破碎铅锌矿体采矿方法优化与实践.pdf

1 8 中国矿 山工程 Chi na Mi n e En g i n e e r i n g 2 0 1 6年 8月 第 4 5卷第 4期 破碎铅锌矿体采矿方法优化与实践 Op t i mi z a t i o n a n d p r a c t i c e o f mi n i n g me t h o d f o r f r a c t u r e d P b Zn o r e b o d y 苏先锋 北 京 金 诚 信 矿山 技术 研究 院 有 限 公 司， 北 京密 云1 0 1 5 0 0 摘要 为安全 高效地 开采破碎铅锌 矿体 ， 在分析矿体 开采技 术条件及矿 山原 有的 下向分层崩 落法基础 上 ， 提 出了整体钢 筋 混凝土假顶分层崩 落法及下 向分层 膏体 充填采矿 法两种 方案 ， 对 比了 3种采矿 方法的采场 结构参数 、 开采顺序 、 采矿 工艺、 支 护方法及技术经济指标 ， 推荐 整体钢 筋混凝土假 顶分层崩落法。试验采场3 - ． 业应用表明 ， 该方案成本 1 8 9 ． 3元／ t ， 矿 石损 失率 3 ． 6 ％ ， 贫化 率 6 ． 5 ％ ， 同时较好地 限制 了上下盘岩移 ， 综合技术 经济指标较优 。 关键词 破碎 铅锌矿体 ； 下 向分层崩 落法；整体钢筋混凝土假顶分层崩落法 ；下向分层膏体充填法 Abs t r ac t I n o r d e r t o e n s u r e t he P b- Zn o r e b o d y mi ni n g s a f e l y a nd e f f e c t i v e l y，a nd b a s e d o n t h e a na l y s i s o f mi n i n g c o n di t i o n s a nd o r i g i n a l t o p s l i c i n g a n d c a v i ng，t wo mi ni n g me t h od s，t h a t a r e t he t o ps l i c i ng a n d c a v i ng wi t h o v e r a l l r e i n f o r c e d c o n c r e t e r o o f ， a n d u nd e r c u t a n d f i l l me t ho d we r e p r e s e n t e d． The s t o p e s t r u c t ur e pa r a me t e r s ， mi ni ng s e q ue n c e， mi ni n g t e c h no l o g y，s u p po r t me t h o d s， t e c hn i c a l a n d e c o no mi c a l i n de x e s o f t h r e e me t h o d s we r e c o mpa r e d，a nd t h e t o p s l i c i n g a nd c a v i ng wi t h o v e r a l l r e i n f o r c e d c o nc r e t e r o o f wa s r e c omme n de d ．The i nd us t r i a l p r a c t i c e i n a pi l o t s t o pe s h o we d t h a t t he mi n i n g c o s t wa s 1 89 ． 3y u a n ／t ，o r e l o s s r a t i o wa s 3 ． 6％ ， d i l u t i o n r a t e wa s 6 ． 5 ％ ．Ad j a c e n t r o c k mo v e me n t s we r e e f f e c t i v e l y c o n t r o l l e d．a n d t h e c o mp r e h e n s i v e t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c a l i n d e x e s we r e g o o d． Ke y wo r dsf r a c t u r e d Pb Zn o r e b o d y； t o p s l i c i n g a nd c a v i n g； t o ps l i c i ng a n d c a v i ng wi t h o v e r a l l r e i n f o r c e d c o n c r e t e r o o f ； Un de r c u t ． a n d． f i 1 1 me t ho d 1 日 IJ舌 云南某铅锌矿主矿体上部赋存一条破碎的小型铅锌 氧化矿体 ， 矿体平 均厚度 1 0 m， 保有 资源量 为 3 7 7 0 0 t 。 小矿体上盘围岩不稳 固， 一般允许暴露面积小 于 5 0 m ； 下盘围岩的稳 固性有变化 ， 从 中稳到不稳 ； 矿体的稳固性 变化较大， 其 中浸染胶状矿体较稳 ， 土状矿则极不稳固， 一 般允 许暴 露 面 积小 于 5 m 。 。矿 石 容 重 2 ． 2 0 t ／ m ， 松 散 系数 为 1 ． 6 7 。矿 山 井 下 生 产 系 统 较 健 全 ， 包 括 矿 石 溜 井 、 废 石系统 、 通 风系 统 、 风 水 电系 统 、 提 升运 输 系 统 、 充 填系统 、 计量系统等。 为了安全经济地开采主矿体上部的破碎铅锌矿体， 本文评价了现行的下 向分层崩落法 ， 提 出了整体钢筋t 昆 凝土假顶分层崩落法及下 向分层膏体充填等两种不同的 回采方案 ， 在工艺设计 、 进路回采作业循环计算及技术经 济指标对 比的基础上优选 出最合适 的方案， 并通过试验 采场 开展 了工 程验证 。 2 下向分层崩落法 2 ． 1 回采工 艺 矿山现行采矿方法为下向分层崩落法 ， 如图 1所示 。 矿体 中段高度 3 0 m， 分层高度 3 I n ， 共计 1 0个分层。 自上 而下进行回采。在回采时分进路一般 由北东向南西后退 2 O 中国矿 山工程 2 0 1 6 年 第4 5 卷 上 山 图 3 下 向分层崩落法进路布置方式优化 图 3 ． 2 整 体 钢筋 混凝 假顶 分层 崩 落法 整体钢筋混凝土假顶分层崩落法在现有下向分 层崩落法的基础上进行改进 ， 采场结构如图 4 。 木立柱 假顶 图 4整 体 钢 筋 混凝 土假 顶 分 层 崩 浯 法 采 场 结 构 图 改进内容主要包括 ①分层进路断面规格扩大 为宽 高 2 ． 8 m x 3 m； ②浇注钢筋混凝土作为人工 假顶 ， 回采过程中辅以圆木立柱支护 ； ③采用斗容为 1 m 的铲运机出矿， 以提高出矿效率。 首采分层为最上部分层 ， 按下 向分层崩落法设 计工艺进行 回采 。第二分层及 以下分层的进路布置 如图 5所示 。按上 山和联络道布置采准工程 ， 首先 沿矿体走向在矿体中央掘进主进路 规格为宽 x高 2 ． 8 m X 3 m ， 进路长度为矿体走 向长度。主进路 回采结束后 ， 在主进路两侧各 布置 1 6条 1 至 1 6 分进路 2 ． 8 m X 3 m ； 两侧分进路 由内而外交替后 退式 回采 ， 即由 1 分进路依次回采至 1 6 分进路 ， 回 采过程中严格控制回采界线。 采用 Y T 2 8凿岩机凿岩 ， 采用局扇在采 场 内进 行压入式通风。崩矿后立 即进行立柱支护 ， 随采 随 支。采用铲运机运搬矿石 ， 将矿石铲至溜井溜入上 山， 再由电耙耙至放矿漏斗运 出。矿石耙出后 ， 即刻 浇注钢筋混凝土制作人工假顶 ， 其 中主进路在分进 路采出后 同步后退式 浇注， 最后在立柱 尚未破坏之 前进行放顶工作。 3 ． 3 下向分层膏体充填采矿法 1 采场结构参数。采场沿走 向布置 ， 长 2 0一 上 山 图 5 整 体 钢 筋 混 凝 土 假 顶 分 层 崩 滔 进 路 回采 布 置 图 3 0 m， 宽 3 m， 分层高度 3 m； 下层主进路与上分层错 开 3 m 以上 ， 采 区 回采进 路 与上 分 层错 开 1 ． 5 m。首 层沿用原有下向分层崩落法结构参数 ， 其中分层高 度 3 m， 采场宽 2 m， 高度 1 ． 8 m， 护顶层高度 1 ． 2 r n ， 结 束 回采时底板铺金属 网， 随 即进行 嗣后 膏体充填。 主进路 3 m 3 m 沿联 络 道掘 进 ， 采 用坡 度 为 3 。～ 5 。 微倾斜进路布置 ， 以提高充填体接顶率 。首层以 下结构参数为 进路断面 3 m 3 m， 采场宽度 3 m， 高 度 3 m， 无护 顶层 。 2 回采工 艺 。采 用 下 向分 层 回采 ， 先 采 上 分 层 ， 充填完成后再采下分层。首层以下 回采时， 在同 一 分层中沿联络道 布置主进路， 不同分层主进路交 替布置 ， 先采主进路， 主进路结束回采后进行分进路 回采 。分进路采用 隔一采一的作业方式 ， 如 图 6所 示 ， 回采顺序为主一1 一2 一3 ， 每个采场结束 回采 即进行膏体充填， 其 中 3 采场回采完成后与主进路 同时充填 ， 单分层回采时间共 2 7 d 。 图 6 下向分层 膏体 充填 采矿 法回采顺序 回采工艺为 ① 主进路长 9 m， 主进路 回采完成 不进行充填 ， 待该分层 回采结束后与 3 采场一起充 填 ； ② 1 采场 回采结束后随即进行充填作业 ， 充填 准备作业 假底与挡墙制作等 时间 2 d ， 膏体充填能 力能力 6 0 m ／ h ， 充填时间 3 ． 5 h ； ③ 2 采场 回采结束 后进行充填作业 ， 充填准备时间 2 d ， 充填时间4 h ， 充 填体养护时间 7 d ； ④ 3 采场长 2 0 ． 3 m， 需 1 1 个 回采 循环 ， 回采及充填总时间 6 d 。 第4 期 苏先锋 破碎铅锌矿体采矿方法优化与实践 2 1 3 ． 4技术 经济 指标 对 比 下 向分层崩落法 方案一 、 整体钢筋混凝土假 顶分层崩落法 方案二 及下 向分层膏体充填 采矿 法 方案三 3种回采方案的主要技术经济指标如表 1所示 。 表 1 3种回采方案经济技术指标对 比 下 向分层崩落法的优点是工艺简单 ， 工人容 易 掌握操作方法， 可直观查看地压变化情况 。缺点 是安 全 条件差 ， 木 支架 支 护劳 动强 度大 ， 木 材 消耗量 大 ， 损失率 、 贫化率高 ； 工序多 ， 生产过程 繁琐 ， 回采 断面小 ， 作业空间非常有限。 整体钢筋混凝土假顶分层崩落法优点是 ①在 动载荷和静载荷下有足够 的强度和稳定性 ， 能适应 回采巷道的尺寸及各种采矿地质条件 ， 且安设假顶 的空间不大 ； ② 回采 时允许 较大 的暴露面积 ， 可 用 立 柱支 护取 代木 架支 护 ， 减少 材料 消耗 ； 假 顶 的材 料来源广泛， 价格便宜 ； ③层高的增加可提高产量和 工人 劳动生 产率 ， 提 高 回采 强度 ， 降低采 矿成本 ； ④采矿损失率及贫化率较低。缺点是 中段上山倾角 在 4 5 。 ～ 5 5 。 范围内， 设备 、 材料运输不 方便 ； 现场需 进行混凝土制备 。 下向分层膏体充填采矿法优点是充填法作业安 全 ， 回收率高 ， 损失贫化小 ， 坑木消耗大幅降低 “ ； 缺点是需要增加布置采准工程 ； 膏体充填成本高； 2 进路 需要 养 护 7 d之 后 才 能 回采 3 进 路 ， 充 填 管 路 布置费用高 ， 充填周期长 ， 充填体养护时 间长 ； 影响 下分层 采 矿 ， 不 具 有连续 性 。 综合上述 3种 回采方案 比较 ， 从安全性 、 采矿成 本及矿石 回收率考虑 ， 推荐采用整体钢筋混凝土假 顶分层崩落法。试验采场结果表 明， 整体钢筋混凝 土假顶分层崩落法 吨矿成本 1 8 9 ． 3元／ t 含人工及 材料成本 ， 不含管理费用 ， 矿石损失率 3 ． 6 ％ ， 贫化 率 6 ． 5 ％， 采矿综合技术 经济指标优于矿 山原有 的 下向分层崩落法 ， 同时较好地限制了上下盘岩移， 保 障了采矿作业 的安全。 4 结论 1 下 向分层崩落法的主要问题是主进路 的布 置不利于地压管理 ， 分进路 的长度及数量导致 电耙 耙矿效率低 ， 进路断面规格较小导致矿石不能有效 采出 ， 劳动生产率低且支护材料消耗； 可通过扩大分 层进路规格 、 制作钢筋混凝土人工假顶 、 引进铲运机 出矿等方法来进行优化。 2 整体钢筋混凝土假顶分层崩落法适用于开 采破碎铅锌矿体 ， 试验采场的吨矿成本 1 8 9 ． 3元／ t ， 矿石损失率 3 ． 6 ％ ， 贫化率 6 ． 5 ％ ， 同时较好地 限制 了上下盘岩移 ， 综合技术经 济指标优于矿山现有 的 下向分层崩落法。 [ 参考文献] [ 1 ] 崔继强 ， 姚维 信 ， 乔登 攀 ， 等． 龙首 矿六 角形 进路 高效 回采技术研究 [ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 1 4 ， 2 5 9 ． [ 2 ] 蔡嗣经 ， 王洪 江． 现 代充 填理 论 与技术 [ M] ． 北 京 冶 金工业 出版社 ， 2 0 1 2 ． [ 3 ] 王凤波 ， 苏红蕊 ． 下 向胶 结充填 采矿 法 回收残 留矿柱 的应用 [ J ] ． 中国矿 山工程 ， 2 0 1 4， 4 3 4 4 7 4 9 ． [ 4 ] 柳 军斌 ， 柳小 胜 ， 费 汉强 ， 等 ． 高 进路 转无 砼假 顶低 进 路 回收边 角 矿 体 的 对 策 探 讨 [ J ] ． 采 矿 技 术 ， 2 0 0 8 ， 3 1 2 ． [ 5 ] 吴爱祥 ， 王洪江． 金属 矿膏体 充填理论 与技术 [ M] ． 北 京 冶金 工业 出版社 ， 2 0 1 5 ． [ 6 ] E r c i k d i B， Y fl ma z T ， K t i l e k c i G ． S t r e n g t h a n d u l t r a s o n i c p r o p e r t i e s o f c e me n t e d p a s t e b a c k fi l l [ J ] ． U l t r a s o n i c s ， 2 0 1 4， 5 4 1 1 9 52 0 4． 上接 第 1 7页 钢纤维喷砼 临时支护。此方案可有效解决炭质页岩 巷道施工的这一难题 ， 能够创造较好的经济效益 ， 为 以后 的施工 指 明 了方 向 。 [ 参考文献] [ 1 ] 何满潮 ， 邹正 盛 ， 邹 有峰． 软 岩巷道 工程概 论 [ M] ． 徐 州 中国矿业大学 出版社 ， 1 9 9 3 ． [ 2 ] 范生魁 ， 王星 月． 软岩巷 道支 护理论 与应 用 [ J ] ． 河北 煤 炭 ， 2 0 0 9 ， 4 ． [ 3 ] 韩 瑞 康． 地 下 工 程 新 奥 法 [ M] ． 北 京 科 学 出 版社 ， 1 9 90．