩落 采矿 法不 合适 ， 可 供选 择 的采 矿方 法 为 充填 采 矿法和空场采矿法嗣后充填 。胶结充填采矿法成本 较高 ， 而铜 山口铜矿矿石品位不高 ， 矿石价值较低 ， 胶结 充 填 采 矿法 开 采 成 本 高 ， 不 合 适 ， 考 虑 到 矿 岩 稳固， 设计拟采用生产工艺简单 、 生产能力较大 、 生 产成本 较低 的空场类 采矿 法嗣后 充填 。 深部矿体主要为急倾斜中厚矿体 ， 少量急倾斜 薄矿体和缓倾斜薄到中厚矿体 ， 根据这些矿体赋存 条 件及 矿 山装 备技 术 水 平 ， 选择 了几 种 采 矿 方 法 。 ①急倾 斜 中厚 矿 体 主要 为 I 号 、 部分 Ⅱ号矿 体 ， 平 均倾角 6 0 。 ， 矿体平均厚度 1 0 m， 矿岩稳 固性较好 ， 设 计采用分段空场嗣后充填采矿法 。 ②急倾斜薄矿体 对 I号 、 Ⅱ号 矿体 厚 度 3 m地 段设 计 采 用浅 孑 L 留矿 嗣后充填采矿法。 ⑧缓倾斜矿体 主要为Ⅵ号矿体和 部分 Ⅱ号矿体， Ⅵ号矿体倾角 8 。 ～ 2 2 。 ， 对于矿体厚度 6 m以上的矿体采用中深孔房柱嗣后充填采矿法， 矿 体厚度 6 m以下的矿体采用普通房柱嗣后充填采矿 法或 全面嗣 后充填 采矿 法 根据 各矿 体 和 中段 矿 量 分布 ． 分 段 空 场嗣 后 充 填采 矿法 占 7 5 ％， 浅 眼 留矿 嗣后 充填 采矿 法 占 5 ％ ， 普通 房柱 嗣后充填 采矿 法 2 0 ％。 7 中段 高度及开采顺序 根据铜山口矿区深部矿体赋存特征 ， 深部矿体 以急倾 斜 薄至 中厚 矿 体 为 主 ，但 矿 体 形态 变 化 较 大 ， 综合 考 虑这些 因素 ， 并 根 据 回采工 艺 的需 要 ， 设 汁确定 深部 中段 高度 为 5 0 m。中段之 间采用从 上 至 下 的开采顺 序 。中段 中 至用从矿 体东 端到西 端 的后 退式 回采顺 序 上部露 天开 采 坑底标 高 为一 5 8 m， 为保 证 回采 安 全 ， 预 留 4 2 m 厚 的 安全 矿 柱 ， 深 部 地 下 开采 的第 一 个 中段确 定 为一 1 0 0 m， 开采范 围内共划 出 8个 中段 ， 其 中一 1 0 0 m中段为疏干 、 回风 中段 ， 同时也是最 后 回采 安全 隔离矿 柱 的回采 中段 深部 地 下开 采前 期 与上 部 露 天开 采 同 时进行 ， 为 保证 上部 露 天 和地 下开 采 的安 全 ， 根据 国 内外 类 似 矿 山的实 践 及有 关 资料 ， 设计 从露 天坑 底 往下 预 留 4 2 m 厚 的安全 隔离 矿柱 ， 深部 地 下开 采选 择勘 探 程 度 较 高 、 矿 体 形 态 相 对 稳 定 的 一 1 5 0 m 中 段 和 一 2 0 0 m 中段 北段 作 为 基建 中段 ， 初期 对 一 1 5 0 m 中段 露 天坑 底 正下方 地 段暂 不 开采 ， 待 上 部露 天 回采 结 束 后再 回采 露天 坑底 安 全 隔离 矿柱 最后 回收 ； 这 样 既能 保证 露 天 与地下 同时开 采 的安 全 ， 又 能满 足 总 的开 采顺 序 要 求 ， 在 短 时 间 内达 产 ， 提 高矿 山前 期 的经济 效益 。因此确 定一 1 5 0 m 中段及一 2 0 0 m 中段 东段 为深 部地 下开采 工程 的首采 区段 。 8 矿 山防治水 矿 区位 于 低 山丘 陵水 文 地 质 区 与剥 蚀 残 丘 水 文地质区交接地带。地势南东高北低。封闭圈标高 3 8 m， 地表最高 1 4 5 m． 封闭圈以上 山坡露天的最大 开 采高度 1 0 8 m． 凹 陷露 天 的最大 开采 深度 9 6 m。矿 区年平 均 降雨量 1 1 0 0 ～ 1 4 0 0 mm， 3 8月降雨 量较 多。 5 - 6月降雨量尤其集中， 最大 日降雨量 2 1 6 ． 1 mm。 8 ． 1铜 山 口河治 理 铜 山 口河 由南 向北 流 经矿 区 ． 为矿 区 内 主要水 体 ． 发 源 于距殷 祖 6 k m 的丁家 山北 坡 ， 流人 大 冶湖 ， 为 当地 最 低 侵 蚀 基 准 面 。铜 山 口河 上游 汇 水 面积 3 2 ． 5 k m ， 实测河水最大流量 6 5 ． 3 9 7 m3 ／ s 。 铜山口河在 自然状态下对矿坑涌水影响不大 ． 但是在 7线西以 南河床基岩为大理岩 ， 岩溶较发育 ， 个别溶洞可能 与河水直接连通 ， Ⅱ号矿体北段在 7线至 1 0 1 1 线 西 间在河 床 之下 或离 河 床很 近 ， 矿 体顶 底板 均 为 岩 溶 较 发育 的 大理 岩 ， 根 据 附 近矿 山及类 似矿 山 的已 有经验 ， 未来矿山疏干和矿体开采均会引起地下水 位下降 ， 很可能导致地表尤其是河床塌陷 ， 因此 ， 需 对 铜 山 口河 采取合 理 的治理措 施 。 对于 铜 山 口河 的治理 方 案有 两 种 ， 其 一是 将 铜 山 口河 改 道 ．即 绕 过狮 子 山后 再 沿 原 河 道 流 向 下 游 ， 但这种治理方案受地形条件限制 ， 工程量大 ， 施 工难 度 大 。 且 面 对 未来 大 面 积 疏 干 塌 陷 问题 ， 该 方 案具有明显的不合理性 ，已基本排除 了其可能性 ； 其二是大致沿原河道修建人工渡槽 ， 使得发生于河 床底 部 的疏 干 塌陷 不至 于 引起 铜 山 口河河 水 倒灌 ， 同时其施工难度不大，投资相比改道方案也小 ． 因 此 ， 采用修建人工渡槽的方案治理铜山 口河是可行 的。铜山口河采用大致沿原河道修建人工渡槽的治 第6 期 岑佑华 露天转地下开采关键技术研究 7 理 方 案 。治 理 段长 度共 约 1 0 0 0 m， 治理 段 内第 四系 土层平 均厚度 为 5 ． 8 m。 河 床采 用 防水钢 筋混 凝 土河 床 ． 河床钢筋混凝土侧壁应能独立承受表土压力及 水 压 力 。根 据地 面 实 际地 形 ， 改造 的河 床 由南 向北 坡降采用 3 ‰ 。 为确保河床安全可靠 ， 河床基础采用 钢筋混凝土灌注桩 ． 桩端嵌入基岩 3 ． 0 m。河床每隔 3 0 m设置伸缩缝 ，伸缩缝全断面设橡胶止水带。为 确 保 钻 孔 灌 注 桩 安 全 可 靠 ，每 个 桩 必 须 打 勘 察 钻 孔 。 钻 孑 L 深 度超 过桩底 深 度 。 8 ． 2露 天坑排 水 露天 坑 排水 量 包括 露 天境 界 封 闭 圈 内 、 Ⅱ号矿 体北段 一 5 8 m以上 和 I、 Ⅱ号矿体南段 一 5 8 m 以 上 平 窿 内涌水 ， 正 常 涌水 量 为 1 8 9 7 9 m ， 最 大 涌 水量 为 4 9 3 0 5 m 。露天 封 闭圈 以上为 山坡 露 天， 采 用 截洪 沟 自流排 水 方 式 。封 闭圈 以下 采 取 机 械 排 水 。 随着 露 天 开 采 的 进 行 建 立 移 动 泵 站 ， 将 露 天 坑 内水 排 至铜 山 口河 。在露 天 移 动泵 站 设 一排 水 站 ， 配置 一 定数量 的同 型号水 泵，以满 足正 常 涌水 及最 大 涌水 时排水 需要 。 8 ． 3坑 内排 水 根据矿床水 文地 质条件计算深部一 2 5 0 m 中段 以上正 常 涌 水量 及 生 产废 水 量 2 8 0 9 0 m3 ／ d ，最 大 涌 水 量 及 生 产 废 水 量 4 0 7 3 5 m 3 ／ d 。深 部 生 产 前 期 在 一 2 5 0 m 以上 进行 ， 坑 内排 水 系 统设 在 一 2 5 0 m 中段 混 合井车场附近 。排水系统包括 内、 外水仓 、 吸水井 、 管 子 斜 道 、 通道 及 水泵 房 、 变 配 电硐 室 等 ， 水 泵 房 内 配 置 D 6 0 0 6 0 x 7型多级 离 tL , 泵 5台 。 正 常涌水 时 ， 3 台工作 ， 其它备用和检修。矿山出现最大涌水时 ， 4 台工作 ， 1台备用。 9结语 铜 山 口露 天 矿 目前 露 天 生 产 仅 能维 持 6年 左 右 ， 为了企业能接替生产 ， 开发边深部矿体 ， 符合国 家的产业政策 。 矿 山开 采 技 术 条 件 特 别 是 水 文地 质 条 件较 复 杂， 铜 品位 偏低 ， 因 此在 开 发 时应 充分 考 虑 开采 的安 全及防排水等关键问题 。只有充分利用矿山现有条 件和设施 ， 采用先进 、 高效和安全的开采技术 ， 才能 产生一定的经济和社会效益 。 【 参考文献】 [ 1 ] 孔 建珍等． 石人 沟铁矿露天转地 下开采中的难点及对策 『 J ] ． 矿业快报 ， 2 0 0 2 ， 1 9 ． 【 2 1 朱贵波． 永平铜矿露天转地下开采探讨[ J J ． 中国矿 山工程 ， 2 0 0 6， 4 ． [ 3 】 王春仁等． 浅谈露天矿的优化设计[ J 】 ． 矿业快报 ， 2 0 0 5 ， 8 ． [ 4 】 章林 等， 露天地下联合采矿技术 发展现状综述[ J 】 ． 金属 矿 山 ， 2 0 0 7， 8 ． 【 5 】 王运敏等． 露天转地下开采 平稳过渡关键技 术研究 展望 『 J 1 ， 金属矿山 ， 2 0 0 7 ， 8 ． [ 6 】 铜 山 口露天矿采选 接替 1 程 可行性研究 [ R 1 ． 长 沙 长沙 有色冶金设计研究院 ， 2 0 0 7 ． 上接 第 2页 墙 同时浇筑到拱顶合拢 ， 混凝土要振捣密实 ， 顶部 要 尽量 接 顶 。模 板用 槽 钢加 工 而 成 ， 模 板 拱架 用 锚 杆及 脚 手架 固定 牢靠 ， 防止 涨模 、 跑模 。为 防止上 部 混凝土在下分层开挖时整体下沉 ， 在墙部下方每 间 隔 4 m施 工 混凝 土壁 座 ， 壁 座大 小 l m x l m， 预 留混 凝 土合茬 窗 ， 间隔 2 m。 3 ． 4其他 分 层施 工 第一分层混凝土浇筑结 束后 ， 在拱部与第二分 层 岩石 顶 面间施 工 4个 木垛 与拱 部 接 实 ， 以防 拱 部 混凝土在第二分层开挖时下沉 。第二分层沿硐室纵 向两侧 分 别 开 挖 、 分 别 支 护 ， 一侧 开挖 及 j 次 支护 均结束后再开挖另一侧 ， 减少暴露空间。三分层施 工时 与墙 部混凝 土 同时进 行底 板 支护 。各 分 层施 工 时遇 到 的 附属 硐 室 、 端 部 原矿 仓 振 动 放矿 硐 室 及 侧 墙 牛腿一 并浇 筑 。 破 碎硐室 自2 0 0 8年 4月 开工 ， 至 2 0 0 9年 1 月底 结 束 ， 施 工总工 期 为 1 O个月 ， 比二 矿 区 l 0 0 0 m水平 破碎 站施工时间缩短 1 年 以上 ， 实现了安全快速施 工。 4结语 1 金川矿 区大 断面硐 室施 工 难度很 大 ， 大硐 室 的选 址 对 以后 的长 久稳 定 及安 全 施工 至 关 重要 ， 设 计前 最好 进行 工程 地质 勘察 。 2 大断面硐室受力状态很差 ， 而且变形后很难 返 修 ， 支 护 设 计 一 定 要 加 强 ， 不仅 是 永 久 支护 还 要 考 虑施 工安 全 。在 硐室 适 当位置 应设 置永 久变 形监 测 点 ， 对 硐 室 变 形 进 行 定 期 监 测 ， 发 现 变 形 速率 增 大 时要 及 时进行 加 固 。 3 大断面硐室的施工方法选择一定要稳妥 ， 要 结合工程实际布置措施工程 ， 在施工过程 中特别要 加强顶板支护 ， 防止顶板垮落 ， 保证施工安全 。