喀拉通克铜镍矿采矿方法实践.pdf

喀拉通克铜镍矿 采矿方法实践第 4 期 喀拉通克铜镍矿采矿方法实践 程金桥 鸟普木齐有色冶金设 计研究院 摘要 作着根据喀拉通克铜镍矿投产以来的生产实践 , 从开采条件 、采矿方法诸方面叙述 了上 向水 平分层胶结充填采矿法的实践情况 , 并对首 采地段确定 、主要技术经济指标等 问题作了评述 , 提出了一些值得 注意的问题 。 关键词 喀拉通克铜镍矿富矿 采矿方法 一 、 概况 喀拉通克铜镍矿位于新疆阿勒泰富蕴县境内 , 矿区海拔高约 10 0 0 m , 地势平坦 , 相对高差 20一30m , 地表大多为荒漠和残坡积碎石所覆盖 。 矿区距新修的阿勒泰到乌鲁木齐2 1 6国道约 3km , 交通方便 。 矿区在1 2 . s k m ’ 范 围内共有含铜镍矿体 8个 , 以辉长一苏长岩为主的基性岩体 , 其中 I 号岩体具有一定的岩相分带 , 富含以铜镍为主的硫化多金属矿物 , 为主要含矿岩体 , 位于 矿区 西部 , 品位高 , 是一期开采对象 。 矿体按矿石工业品级分为特富铜镍矿体 I , 富铜贫镍矿体 l , 贫铜贫镍矿体 l , 贫铜矿体W , 氧化矿体 V 5 大类 , 各矿体空间相互关系见图 1 。 该 矿截止 2992年6月底 , 约采出特富矿石145638t , 充填采空区混凝土 2842 1m 3。 一期本着由小到大分期建设的原则 , 先受益 ,后 完善 , 以矿养矿开采特富矿 , 规模为日产矿 石2 50 t 。 采用竖井开拓 , 中段高6 0 m , 共分 650 、 710两个中段 。 用探建结合 , 以探为主的方式 , 考虑即早探 明矿体 , 竖井设在 从 号勘探线矿体中部下盘 。 采用上向水平分层胶结充填采矿法 分矿房矿柱两步回采 。 混凝土充填料由地表钊备站制备好 , 经充填钻孔下放到井下充填 。 二 、 采矿方法实践 1 . 开采技术条件 区内岩体纵横断裂较为发育 , 岩体沿挤压破碎带侵入 , 破碎岩体占总岩体1 0左右 , 破碎 带在岩体上 下部位及蚀变带附近较为发育 。 与采矿方法直接有关的有特富矿 I 、 富矿 l 、 贫矿 l 。 特富矿赋存在 富 、 贫矿之中 , 为盲矿体 , 埋藏在8 0 0一6 00m标高之 间 , 上下小 , 中间 大 , 见图1 、 2 、 3 、 4 。 走向长约 350m ,平 均厚 13一15 m , 平均倾角 65 0 一7 5 0, 水平节理较发育 。 富 矿是开采特富矿的直接顶底板 , 从已揭露的情况看 , 特富矿下盘与富矿接触带受挤压破碎带影 响 , 稳定性较差 。 从总的情况看 , 由内向外 , 稳定性越来越差 , 即特富矿比富矿好 , 富矿比贫矿 好 , 富 、贫矿 以外上下盘围岩绝大部分为沉凝灰岩 , 据岩芯采取率和 RQD值统计 ,属 比较稳定 性岩体 。 井下水量 , 据不完全统计 , 日 水量为 2200一300 0m 3 , 属裂隙水 , 在坑道和采场顶板 局部淋水较为严重 。 2 . 采矿方法实践 根据矿体赋存条件和采富保贫的原则 ,设 计采用上 向水平分层胶结充填采矿法 , 经生产实 践是合适的 ,分矿房、 矿柱两步回采 , 先采矿房 , 后采矿柱 。 当矿体厚度大于时 , 矿 房 、 矿柱 垂直走向布置 , 宽均为 6 , 长为矿体厚 ; 当矿体厚度小于 时 , 矿房沿走 向布置 , 长3 一 DOI 10. 16206 /j. cnki . 65 -1136 /tg. 1993. 04. 004 sm ms m n 199 3 年新疆 有色 金属 4mO , 宽为矿体厚 。 在 6 0 m 段高中设 3 0 m 副段回采 , 回采顺序由下而上 , 首采地段选在 68 1 710m , 详见图 1 。 风风风 、、 、 2 二二二 竖竖竖 丁丁丈一一 “““ 、、充充充充充充 萦 、、 、、 、、、、 \ \ \填填填坟坟坟坟坟 , ,”、 . 井井井井钻钻钻钻钻钻钻钻 孔孔孔孔孔孔孔 飞/ ’’’’’ 、、、、 . . . 、、 护 产产产 1 1 1 1 1 、, . x x x\ \ \ 、、 . . . . . 、 . . . . . . . . . . . . . \ \ \ \ \ \ 、、、 田 , , , , , , , , \ \ \ \ \ \ \ ,如如如如如如如如 助助。 \ \ \ \ \ .、、 、、、、、、、 、、、、、 一一一一一一一一 , , , , , , , , , , , \ \ \ \ \ 尸尸 _ _ 反反界 界「「 瞬 . 4 4 4} } } 匕 ’ 卜” ”、 、、\ 、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . \ \ \ 八八还还 之里{ { { { { { { 洲洲洲洲洲 , ,丫 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 三三三三三 , 三三性性十r , , 尸 l, ,吧吧r 一 一、 山 一一一 咬咬咬t t t, 卜一丫口 ,印 印区二 二巨巨沈1叮加下 下示 甭了 了 r r r巾一 r一气- - - -一 -、、 一一 兮 兮 ’ 亡吕吕 孤孤引 引以以次;l l ll;}I I I 们们l} {_ _ _ _ _ , 6 50 0 0 \ \ \ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加 且且且且且 、} } } }口口} } } } } } } 卜卜卜卜卜卜卜卜, ,一 叫, 一,., “““ 一一一\ 丫丫 、、从之 之 . . / 犯犯 J2 2 2 \ \ \ \ \ 一 一 一一一一 〔〔三到 特富矿 \ _ _ _ _ . 、 女令 、、 二二 匡匡夏] 富矿 图图 护州户 一 ,一 \ 、、、 匡匡亘 贫矿例例例例例 7 7 7 55 5 5 丫 - - - - - ’’’’二亏户二 二 7 7 754 4 4 \ \ \ l l l 夔 里叹 叹 . 一 ” 一 ,. . 镇镇镇镇镇镇 \ \ \ 2 2 2 8 8 8 才才 黔篡篡 认认 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 一一、哺 哺哺哺哺 、 f f f f f f f f f 弓弓 53 ’义 义丫 华 协协 \ , 。 回回\ \ \ \ \ \ \\ 32 2 2 富矿 l互纫 纫 例例例例 贫 矿 }互刃 刃 S S S S S S SD石 804 4 4 互见一一一一一一 区 至」 特矿 卜 习}富矿 匕卫J 贫矿 图 1 纵投影图1 3000 月 自豹⋯ 6 50m中段图1 20 00 J / 、 \ l一 、二 - 一 二 一 一 ” 角 , 一、、、 _一 z、 勺 几 入 叭仪 t乏 图 例 9 曰一一一 介口ō下 1 1 | l e e l || l | s e s e | | 另 了 矿 L 一一一 持富 贫 回昌 。 之丘处膺赘 资 图3 681m副中段1 2000 图4 28号勘探 线涪 ,J面 图l 2000 采准切割 为减少采切工程量 , 设计采用矿房 、 矿柱共用 1条采准天井 , 布置在一步 回采 的矿房中 , 作回采矿房时通风充填用 , 随着矿房上采架设人行顺路井上 、 下盘各一条和 溜矿 井 。 回采工艺 采用自下而上分层 回采 、分 层充填 , 回采中视矿石顶板稳固程度决定两采一充 或一采一充 。为减 少充填次数和清底工作 , 提高采矿强度 , 在矿石顶板安全允许条件下 , 尽量采 用两采一充 , 充填高 。 用浅眼落矿 , 采场爆下矿石用 ZD PJ一3型电耙出矿 。 充填 充填前 , 先架设好两个人行顺路井和 一个溜矿井中钢制 。 充填料由地表制 4m 0 1 . sm 喀拉通克铜镍矿采矿方法 实践第 4 期 备站制备好的混凝土 经钻孔下放到 77 1 m 充填道 , 由电耙耙入采场 自流充填 , 待2 4小时后开 始下一分层作业循环工作 。 顶板管理顶板管理好坏 ,是关系到安全 生产的关键 。 一期开采的特富矿 ,水平 节理较发 育 , 设计矿房回采用楔管式金属锚杆进行护顶 , 锚杆规格 。 3 8 40mm , 长 1 . 51 . sm , 锚杆 呈梅花型布置 , 网度1 . 5 X I . 5一2 . 0X2 . 0 m 2 , 局部加金属 网 , 网格15 0欠1 5 0 m m 。 上述措施 , 经 生产实践 , 效果较好 , 锚固力达到 1 2 一13 t , 有效地控制了顶板 , 保证了回采工作安全 。 矿柱回 采成功地试验了长锚索加管缝式短锚杆联合护顶技术 , 已在矿柱回采中全面应用 。 长锚索采用 中2 4 . s m m钢绳 , 每根长巧 17m , 网度ZX3m排距汉孔距 , 安装时注入砂浆 , 每回采 10 m 后 , 留下 4一s m锚索护顶 , 然后安装下分段锚索 。 由于长锚索网度较稀 , 对矿岩较破碎地段 , 用 1 . 5一1 . sm短锚杆联合护顶 , 必要时需加设小6m m钢筋制成的双筋网 。 上述方案经实验表明 , 长锚索超前加固效果明显 , 有效地控制顶板 ,保证 了生产安全 。 三 、 几个问题评述 1 . 首采地段确定 依据矿体赋存条件 , 特富矿 石9 2 . 3埋藏在65 0一77 0m 地段 , 其中 6 5 0一7 10m地段 占 5 8 . 3 。 按设计范围内 B十C 级矿量计 , 该地段特富矿占总设计的5 8 . 6 。 一期首采地段确定 在该水平 , 可减少基建工程量 , 获得较多的三级矿量 , 投资省 、见 效快 、符合 少花钱 , 多办事原 则 , 是合适的 。 2 . 采用 68 1 水平 3m 0 副段回采的必要性 设计确定首 采地段为6 5 0一7 10m 是合适的 , 问题是用6Om段高回采还是用3 0m段高回 采 , 设计经多因素分析比较认为 , 采用 3m 0 段高副段回采较为有利 , 其理由如下 。 1地质条件 一号矿体埋藏较深 , 为一盲矿体 , 特富矿石赋存在富 、 贫矿之中 , 特富矿石形态在走向和倾 向上都有较大变化 , 有些地段矿体 由厚变薄 , 沿倾向上有富贫矿插入 , 使特富矿与富 、 贫矿接触 处稳固性减弱 , 因此 , 采用 3腼副段回采较6m 0 段高回采适应矿体变化 , 条件好 。 2项底 柱回米条件 顶 、 底柱 回采是矿 山开采的重要组成部分 。 充填法回采矿山 , 矿柱矿量占总回采矿量的 3 0一5 0 环 , 其中顶 、 底柱矿量占 2 0一3 0 , 及时回收矿柱对提高回采率 , 降低贫化率 , 尽早 多拿矿石 , 增加企业经济效益具有重要意义 , 采用 30 m 副段回采 , 先采 68 1一71 0 地段 , 采准工 作在 650m 水平进行 , 710m水平以上暂不工作 , 就可从 68 1m 水平直接采黝 7 14m 水平 , 从而 把7 1 0m 中段底柱一并回采 , 68 1 底柱由 65Om 中段一并上采 , 这就不单独回采顶 、 底柱 , 可减 少损失贫化 。 按 681m 水平矿体实际长 、 宽计算 ,顶 、底柱 占该段总矿量的 3 2 , 若按传统的方 法回收 , 可多损失矿石 5 . 5万 t , 减少产值 6700万元 , 少得利润 2750元 。 3土下中段回采与 采准工作衔接条件 根据矿体赋存条件和采富保贫的原则 , 设计采用 上向水平分层胶结充填采矿法回采 。 针对 该矿特富矿只有两个中段的情况 , 用6 0m段高回采 ,从 65 0m水平开始上采 , 7 10m水平需进 行开拓和采准 、 探矿 , 势必使 710m 水平完全处在污水条件下作业 , 违反安全规程 。 另外 , 若用 6 段高回采 , 势必出现下中段矿房 、矿 柱上采 到 上中段水平时坑道断截 , 使得该中段的 开 拓 、采 准工作停止 , 造成回采与开拓采准 不协调 。 采用6 水平3 副段回采淤可完全避开 m0 8 1m m0 19 93 年新疆有色金属 这个问题 , 回采在681m水平 , 采准切割在 650m 水平 , 68 1m上采到 7 14m 水平 , 不影响6 5 腼 采准切割工作 , 只有在681m水平全部采完后 , 才转为 7 1Om 水平开拓采准工作 。 4 通 风 条件 用60 m段高回采 , 7 10m水平通风 间题不好解决 。 因为6Om段高回采是从6 5 0 m 水平开始 上采到 7 1 om 水平 , 回采中污 风全部经天井上到710 m水平 由回风道进人通风井排出 , 而7 1 m0 水平没有脉外回风道 , 只能从沿脉巷道排出 , 这就使7 1 0 m 水平的人员全在污 风中工作 。 而用 30 m 副段回采 , 首先从 68 1m 水平上采 , 采准切割工作在 65 Om 水平进行 , 68 1m水平上采的污 风由 7 1Om水平进人风并排出 , 这时7 1 0m水平基本无工作点 。 当 681m 水平全部采完后 , 回采 6 5 0m 水平时 , 污风由68 1m水平坑 道集中排入7 1 腼矿体西部回风道入风井排出 , 而 7 1 0 m 水 平工作区无污 风经过 , 从而解决了污风串联间题 。 3 . 主要技术经济指标 l 生产能力 根据1 99 1年生产统计资料 , 1 9 9 1年4 1 2月生产能力如表1 , 4一9 月各采场生产能力如 表 2 。 表1 19 91年 月生产能力统计表 表2 19 91年4一9月各采 场能力统计表 月月月 生产采场数 数月实际出矿量量采场平均生产产 平均日出出 份份份 个 t 能力 td / 矿量 t阳 4 4 4 4 47 7 768 88 8 838 . 2 6 6 62 2 9 . 6 6 6 5 5 5 5 55 5 5793 8 8 844 4 4264 , 6 6 6 6 6 6 6 65 5 549 9 6 6 63 2 . 2 2 21 6 1 1 1 7 7 7 7 76 6 6735 0 . 5 5 536 . 68 8 8237 7 7 , , 8 8 86 6 66 860 0 040 . 8 8 82 4 5 5 5 9 9 9 9 98 8 86 176 . 6 6 625 5 52 05 5 5 1 1 10 0 06 6 679 57 . 7 7 74 2 . 8 8 825 6 . 7 7 7 1 1 11 1 17 7 7801 7 7 733 . 14 4 4238 . 6 6 6 1 1 12 2 26 6 6470 0 0 02 5 . 2 6 6 6151 . 6 6 6 合合合计计 60883 . 8 8 83 6 . 4 4 42 25 . 5 5 5 采采场号号 回采天数 数 出矿量 量平均采场生产产 d t 能力t自 C C C CS 翻翻 18 0 0 08 0 8 8 8 844 . 9 9 9 C C C C7 7 7180 0 04895 5 527 . 2 2 2 C C CCg g g180 0 0511 5 5 528 . 4 4 4 C C CCl l 铃铃 18 0 0 010202 2 256 . 7 7 7 C C CC 13 3 31 80 0 0591 4 4 43 2 . 9 9 9 C C CC15 5 51 80 0 044 3 6 6 62 46 6 6 合合计计 10 80 0 0386 5 3户 户 3 5 . 8 8 8 其其 中 民工回采采场 场 360 0 018 29 0 0 050 . 8 8 8 矿矿山回采采场 场 7 20 0 02 0 360 0 028 . 3 3 3 二 系民工回采 。 从表 1可知 , 19 91年4一12 月矿井平均生产能力为 225 . std / , 最高为 264 . 6td / 5月份 。 采场平均生产能力为3 6 . 4 t d / , 最高为 44 t d / , 由表 2可知 , 采场平均生产能力为3 5 . 8 t 阳 , 最高 为 56 . 7t阳 。 以上数据表明 , 设计采场生产能力 50 t 阳 是可行的 。 目前采场不能完全达到50 td / 的设计 能力 , 其原因是多方面的 , 有主 观因素 ,也 有客观条件 , 笔者认为主 观因素较多 , 如管理上还存 在一些问题 , 没有严格按采充平衡要求安排生产 , 计划性不强等 。 在客观上 , 由于地下涌水量 大 , 影响开采能力等 。 2损失贫化 设计采矿握失率 5 , 贫化率1 5其中富矿混入率1 0 , 几年来 , 生产指标均低于设计 指标 。 1 99 1 年度实际指标是 , 采矿损失率 3 . 2 2 、 贫化率 7 . 7 6其中富矿混入率 4 . 7 8 , 其 原因是加强地质管理 ,严 格按地质部门提供的条件进行回采 , 特别是对上下盘富矿稳定性较差 地段 , 严格控制矿体边界 , 尽量不损坏富矿完整性 ;在矿石出完后充填前要进行底板清扫工作 等 。 主要材料消耗 4 . 喀拉通克铜镍矿采矿方法实践第 4 期 主要材料消耗见表 3 。 表 3 表明 , 除水泥实际消耗高于设计外 , 其余均低于设计指标 , 水泥高的原因有 , 除剂量仪 表没有完全运转外 , 在水泥管理 上还存在管理不善 , 如拉运量不足 , 罐车未卸尽 , 充填时凭人工 控制不准等 , 因而硅强度有时大大超过 。 从 8 矿柱 回采所揭露的 7 、 驴矿房所充填的硅经取 样测试强度为 1 . 8一3 . SMa P , 最高为 5 . 34Ma P ; 自投 产到今 , 各充填采场的硅经采样试压情况 如表 4 。 表 3 主要材料消耗 表 4 硅强度浏定 值 材材料名称称单位位实际指标标为设计的 炸炸药药 k gt t t /0 . 24 4 47 5 5 5 导导爆管 管 个 t t t / 0 . 38 8 811 9 9 9 导导火线 n l八 八 0 . 1 1 11 3 3 3 雷雷管 个t t t/ 0 . 08 8 825 5 5 钎钎子钢钢 kgt t t / 0 . 02 2 257 7 7 钻钻 头头 个八 八 0 . 00 8 8 8 8 8 水水泥泥 k g /m 3 3 3 24 8 . 4 4 412 4 4 4 , 实际采用导爆管 采采 场 号号取样分层层硷充填体强度Mpa 个个个数数数数数数数数数数数数数数 最最最最高高最低低平均均 C C C CS S S7 7 74 . 89 9 91 . 1 1 13 . 47 7 7 C C C C7 7 7 4 4 45 . 3 4 4 41 . 45 5 52 . 8 8 8 C C CCg g g 3 3 35 . 16 6 62 . 1 5 5 53 . 8 8 8 C C CCl l l l5 5 59 . 07 7 73 . 25 5 55 . 23 3 3 C C CC1 3 3 35 5 58 . 0 2 2 20 。 87 7 74 . 03 3 3 C C CC1 5 5 54 4 44 . 8 4 4 41 . 59 9 92 . 85 5 5 C C CC17 7 7 2 2 21 . 2 2 20 . 9 2 2 21 . 06 6 6 由表可 见 , 硅充填体强度绝大部分超过设计要求 , 个别分层超出设计要求好f L倍 。 四 、 结语 喀拉通克铜镍矿一期2 5 0 t 阳开采特富矿设计所采用的上向水平分层胶结充填采矿法是 合适的 , 经生产实践是成功 的 , 取得 了很好的经济效益 。 首采地段确定在矿体厚大的 65 0一 7 10m中段也是正确的 , 实现 了投入少产出多 , 同 时采用68 1m副段回采 , 省掉顶底柱回采环 节 ,提高 了 回采率 , 降低了贫化率 。 但也清楚看到 , 在许多方面还存在着一些问题 , 如采充失调 、 采场平均生产能力还没有达到设计指标 、 单位水泥耗量较高 、 增加了采矿成本 、井下水量较大, 使得设备运转率低等 。 建议生产部门进一步加强管理 , 不断提高技术水平 , 使生产逐步走向正 规化轨道 。 欢迎订阅 1994年矿产资源保护与利用综合性科技刊物 辉扩产樱护有蒯 娜少 本刊是 由地矿部矿产开发管理局 、 地矿部郑州矿产综合利用研究所 、 中国选矿科技信息网 和中国地质矿产信息研究院联合主办的综合性科技刊物 。 重点报道国家矿产资源保护和开发 管理及综合利用方针 、 政策 ;矿产资源形势及战略分析; 各种难选难治和新类型矿石以及非金 属矿加工利用试验研究的新工艺 、 新技术 、新方 法 、 新成果 ;剥离岩石与工业尾矿 、废 渣等二次 资源的利用和工艺矿物学的最新进展等 。 可供地矿 、 冶金 、 煤炭 、化工 和建材部门的生产 、科 研 、 教学和管理人员参考 。 本刊 为双月刊 , 逢双月出版 ,每年 6期 , 每期定价 2 . 0 0元 , 全年1 2 . 0 0 元 。 订阅办法 可通过当地邮局直接汇款给本刊编辑部 。 在附言栏内须注明订阅杂志款 。 通讯地址 郑州市伏牛路6号邮政编码 56矿产保护与利用 编辑部 。 矿产保护与利用编辑部 2 4000