我国黄金矿山缓倾斜薄矿脉采矿方法发展与展望.pdf

增刊 19 9 3年 第 1期 3 月 矿 业研 究与开 发 R 2 扇形推进削 壁充填法 ; 3 上向 V 型削壁充填法 。 矿块长度 3 0一 5 0 二 , 倾斜长度5 0 一6 0 m , 一般不留顶底柱 。 削壁充填法在缓倾斜矿脉中运用成功 之典范 首推 湘西金 矿 。 据统计 , 削壁充填法采场占 该矿开 采矿房的8 0 , 采 出矿量占全矿采矿总 量 的 5 0 . 其主 要技术经济指标见表 1 . 削壁充填法其技术经济上 的主要 优点为 1削壁 围岩就地充 填空表 1 湘 西金 矿削壁充填法技术经济指标 区 , 不仅有效 地 控制 了地压活 动 , 而 。 丫 l、_、。二 。 J, 二 ’。 万泣* 二止 立 茸,厅 、 .二” 、〕 江* 汇 冲* 。 , /一 ;人门 从 J工 l I J ’J 」 、 ,目 翎 “, l l l J 采矿方法名称 采场生产能 力工班 效率贫化率 损失 率 且运 出 的只是矿石 , 大大减 少了运 输 t /d t /工班 提升费用和选矿费用 , 选矿 回 收率亦 长壁式削壁充填法 1 0一论 4 . 2 3 5 一 8 3 6 相 应提高 , 从而降低了精矿 成 本 ; 扇形推进削壁充填法 4一抢2 . 5一4 . 5 1 5 一 4 58 可以把一 些运用其 它方 法需混 上向V型削壁 充填法拍一 3 5 。 3 5 一3 采而达不到最低 工业品位的非工业矿 一一一 一 一 2 1 2 . 8 8 -- - -- 矿业研究与开发增刊 体转化为工业矿体 , 增加了矿山的工业储量 , 可最大限度地回收国家矿产资源 。 1 . 2 全面采 矿法 全面采矿 法适用于开采脉幅 1 . 01 1 1 可上顶板稳 固的缓倾斜薄矿脉 。 如金厂峪 、 秦岭 、 湘 西 、 黄金 洞 、 莫宾 、 龙山 、 沂南等金矿 。 这种采矿方法的实质是矿岩混采 , 沿走向全面拉开 矿房 。 矿块长度 4。 6 0 川 , 大多留有顶底柱 , 顶板管理通常运用锚杆护顶和留 不规则矿 柱 。 采矿生产能力3 0 t/d左右 , 损失率1 1 3 0 , 贫化率2 0 5 0 . 全面采矿法回采 工 艺简单 , 采准工程量小 。 与削壁充填法比较 , 无繁重体力劳动 的充填 工作 , 采场生产能力和工效较高 , 因此 , 我国缓倾斜薄金矿脉采用 全 面采 矿法的比重 最 大 。 1 . 3 房柱采矿 法 房柱采矿法适用于开采脉幅 1 . 84m 矿岩稳固的缓倾斜薄矿脉 。 如张家口 、 渲关 、 湘 西等金矿均有一些矿块用房柱法开采 。 下 面以张家口金矿为例加以说明 。 张家口金矿床为热液裂 隙充填型含金石英脉 , 平均厚度 2 . 2 7 。 , 倾角1 7 。, 矿石中等稳 固 , 顶底板岩石为蚀变片麻岩 , 中等稳固 。 矿块沿走向布置 , 矿房宽 9 sl n 的矿房之 间留 有矿柱 , 沿走向每距 4om 布置 沿脉天井作为主耙矿巷道 。 从天井向矿块边界掘进进 路 。 而 后 , 在 进路两侧扩帮 , 形成采场 。 采场内除利用间断矿 柱支撑外 , 采用砂浆锚杆护顶 , 局部 临时顶 子护顶 。 采场生产 能力4 0 5 0 td / , 回 收率7 5 , 贫化率1 2 1 9 . 2 存在的问题 缓倾斜 薄金矿脉 的开采 一般采 用上述三种方法 。 尽管各矿 山根据 自身的赋存条件及技术 装备水平 , 还运用了 某些变型方案 , 如峪耳崖金矿采用横撑支柱法 且经过 几十年的实 践 , 矿山已积累 了不少成功的经 验 , 初 步解决了缓倾斜薄金矿脉的开采 问题 。 但仍有许多问 题急待解决 。 2 . 1 采矿装备落后 目前 , 我 国缓倾斜薄矿脉黄金矿山常用的机具是气 腿式 凿岩机 、 电耙 、 装岩机等 , 大体 相 当于采 矿发达 国家 3 0年代水平 。 有些矿山甚至还在 采 用簸箕 , 人推车出矿 ; 削壁充填法 中的充填工作绝大部分是人 工砌筑 。 采矿装备的落后 , 使回采工作难以实现高强度 , 给矿山 的 生产管 理 , 地压 控制 、 运输 、 通风 、 坑道维护等带来一系列 问题 。 2 . 2 矿房生产 能 力低 削壁充填法采场生产能力一般不到 1 0 t/ d , 全面法 3 0 t/d 左右 , 采矿强度最高的房柱 法也只有 4 0 5 0t / d . 矿 山被迫多开矿块 , 作业线长 , 管 理困难 。 如湘西金矿 , 年产矿石 1 5万 t , 每月开 动 的矿块数达4 0个以上 , 加 上 掘进工作面 , 全矿近百个工作点 , 分布在 约 2km “ 的 区域内 , 工程质量难以监督和保证 。 2 . 3 贫化损失大 据统 计 , 我国黄金矿 山缓倾斜薄矿脉开采的贫化率一般在5一 3 , 损失率在 5 之 间 。 如秦岭金矿 全面采矿 法贫化率高达5 6 6 , 即使采 用强硬 的奖惩措施 , 贫化率 仍达 3 3 有些 矿 山 , 贫化指标稍 低 , 但矿石 损失相 当大 , 个别 矿 山 达 101 0 2 0 4 8 . 色 1 期陈患 毅 我国黄金矿山缓倾斜薄矿脉采矿方法发展与展望 4 0 . 矿 石的贫化与损失无疑会严重影响矿山 的经济效益 , 造成国家矿产资源的极大浪费 。 据湖南三座矿山的调 查 , 贫化率每下降 1 , 每吨出窿矿石的资金效益达 4 元 , 损失率降低 1 , 便可为国家节约和 创 收 1 . 5元 。 以这三座黄金矿山年产3 3万 t 计 , 两项指标 各降 低 3 , 将创造效益 54 0 万元 。 从全国黄金矿山产出矿量推算 , 降低贫化与损失指标 , 社会效 益和经济效益将十分显著 。 2 . 4 工人劳动 强度大 削壁充填法由于充填作业基本是手工劳动 , 人均每天需在窄矮工作面搬运5 6t 石块 砌筑充填体 , 体力劳动繁重 , 效率也低 。 2 . 5 设备利 用率低 , 资金 占用多 湘西金矿沃溪坑 口 , 井下大小设备 50 0 多台件 , 装载设备的实际生产能力比额定能力低 得多 。 因而 , 使设备利 用率大大降低 , 同时 , 设备的维护费用又占出窿矿石总费用的 1 0 , 因此 , 占用 了大量资金 。 2 。 6 事故隐患多 黄金矿 山矿脉大多赋存在破碎岩层中 , 矿岩稳定条件较差 , 采空区面积随 回采时 间的推 延而加大 , 特 别在房柱法和 全面 法中 , 采 空区若不及 时处理 , 有可能产生大冒顶恶性事敌 。 尤其金含量越 高处 , 其构造破坏越 严重 , 极易发生安全事敌 。 而顶板条件恶化 , 必将导致二 次贫化和加大损失 , 采矿成 本也相应 增加 。 3 采矿方法新进展 针对黄金 犷山缓倾斜薄矿脉开 采存在的问 题 , 我 国广大的采矿科技工作者大胆地采用了 新技术 , 引进先进设备 , 成功地把小 微 型铲运机 、 抛掷爆破技术 、 尾砂充填工艺 、 长锚 索预 控顶 技术移植和应用于缓倾斜薄金矿脉开采 , 对传统的工 艺加以革新 。 在 此 基础 上 , 创 造了一些 新 的采矿方案 。 现将有关情 况 分述 如下 。 3 . 1 长锚索预控顶连续分条尾砂充填法 长沙 矿 山研究院和 湘西金矿 合作 , 在开采顶板不稳固的缓倾斜薄矿脉时成功地采用 了长 锚索预 控顶和短 锚杆护 顶 的联合 护顶技术及 连续 分条尾砂充填法 , 解决了矿房生产中的安全 问题 , 提高了采场生产能力 。 该矿体为层 间石英脉和下盘蚀变网状脉 , 倾角平均2 6 “, 平均厚度 2 . 4m 。 由于受断 层 带的影响 , 下盘围岩和矿脉中裂隙节理 纵横交错 , 十分发 育 , 给顶板维 护带来极大困难 。 图 1 为试 验矿块采 矿方法 结构图 。 矿块斜长5 79 5 二 , 阶段高3 0 m . 矿块内不留间 柱 和 顶柱 , 切割 平巷和阶段 沿脉探矿平巷间的矿柱合并于下阶段回收 。 垂直 分条宽 6 1 0 m , 平均 8l n 犷房按图 1所示 ①⑤的顺序自西向东回采 , 先采 分条① , 以一字形 工作面逆倾 斜向 上推 进 。 在充填分条①的同时 , 以同样方式回采 分条② , 待②采完且充填分条①的尾砂脱水 后 , 再由上面下后退回采紧靠尾砂壁一侧的分 条③ , 依次 回采整个矿块 。 采 用长锚索预控顶和短锚杆联 合护顶方案 。 回采前在每个矿房中央的采准天井中预安装 长锚索 , 加 固顶 板岩层 。 短 锚杆随 回 采工作面推进安设 , 以提高岩层 的自承能力 。 长锚索为除油去污的旧提升钢绳 , 直径为 3二二 或 几 , 带锚头的钢丝绳经捆扎排气 1 2 2 m 矿业研究与开发 管后 置入 钻孔内 。 使 用ME一1型注浆机前进式注浆 。 灰 砂比为1 1 . 。1 1 . 2 , 水灰 比 。 . 3 8一。 . 4 0 , 锚索的安装问题间距 1 。 sm , 排距 sm . 锚素锚固力达1 82 7 . 5 t / m , 平均 2 4t /m . 图1长锚索预控顶连续分条尾砂充城法 1一运输平巷2 一放矿漏斗 3一采准天井 4一上中段矿块切巷5一电耙炯室 卜 切 割巷道 7 一中段平巷 i i i , ’“ 口 几几 口 犷犷 芝芝 匕匕匕, , , r r r r r洲 , , 曰州 州州 酋酋酋酋酋酋酋酋酋酋酋 , ,,,.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 卜卜卜卜卜云习习 「「 刁、 , , 一 J J J 一一一 1 气口口 图2 在全面 法中电动铲运机作业示意图 1一切割巷道2 一 1 装矿进路 3 一 2 装矿进路 4 一脉外运输巷道 5 一溜井 6 一 25 2 天井 7 一 271天井8 一铲运机 9一电缆1 0一18 3 中 段主运n一22 3 中段主运 表2金厂峪 金矿电动铲运机试验指标 成直矿出本接成本 单位 矿采 生产能力 铲运 机作 业指 标 生产试验证明 , 长锚索与短锚 杆联合护顶 , 采后尾砂充填的综合 控顶技术可以使矿 块连续安全 回 收 , 矿房月平均生产 能力达1267 t , 矿石回收率高达9 6 , 贫化率 仅 6 . 7 . 在缓倾斜薄矿体开采中 采 用长锚 索预加固不稳固的顶板 , 采场 连续分条回采 , 尾砂充填 , 这 种采矿方 法具有采场生产能力大 , 工效高 , 回 收率高 , 贫化率低 , 经 济效益好 , 作业安全等优点 。 采用 尾砂充填 , 可以节约部分 尾砂坝建 设投资和 治理污染费用 。 3 . 2电动铲运机在全面 法中的运用 金 厂峪金矿为提高全面采矿法 采 场生产能力 , 采用 EHS T一IA 型电动 铲运机作为出矿设备 , 经过 现场试验 , 效果较好 。 试验 矿块位于勘 探 线OP23 。 5 O尸2 7 . 5之间 , 走向长度 80二 , 倾角近似 水平 。 矿体呈 扁豆状 , 厚 度 2 4m ,_匕下盘 均为绿泥石化 的斜长角砾 岩 , 矿石为绢云母纳长 石复脉类型 , 矿岩中等稳固 。 采切工程包括脉外运输巷道 , 1 口 , 2 . 装矿进路 , 脉内切割巷 道 , 采场人 行井和材料通 风 设备 井 。 见图2 1 . , 2 . 装运进路将采场划分 为二个采区 , 作业工序 交替循环 。 爆破落矿后 , 铲运机进入 采场工作 面铲装矿石 , 搬运到溜井卸矿 。 电动 铲运机出矿能力和采场出矿成 本见表 2 。 试 验采 场技术经济指标如下 采场生产能力5 6 , 矿 石 单位 数值 5 6一 元 元 元元 。 5 。。。 1 0 2 t / d td / 1 0 2 /tt /t /.t / 7801 8 0 0 9 2 0 77 2 第 1期 陈忠毅 我国黄金矿山缓倾斜薄矿脉采矿方法发展与展望 损失率 2 , 贫化率1 0 . 电动 铲运机在全面法中的运 用 , 有效地解决了电耙出矿时因耙运距离及耙运面积有限导 致出矿效率低 的 问题 , 它的出矿效率比电耙高 12 倍 。 在全面法采场中 , 铲运机可以在采 场的各个角落出矿 , 并可将采下废石剔除 , 矿石贫化和损失均大大降低 。 铲运机的运用 , 促 进了 该矿采矿方法工艺的改革 , 由有底柱采矿过渡到 无底柱采矿 。 如果合理地组织好采场作 业 , 提高设备利用率 , 采场生产能力还将大大高于试验采场的数据 。 3 . 3 机械化削壁 充填法 的实践 机械化削壁充填采矿法 由长沙矿山研究院和 湘西金矿合作试验成功 。 该方案的特点是 , 采场采用EHST一0 5微型电 动铲运机出矿与辅助充填 , 运用抛掷爆破技术爆力运搬削 壁围 岩充填采 空区 。 试验条件 矿体厚度 0 . 5 7一 o . 7 3 m , 倾角2 6 “. 矿体与 上盘 围岩裂隙节理发育 , 不稳 固至中等稳固 。 试 验方案如图 3 . 就 整个采场而言 , 回采顺序是自下而上逆倾斜推进 , 在回采分层中 , 由采场中央 的分段联络道沿走向向东西 两翼推进 , 直 至 采场 边界 。 先用定向抛掷爆破进行削 壁充填 , 而后再行落 矿 , 锚杆 护顶 , 铲运机出矿 , 依次循环作业 。 削 壁分层宽度 2 . 0一2 . 2m , 炮孔直径 4 om m , 孔深 2 . 03 . 3m , 最小抵抗线0 . sm , 孔 距 0 . 6。 . 7m , 排距 。 . 6m . 落 矿 炮孔布置 采用两种方式 当脉辐大于 。 . sm 时 , 沿 倾 斜 方向打眼 , 采用小间距 间隔装 药 的加强松动爆破方法 ; 当脉幅小于 。 . sm 时 , 采用宽间距 间 隔装药 的 松动爆破方法 。 炮孔 沿 分层方 向布置于矿脉内 , 落矿炮孔 的装药量和炮孔数以不破 坏上盘 围岩完整性 , 控制矿石不飞入充填体 内为原则 。 A 尸 州,.. 七七 一 尸 . C 、I C B一B 1114 图3机械化削壁 充填法 1一顺路天井2 一回采分层 3 一沪运机维修恫室 4 一2 2中段底巷 5 一斜坡道 6 一转向炯室一中段沿脉平巷一溜天井一 肚中段底巷 土 。一 中段穿脉平巷一联络道一切割 巷道 3一 中段沿脉平巷一削壁炮眼 7 2 1 89 2 2n1 21 2 2 1 4 矿业研究与开发增刊 落矿后 , 经通风 , 洒水 , 进行顶板安全处理 , 并安装锚杆护顶后方可出 矿 。 矿 石由于 SHS T一0 5微型铲运机从工作面铲装 , 经分段联络道运送到斜坡道旁的溜矿井卸矿 。 据测 定 , 铲运机出矿能力可达1 52 0t/h . 实验证明 , 在缓倾斜薄矿脉中应用EH ST一1 5微型电动 铲运机出矿与辅助充填 , 应用 定向抛掷爆破充填技术 , 保证了作业安全 , 取得了较好的社会效益和经济效益 , 采场月生产 能力平均3 0 . 5t , 掌子面工效 8 . O5t/工班 , 矿石贫化率 8 . 3 , 损失率 5 . 1 1 . 与湘 西金 矿传统的削壁充填法比较 , 采场日生产能力提高 3倍 , 掌子面工效提高 1 . 4倍 , 出矿贫高率 和损失率分别下降51 . 1 8和2 8 . 2 3 . 定向抛掷爆破 , 能将下盘围岩抛向采空 区接顶充填 , 抛掷率高达8 7 . 9 , 接顶 率 达 到 7 0一 9 0 , 解决了缓倾斜落矿脉削壁充填法繁重的人工搬运砌筑接顶 的 问题 。 采场充填作 业占用的 时 间由传统的削壁充填法 的 5 0 9 0 下降到n , 有效地控制 了采 场地压活 动 , 而且大大降低了劳动强度 。 4 开采技术展望 我国缓倾斜薄 矿脉黄金矿 山 , 其矿床赋存条件大多比较复杂 , 机械化程度低 , 贫化损失 大 , 采 矿成本甚高 , 在激烈的竞争环境中不得不加快技术改革的步伐 。 笔者以为 , 黄金矿山 缓倾斜薄矿脉的开采技术将向以下几个方向发展 1 推广高效率采矿方法 矿山生产的关键环节之一是提 高采场生产能力 , 主要途径是运用高效率的采运设备和改 进回采 工艺 。 因此 , 在缓倾斜极薄脉金的开采中 , 宜推广运用机械化削壁充填法 , 浅孔或中 深孔爆破 , 铲运机出矿 和辅助充填 ; 在矿脉稳 固 的缓倾斜薄矿脉开采中 , 宜采 用中深孔落矿 的沿走向逆倾斜机械化全面采矿法 , 中深孔台车凿岩 , 铲运机或多斗 电耙出矿 , 在矿岩不稳 固的缓倾斜薄矿脉开 采中 , 宜运用垂直分条或倾斜分条尾砂充填法或尾砂胶结充填法 。 2研制小型采掘设备 为实现缓倾斜薄矿脉采矿机械化 , 提高采场生产能力 , 灵活多用途的小型采掘运设备是 必不可少的 。 因此 , 今后在小型铲运机国产化的 同时 , 应加强小型采掘设备如微型中深孔台 车 , 小型扩 顶车的研制 , 使之能与小型铲运机配套使 用 , 这不仅能提高缓倾斜薄矿脉的回采 强度 , 而且将对中小型矿 山技术装备水平的提高产生深远影响 。 3进一 步完善护顶技术 有效的护 顶是保证缓倾斜薄矿脉安全回采的前提 。 长锚索 , 短锚杆 , 喷浆和金属网的运 用 , 都是 当今卓有成效的护 顶手段 , 应进一步推广运用和发展 。 此外 , 应研究人工点柱快速 施工 工艺以及相关的设备 、 材料 。 以人 工点柱替代矿柱 , 提高资源回 收率 。 4普及充填采矿 法 我国黄金矿山缓倾斜薄矿脉大多赋存在破碎带内 , 节理裂隙发育 , 稳固性差 。 随着开采 范围向深部延伸 , 次生应力将显著增加 , 地压 活 动将趋频繁和严 重 , 采场安全条件更为恶 劣 。 因此 , 缓倾斜薄金矿脉的开采随着充填工艺的 日益成熟和采场机械化的配套 , 能充分回 收资源 , 贫化小 , 有效控制地压活 动的充填法有可能逐渐取代其它方法 。 除尾砂充填法有待 进一步完善外 , 尾砂胶结充填法 、 块石胶结充填法将日益受到重视和 应 用 。 各种充填工 艺将 第 1期陈忠毅 我国黄金矿山缓倾斜薄矿脉采矿方法发展与展望 进一步发展 。 而充填工艺的革新 和充填设备的现代化 , 无疑将使充填法更为普及 其它 方法 的矿 山 , 将加强地压管理和 空 区处理技术的研究 。 总之 , 我国缓倾斜薄脉金的开采将进一步向提高采矿强度 , 降低贫化损失 , 下资源的方向发展 。 。 对于采用 充分回收地 DEVELOPME N TANDPRO S P ECT SO F MININGMETHO DS FO RGE N T L YINCL INEDTHIN VE IN S INGOL D MI N E S OFC H INA Cl l en Z几 ong 珍名 ABST RAC T thi nve in s on n T l nln g i n t ro d ueed T h eeu rr e n t s t a t eo f th e r rlin i n g m e thod s i n gol dmin e so fC hi na w as b r i e flyd ese r ib e d . fo r ge n tly in e lin ed T h ere su lt so f s t u dy n r e thod s f oror e b o di eso f this k i n d over th e p as t f ew y e ar s w ere an d it s f u t ure d eve lopm e n t、 VaS KEYWORDSG en tly in c lin e d thin vein , fo reeas t e d p re li m i nari ly . 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