金山金矿缓倾斜矿体采矿方法初探.pdf

第 3 0 卷 第 2期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 0 9 4 月 金山金矿缓倾斜矿体采矿方法初探 尚精华， 苏朝晖 江西金山金矿 ， 江西德兴3 3 4 2 1 3 [ 摘 要 ] 探讨 了金 山金矿在利 用现有 电耙 出矿设备的条件下， 如何因矿生法保证安全生产 、 高效回采、 临时护顶等采矿技术的实施， 并对较适合金 山金矿 中厚 以上矿体的采矿方法进行 了初步探索。 [ 关键词] 房柱法； 底部结构； 中深孔嗣后充填法 中图分类号 T D 8 6 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 3 4 5 2 0 0 9 0 2 ～ 0 0 0 6 0 4 A Di s c u s s i o n o n M i n i n g M e t h o d o f Ge n t l y I n c l i n e d Or e b o d y o f J i n s h a n Go l d Mi n e S HANG J i n g h u a ． S U C h a o h u i J i a n g x i J i n s h a n G o l d Mi n e ， D e x i n g ， J i a n g x i 3 3 4 2 1 3 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d i s c u s s e s h o w t o w o r k o u t a p p r o p ria t e mi n i n g me t h o d s a c c o r d i n g t o o r e b o d y f e a t u r e s t o e n s u r e t h e i mp l e me n t a t i o n o f mi n i n g t e c h n o l o g i e s s u c h a s s a f e p r o d u c t i o n， h i g h e f f i c i e n c y s t o p i n g a n d t e mp o r a r y r o o f s u p p o r t i n g u n d e r t h e c o n d i t i o n o f u t i l i z i n g e x i s t i n g e l e c t r i c r a k e s f o r o r e d r a w i n g i n J i n s h a n G o l d Mi n e a n d p r e l i mi n a ri l y e x p l o r e s s u i t a b l e mi n i n g me t h o d s f o r o r e b o d i e s a b o v e me d i u m t h i c k n e s s o f J i n s h a n G o l d Mi n e ． Ke y wo r d s r o o m a n d p i l l a r mi n i n g me t h o d ； b o t t o m s t r u c t u r e ； me d i u m d e p t h h o l e mi n i n g wi t h d e l a y e d s t o w i n g 1 引 言 江西金山金矿位于江西省德兴市，始建于 1 9 8 6 年，生产规模 1 0 0 t ／ d ，后经几次改扩建工程的实施， 2 0 0 6年生产规模达到 2 0 0 0 t ／ d ，其 中井下供矿能力 1 6 5 0 t ／ d 。该矿矿体倾角较缓， 形态复杂且连续性差， 品位变化较大，其缓倾斜 中厚以上矿体为国内外公 认的难采类型。 多年来该矿井下生产一直较为被动 ， 但鉴于其矿 田可观的地质储量， 中国黄金集团拟经资 源整合后， 将该矿现有产能在 3年内扩大到 4 0 0 0 t ／ d 。 因此， 金山金矿急需大力开展对采矿方法的研究与探 索， 以扭转井下生产被动局面。 带中。矿床成因类型为受韧性剪切带控制的变质热 液型金矿床， 工业类型为贫硫化物蚀变岩型矿床。 2 ． 2 开采技术条件 矿区共 圈出主要矿体 6个，矿体之间呈平行叠 瓦状产 出，空间上矿体之间垂距变化在 5 4 0 11 q 之 间。主矿体总体走 向北西一南东， 平均倾角 2 2 o ， 在倾 向上有尖灭再现， 呈多次叠瓦状产 出的趋势， 单层矿 体最大垂厚 2 4 ． 7 7 m， 平均垂厚 9 ． O 1 m。矿体主矿层 下盘近矿围岩多为变安山质玄武岩 、 含碳干糜岩， 上 盘近矿围岩主要为安山质玄武岩 、 砂质千糜岩。 矿体 及其顶 、底板围岩属半坚硬至坚硬完整稳固性层状 岩体， 6 ～ 8 。矿区断层多但规模不大， 矿区水文地质 条件属简单类型， 矿区地表为低 山地形， 植被茂盛， 地 2 地质概况及开采技术条件 3 采矿方法探索 2 ． 1 地质概况 金 IJ j 金矿地处赣东北韧性剪切带蛇绿岩混杂岩 3 ， 1 采矿方法沿革 带之韧性推覆变形带中，矿体产于金山一株林韧性 投产初期，金 山金矿采用人工出矿以平巷扩采 剪切带应变中心超糜棱岩、糜棱岩一金矿化蚀变岩 形式，用类似于进路房柱法的较为原始的平面空场 收稿 日期 2 0 0 8 1 0 6 作者简介 尚精华 1 9 7 l 一 ， 男， 工程师 ， 长期从事采矿设计及计划管理工作。 第 2期 金 山金矿缓倾斜矿体采矿方法初探 7 采矿法， 设备投入极少。这对 当时经济技术实力十分 有限的小型金矿来说， 该方法有着投入少 、 见效快等 优点， 但对 日后金 山金矿 的发展影 响深远， 至今 仍有 为数不少的楼板矿柱未能回收， 采矿损失较大。随着 生产能力的扩大及设备实力的增强， 以 1 5 ～ 3 0 k W 电 耙出矿 的普通 浅孔房 柱采矿法 得到大面积推广， 根 据矿体厚度及矿岩稳固性， 矿房垮度 7 ～ 1 5 m， 房间柱 宽 2 ． 5 ～ 5 i n ， 矿房倾斜斜长平均约 5 0 m。从实践中来 看，这种采矿方法对垂厚 8 m 以内的矿体回采 尚属 成功， 但对于中厚 以上矿体， 因浅孔凿岩及 空区内出 矿 的限制， 往 往很难 回采到顶， 且留下的条柱规模不 小。 因此， 该法对厚大矿体的回采率较低， 据统计仅为 5 0 ％一 6 0 ％， 且因在十多米的空场下 出矿 ， 安全压力十 分 巨大 在矿 山发展期间曾与设计院合作进行过爆 力运搬采矿方法试验， 后因在上 山中凿岩 困难 、 大块 率高、 放矿困难等原 因未 能推广。 3 ． 2 采矿方法选择的技术思路 金 山金矿矿体条件复杂， 厚度变化大 、 品位分布 不均， 且倾角缓， 走 向、 倾 向都不是很连续， 故此 决定 了采矿方法的多样性， 只 能根据具体情况因矿 生法 。 目前金 山金矿采矿设备较为单一。以 3 0 k W 电耙出 矿， 3 t 架线式机车配 0 ． 7 m 3 翻转式矿车运矿， 并使用 以 7 6 5 5 、 Y T 2 8为主 YG 一 9 0型为辅 的凿岩设备。在 这种条件下。 采矿技术应本着 因地制宜， 因矿得法 的 宗 旨， 提倡多种采矿方法 的综合运用， 发挥各种采矿 方法 的优缺利弊， 尽力克服因采矿方法不 当给生产 、 安全等管理工作造成的不利和 困难 3 ． 3 采矿方法初选 相对于矿岩稳固条件下，垂厚 8 m的矿体来说， 浅孔房柱法仍将是行之有效的。 生产实践证明， 对 8 m 以上 的中厚矿体， 目前 的浅孔房柱法必须变革， 本文 主要就金山金矿 中厚以上缓倾斜矿体的采矿 方法进 行探讨 。 f 1 1 预切顶房柱法。由于房柱法人员须进 出空区， 故对采场顶板稳 固性有极严格 的要求，但伴 随着 自 行式撬顶机 、 锚杆 台车 、 喷浆车 、 胶轮 自行凿岩台车 的使用，使得对顶板 的要求 由过去 的极稳 固扩展至 中等稳固。对于中厚 以上 的矿体， 通用的方法是先开 采矿体顶盘部分，进行切顶， 再用喷锚来加固顶板， 然 后再开采下部矿体 鉴于金 山金矿机械化装备水平 较低， 其切项护顶工作量大 、 空场顶板暴露时间长且 生产效率低， 故 目前应用受限。 2 底盘漏斗房柱法 浅孔 。 此法可 以解决出矿人 员进出空区的问题， 对采场顶板稳 固性要求可适当降 低， 但 由于凿岩人员须进入采场， 因此本法仍要保 留 必要的矿柱。 其回采率仍然较低 且出矿效率不高， 如 应 用中深孔回采矿房， 则保 留矿柱可大量减少。 不过 此 时似更接近于有底柱分段凿岩的阶段矿房法。在 矿体的边角部位或老采区残采时本法可酌情应用。 f 3 上向水平分层充填法 。金山金矿 目前正在建 设分级尾砂充填系统，拟采用分级尾矿进行上 向水 平分层充填采矿法试验。山东一些矿 山对该法有着 成熟 的经验， 但和 山东 的这些金矿相 比， 金 山金矿 的 倾角更缓， 矿体形态更复杂， 矿体连续性差 。 现金 山金 矿中段高度为 2 5 m ， 如采用分层充填， 则水平底柱矿 量 比重过大，鉴于金 山金矿矿体在倾 向上连续性差， ～ 般延伸垂深仅 5 0 6 0 m ， 故应用水平分层充填法时 应打破 中段 的限制， 改从矿段底部 矿体下部尖灭处 开始充填至矿体顶部 矿体上部尖灭处 ， 这对矿 山地 质工作及开拓进度是一个考验 此法可在矿体连续 性较好矿体较厚品位较好地段开展试验。 f 4 爆力运搬法。根据 国内外使用经验， 爆力运搬 法最合适的倾角是 3 O 。 5 。 ， 最合适的厚度为 8 ～ 1 5 m， 国内外也 曾采用此法开采顶盘稳 固的缓倾斜 f 1 7 。 ～ 4 O 。 矿 体， 但是在实际应用 时 ， 爆力并不能将矿石全 部抛至放矿 口附近，而要运 出遗留在采场 内的矿石， 既不安全且效率又低。一般情 况下此法只限于矿体 倾角较大时 3 0 - 4 0 。 才是有利的。 f 5 有底柱分段空场嗣后充填法。在我国化工特 别是磷矿 山，对缓倾斜 中厚以上矿体曾广泛采用有 底柱分段崩落采矿法，这种采矿方法对矿体顶板及 矿体稳固性无要求。在一些矿体品位较好或地表不 允许陷落的有色矿 山，对中厚以上缓倾斜矿体不采 用崩落法而采用有底部结构 的中深孔嗣后充填法， 即分段凿岩阶段矿房嗣后充填法。这种采矿方法安 全性好， 开采强度大， 回采率高， 适应性广， 但其缺点也 比较突出， 一是采切 比大， 二是底部结构复杂且掘进 较为困难 4 采矿方法选择与研究 考虑到金 山金矿矿石品位一般，稳固性中等， 在 中厚 以上矿体中， 笔者认为有底部结构 的分段凿岩阶 段矿房嗣后充填法较适合该矿的设备及管理现状。 上 向水平分层充填法安全性一般， 管理复杂， 但采 切 比小于分段凿岩阶段矿房嗣后充填法， 且可做到分采 分运， 可在合适地段开展试 验， 但鉴于金 山金矿矿体 形态较缓且 品位不高 的特 点，大规模应用该法将受 限。金山金矿矿体顶底板大量表外矿的存在为有底 部结构的分段凿岩阶段矿房嗣后充填法的应用提供 了条件。本法可细分为垂直走 向及沿走 向两种布置 形式。据金山金矿工程地质条件， 利用 ma t h e w、法【 】 得 8 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第 3 0 卷 出上盘极限暴露面积为 2 0 0 0 m 2 , 据此提出有底部结 构的分段凿岩阶段矿房嗣后充填法的各要素如下。 4 ． 1 垂直走向的分段凿岩阶段矿房嗣后充填法 这种布置形式适合于倾角较缓，倾 向上无大的 破坏断层的厚大矿体，矿体厚度大的布置多个分层 凿岩巷， 厚度小者仅布置一分层。 与沿走向比较， 本形 式溜井稍短， 但凿岩是在倾斜分层中， 凿岩难度及炮 孔质量稍差， 爆破效果不及沿走向布置形式。 1 矿块布置及构成要素。矿块沿走向布置， 划分 矿房 、 问柱， 矿房宽 2 8 ～ 3 2 m， 底部设 2 ～ 3 条漏斗倾 向 耙道 根据矿体情况可采用普漏一 堑沟一普漏或堑 沟一普漏一堑沟等底部结构， 每分层设 2 ～ 3条凿岩上 山， 矿块问柱宽 4 m作永久损失， 顶柱 4 m ， 采场斜长依 矿体而定， 中段高度 2 5 m。矿房出矿完毕后用全分级 尾砂充填。 2 采准切割工程。主要切割工作包括斗井与扩 漏。 大部分在底盘围岩中。 主要采准切割工程见图 1 。 l 一 中段平巷装车道 2 - 电耙联道 3 一 内洞 ； 4 一 顶沿 ； 5 一 电耙道 ； 6 一 斗川 ； 7 一 斗井 ； 8 一 凿岩 Lt h； 9 一 切割横巷 ； 1 0 一 切剖井 ； 1 l 一 尾砂充填体 图 l 垂直走向分段凿岩阶段空场嗣后填充法 A 电耙道布置在矿体下盘 围岩 中， 规格 2 ． 2 2 ． 2 12 C l z ； 每条 电耙道对应一条溜矿井， 规格 2 ．0 1 ． 8 m 2 ； 切割横 巷布置在凿岩上山与切割井交按处， 规格 2 ． 5 2 ． 6 r n 2 ； 切割井布置在矿体最 厚大部位或矿体倾向上部， 规 格 2 ． 5 2 ． 0 1 ／ 1 ； 凿岩上山， 规格 2 ． 5 2 ． 6 m 。 3 回采工艺 ①凿岩、 爆破及出矿。在凿岩上山 内用 Y G 一 9 0型钻凿垂直上向扇形中深孔，在形成切 割槽后， 沿矿体倾斜方向落矿。②临时护顶。为防止 出矿过程中顶板大面积垮落造成贫化，要求中间矿 房部分作临时护顶，待两侧所有斗井敞空时落矿， 最 终进行大面积的收尾出矿工作。 ③采场充填。 矿房矿 石出空后即从上中段或更上一中段充填联络道下充 填料进行空区充填， 也可根据空区稳定性暂不充填。 4 ． 2 沿走向的分段凿岩阶段矿房嗣后充填法 这种布置形式适合于矿体底板走 向稳定。 矿体倾 角较大， 在走向上无密集断层存在的中厚以上矿体， 凿岩巷道基本呈水平， 凿岩条件好， 爆破效果比垂直 走 向好。缺点是出矿高度不一致， 溜井工程量稍大。 1 矿块布置及构成要素。矿块沿走向布置 耙道 沿走向 ， 长 4 0 m ， 在倾 向中间根据实际情况留条间柱 或 点柱作为永久损失护顶， 条柱宽 2 ～ 4 m ， 或 留点柱 1 0 1 0 m 2 , 走 向矿块问留 4 m问柱， 顶柱 留 2 ～ 4 m 底 部结构以单侧堑沟为主，矿体底部围岩有 品位 时也 可考虑布双侧堑沟 2 采准切割工程与垂直走向布置形式的充填法 相 同， 主要采准切割工程见图 2 。 l 一 电耙道 ； 2 一 斗井 ； 3 一 堑沟凿岩巷 ； 4 一卜 分层 凿岩巷 ； 5 一 充填顶沿 ； 6 一 切割井； 7 一 切割 上 二 山； 8 一 充填体 图 2 沿走 向分段凿岩 阶段空场嗣后填充法 3 回采工艺。这种布置形式更强调矿房 中间临 时护顶工作， 因一般矿体倾斜长达 5 0 m以上， 要求矿 房 中问中深孔滞后爆破，待所有斗井敞空时一次性 落矿 计划保 留矿柱除外 ’ 最终进行大面积的矿块收 尾 出矿工作。 f 4 主要技术经济指标。 以平均真厚 1 l n 1 ’ 矿体倾角 2 2 。 的矿块标准设计布置工程，整个矿块工程量共计 1 1 5 5 控制开采矿量 7 ． 1 万 t 。主要技术指标如表 1 。 第 2期 金 山金矿缓倾斜矿体采矿方法初探 ．9 ． 4 - 3 方法评价 分段凿岩阶段矿房嗣后充填法对金 山金矿 中厚 以上矿体来说， 现实而灵活， 其设备投入少， 电耙与 中 深孔凿岩 、 装药设备该矿均 已熟练应用， 且不需大量 添置。该法还可根据矿体厚度与倾 角灵活设计不同 的底部结构， 因采用嗣后充填 、 采 、 充之 间矛盾相对 较小； 采用 中深孔落矿， 矿块 中几条耙道 可同时供矿， 生产能力较大。由于人员与设备不进入空 区， 对安全 生产十分有利， 与普通房柱法相 比， 矿石回采 率有 明 显提高。缺点是采切 比大且大部分工程布设在底盘 围岩中 5 结 语 目前 从用 普通房 柱法 己回采多年 的采 空区来 看， 大部分稳定性较好。 但 以前多保 留的是条柱， 应考 虑变条柱为点柱，同时加强房柱法在各种岩性条件 下的垮度研究， 以提高矿石回收率。目前， 须加强中深 孔爆破参数 的试验工作，得 出金山金矿各种岩性条 件下的合理爆破参数， 以提高爆破效果， 减少大块率， 为中深孔大面积推广创造条件，并大力加 强采矿方 法攻关， 尽早拿 出各实用类型采矿方法标准。 参考文献 [ 1 ] 郭然， 等． “ MA T HE W” 法在采 矿方 法设计 中的应 用[ J 1 ． 金属矿 山， 1 9 9 9 ， 9 2 0 2 5 ． [ 2 】 郭润年． “ Y” 字 型端部溜 井高效放矿 分段矿 房法的探讨『 J 】 ． 有色金 属，2 0 0 1 ， 2 l O 一 1 2 ． [ 3 ] 张化远 ． 对 缓倾斜 倾斜矿 山采 矿技 术的 认识【 J ] ． 化 工矿 山技 术， 1 9 8 0 ， 4 2 0 2 5 ． 【 4 】 采矿设计手册 编写委员会． 采矿设计手册 矿产开采卷 【 M 】 ． 北 京 中国建筑 工业 出版社 。 1 9 8 7 ． { ‘ }’ 9 ● }9 ，9 ’9 ， k ， k ’ 9 k r ， 9 ‘ } 9 ， ， k 业 ’ ， k } ’ 9 ’ o d , c }业’ 9 - } ， 9 } ， j }坐 9 ， 9 _ } 业 9 k r j ， j } j ‘ } 9 k r j r ， 坐坐， 9 ● } 9 j 上接第 5页 盐矿物， 是 由 H O C O 组成的流体加入造成的。 在含 矿热液演化过程中。由于变形行为和边界条件变化， 导致 出现含 S i O 和碳 酸盐流体一起 向构造 薄弱地 带岩石渗透 、 淋滤， 产生强烈的硅化、 绢云母化 、 铁 白 云石化、黄铁矿化 。硅质交代强烈部位形成石英块 体， 沿岩石面理裂 隙充填形成石英脉。交代作用后期 有 时沿陡斜断层充填形成含金石英脉。并对靠近 陡 倾断层动态重结晶作用形成的蚀变岩型矿体进行叠 加富集， 这种叠加矿石金品位较 富， 以 F 断裂近侧最 为典型。 4 ． 4 成矿定位 1 构造 背景。赣东北韧性剪切蛇绿岩构造混杂 带是一条“ 穿时” 性深断裂带， 其长期发展演化 的结 果形成 了规模巨大的动力变质热液和岩浆热液两个 系列的金 、铜矿床，构成了德兴有色贵金属矿集 中 区。 f 2 矿床定位。 金 山一朱林和西蒋一石碑剪切带具 明显分带性， 应变 中心部位 的超糜棱岩 、 糜棱岩一黄 铁矿 、 石英、 铁白云石化一金矿化带是矿床定位的直 接场所。 3 矿体定位。 韧性剪切带强应变部位主次剪 切面是矿液流体运移和储存的有利场所，形成多层 平行似层状 的蚀变岩型矿体，矿化作用受韧性剪切 裂隙控制，表现为沿 S C组构 的两组结构面和脆性 破裂面的星散浸染状矿化，空问上表现 为矿化贫富 相间平行产出及非均匀性的特点。 4 ． 5 矿化富集规律 1 主剪切滑动面 由陡变缓部位是矿化富集的有 利场所； 2 变质安山玄武岩圈闭作用是矿化富集的有 利地段； 3 片理和裂隙发育处是富矿产出的有利部位； 4 矿石的含金性与黄铁 矿化强度和晶形有关， 一般 规律是黄铁矿多， 金品位较好； 5 矿石 的含金性与糜 棱岩化强度及矿石组构特征有关， 强糜棱岩化 、 破碎 化的矿石含金性好，其中的黄铁矿与石英多具韧性 变形和脆性的特点。 5 结 论 石坞金矿成矿模式与金 山金矿相 同，为火 山沉 积一 区域变质一 动力变质一矿化带控矿容矿一改造 叠加的成矿过程， 矿床的成矿机理 、 富集规律都 同金 山金矿基本相似 。所 以， 石坞金矿利用这些相似的成 矿特征对寻找矿区的边部及深部矿体都有着重要的 指导意 义 参考文献 [ 1 】 杨子江 ． 赣东北地 区金矿类 型及 分布规律 【 J 1 ． 矿 产与地质 ， 1 9 9 3 ，6 2 9 一 l 6 ． 【 2 】 韦 星林． 金 山金矿 田发现 发展过程 及其找矿前 景【 J ] ． 有色金属矿 产与地质， 1 9 9 5 ， 4 5 2 8 3 2 9 4 ． 【 3 】 黄洪 立， 杨文思． 赣东北金 山金矿地质特征和形 成条件[ J 】 ． 地质找 矿 论丛， 1 9 9 0 ， 5 2 2 9 3 9 ． 【 4 】 梁湘 辉． 江西省 德兴金 山金矿 成矿机理 探讨[ J ] _ 有色金 属矿 产与 地质 ， 1 9 9 7 ， 6 1 1 6 2 3 ．