云锡卡房分矿新山矿段大直径深孔采矿方法.pdf

第 2 5卷第 3 期 2 0 1 0 年 9月 矿 业 工 程 研 究 Mi n e r a l E n g i n e e r i n g Re s e a r c h V0 1 ． 2 5 No ． 3 S e p t ． 2 01 0 云锡卡房分矿新山矿段大直径深孑 L 采矿方法 马秋 ， 温镇才 ， 杨溢。 ， 杨志全 ， 雍伟勋 ， 费志文 1 ． 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院矿冶分院， 云南 昆明，6 5 0 0 5 1 ；2 ． 云南锡业集团公司， 云南 个旧， 6 6 1 0 0 0 ； 3 ． 昆明理工大学 国土资源学院，云南 昆明， 6 5 0 0 9 3 ； 4 ． 中国科学院成都山地灾害与环境研究所， 四川 成都， 6 1 0 0 4 1 摘要 采矿方法的合理选择是保证矿山安全高效开采的关键，是矿山各项建设工程顺利开展的重要前提之一， 也是矿山采矿设计 中最为重要的环节之一． 其主要包括矿体的回采工艺、 开采顺序、 采场布置及凿岩爆破等各个方面的内容． 从生产实际出发， 结合云南锡业 集团卡房分矿新山矿段具体开采技术条件， 探讨了其采场结构参数、 采准切割工艺、 凿岩爆破工艺及回采工艺方面的内容， 通过以上各工 艺的分析。 对相似条件的矿山开采具有指导作用． 关键词 采矿方法； 采场结构； 采准切割； 凿岩爆破； 回采 中图分类号 T D8 5 3 ． 2 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 4 5 8 7 6 2 0 1 0 0 3 0 0 2 4 0 5 1 矿山概况及开采技术条件 2 采矿方法的提出 卡房新 山多金属资源开发区位于卡房矿 田西北 部， 是一个集钨、 钼、 铋等多金属于一体的缓倾斜矿床． 其北起老熊硐断裂， 南达仙人硐断裂， 西起新山岩体，东 部边界尚未控制， 面积约 1 ． 3 8 4 5 k m 2 ． 经前期搜集的钻 孔资料所编地质平剖面图分析，多金属矿体主要是由 I 一 2 6 1 ， 2 ， 3 等 3 个矿体 9个块段组成． 矿体赋存 于变基性玄武岩下部大理岩中的层状矽卡岩内及花 岗岩接触带矽卡岩内． 本次所涉及采矿范围为 I一 2 6 一 l 矿体的 2 0 2线 一 2 3线， 标高 l 8 3 0 1 9 2 0 l r l ， 走 向 N E I 9 , 倾 向 S E ， 沿倾 向长 3 5 0 5 8 0 m ， 平均 4 4 5 m ， 倾角 l 0 。 一 4 5 。 ， 平均厚度 1 3 ． 9 8 i n ， 局部较为厚大， 可达 5 0 IT I ， 品位 0 ． 2 2 2 ％． 矿体赋 存于花岗岩接触交代矽卡岩型多金属矿床中， 产状受 花岗岩形态所控制， 呈似层状、 透镜状、 条带状、 脉状产 出． 矿体下盘为花岗岩，由松散极不稳固至坚硬稳 固， f 3 1 5 ， 矿体上盘多为变基性玄武岩、 大理岩， 局部为灰 质 白云岩， 岩石力学强度高， 完整性较好， 厚度较大， 总 体上节理、 裂隙不发育， 围岩稳固性较好， 1 0 1 5 ． 根据上述开采技术条件分析， 矿体属缓倾斜矿体， 厚度趋于中厚到厚之间，从矿岩 厂 系数可知矿体围岩 稳固性较好， 因此可不考虑充填采矿法； 而崩落法由于 采矿损失率 、 贫化率高， 且钨属于贵金属， 因此也不作 考虑．最终在云锡公司的协调下，矿山对采矿方案进行 了论证研究． 矿山本着“ 安全、 高效 、 低贫化、 低损失” 的 原则，即所选用的采矿方法要在安全上有较高的可靠 性， 在技术 、 设备上体现先进性， 以劳动生产率高， 生产 成本低， 经济效益高为最终 目标， 经综合考虑后， 最终提 出选用 “ 大直径深孔有底部结构阶段房柱采矿法” 作 为实施的采矿方案[ 11 ． 3 采场布局及结构参数 3 ． 1 采场布局 采用在矿块厚 大部位并有夹石穿人的地段设置 一 条永久横向倾斜矿柱， 将矿块划分为东、西两个盘 区， 在盘区中进行采场划分和布局， 分别布置矿房和纵 收稿E t 期 2 0 1 0 0 8 0 2 通信作者 马秋 1 9 8 2 - ， 男， 回族， 云南昆明人， 硕士， 助理工程师，研究方向 矿山工程设计．E mm l 6 4 7 9 8 7 3 8 7 q q．c0m 向矿柱，共划分 8 个矿房和 6 条矿柱． 东、 西盘区分别 设置 4个矿房、 3 条矿柱， 在矿房中再划分采场， 具体布 置方式如图 1 所示． n n 用 r 1 ＼ U u＼ 一 F C 1 祸_n ； 葶 F T F 7 1 纵向矿 柱 纵_向 矿硅 鋈 理婴 墅 巨 口 国 E 2 纵向矿硅 纵向矿柱 图 麓 一 ＼ _ 、 _ ＼ J L J一 ￡ - ／ ￡- ／ 厶 ] 口i i L _ jr- -7 , 蜀口 LF 7J 酗瞳矿 房r- - 7 LF 7J [ ] [ 一] 广] 厂7 E _ - l l - Z 一⋯’ 1 C_ 2 工1 ； ] f _ ]广 l 广一。乙 6 ￡ 疗 l u 图中， c 1 ～ c 8为矿房编号； Z 1 一 Z 6为矿柱 编号． 图 1 采场布局图 Fi g ． 1 Th e a r r a n ge m e nt o f s t o pe 3 ． 2 采场结构参数 根据相关论证毪果睬场的极限暴露面眵 沩 3 9 3 7 ． 5 m ， 此时岩石的自支能力可发挥到极致， 并且可以减小对 地表的影响，矿山以此数据作为依据进行采场结构参 数设定． 3 ． 2 ． 1 矿房 结构参数 西盘区矿房结构参数如表 1 所示． 表 I 西盘区矿房结构参数 Ta b． 1 The p a r a me t e r o fwe s t e m c h a mbe r 东盘区矿房结构参数如表 2所示． 表 2 东盘区矿房结构参数 Ta b．2 The pa r a me t e r of e a s t e rn c h a mbe r 3 ． 2 ． 2 矿柱结构参数的选取 经论证， 横向倾斜矿柱宽为 1 2 m时， 其对顶板沉降 位移的影响趋于稳定， 而沿走 向的纵 向矿柱宽 1 5 m时， 采场的稳定性较好． 因此结合矿 山实际情况， 选取 了以 下的矿柱结构参数 横 向倾斜矿柱北端 宽 4 5 I n , 长 4 0 m， 高为矿体厚度； 横向倾斜矿柱南端 宽 1 2 n长 1 2 5 n高为矿体厚度； 纵向矿柱宽 1 0 m ， 长为矿房长度， 高为矿体厚度． 4 采准切割工艺 该采矿方法采切工程主要包括 底部结构工程、 切 顶工程 、 切割槽工程及通风和废石排放工程． 4 ． 1 底部结构工程 底部结构工程是采场受矿、 出矿的主要组成部分 ． 该矿在矿房底部沿走 向布置双 V型受矿堑沟，规格为 上部宽 l 7 ． 5 m ， 下部宽4 IT I， 高 1 0 m ．在矿体底板处结合 现已施工完成的部分工程布置出矿主进路，并在 出矿 主进路中，每间隔 1 5 m布置规格为 4m3 m的出矿 联道 - 由于矿山采用铲运机出矿， 此底部结构方式能充 分发挥铲运机的出矿优势， 提高出矿效率． 4 ． 2 切顶工程 切顶工程是矿 山进行深孔落矿爆破前 的准备工 作．该矿在矿房顶部两侧分别布置一条切顶凿岩进路， 规格 4 m3 ． 5 m． 在切顶方式的选择上作了部分与全 面切顶的比较， 由于所采矿体围岩稳固性较好，现场考 虑采用无轨设备出渣， 这样既提高了现场工作效率， 又 缩短 了工期，最终决定采用全面法回采工艺进行全面 切顶． 为保证空 区暴露面积在许可的范围内， 切顶空 区 内保 留一定的不连续间柱及点柱． 具体顶 、 底部采准切割工艺布置由图 2所示， 设计 图中矿体平均厚度为 2 5 m． 4 ． 3 切割槽工程 切割槽工程为矿 山后续深孔落矿爆破提供 了相 应的补偿空间． 该矿切割槽工程分为扩漏切割槽及矿 房切割槽， 其结构参数分别为 1 矿房切割槽 长为矿房宽 3 5 m ， 宽 3 m ，高为矿体 高度平均为 3 5 m ， 分层高度 6 m ； 2 扩漏切割槽 长为矿房宽 3 5 m ， 宽 3 m ， 高为底部 结构的高度 1 0m． 扩漏切割槽 、 矿房切割槽均布置在矿房端部， 必须 满足首次爆破的补偿空间；采用浅孔留矿法对扩漏切 割槽 、 矿房切割槽进行施工 ． 、 具体切割槽工程布置如图 3所示． 5 凿岩爆破工艺 该 矿凿岩爆破工艺是根据论证后的爆破参数， 及 所选择的采矿方法提出的，现以爆破 C 5 矿房为例来 阐述该工艺． B B’ ．． ． 一 j 8 龉 矗 醒蓊甄登 鬻叠漆凝 麓錾黪 跨 粤 一日 一 ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／／ ／ ／ ／／ ／ ／ ／ 向矿 柱 ／／ ，／ l／ ／ ／／ ／ ／ ／ ／ ／ ／，／ ／ ／／_／ ／ ／／ ／／纵 同 由 r 往 ／／ ，／ ／； ／ ／ ，二 1／ ／ 1／ ／ 1 O 8 m 1 2 m 1 1 Om 图 2 果场顶、 底部采切工程布置图 F i g．2 The a r r a n g e me n t o fd e ve l o p me n t a nd c u t t i ng e n g i ne e r i ng i n t op ， bo t t o m s t o p e 薯 庄 1 圈 切 割 槽 暑 晕 、 ●I 切 槽 口E J ， 3 5 m 出 坷l T l司 翠 人行 、 材料井 ． ＼ ‘ 矿房如 槽 回 风 天 封 分层联道 _ 。 。 一 寸 一＼ 人行联道 主 进 路 、 扩 漏 白 割 槌 r ． 、l y ／ ／／ ． ,, l r l l i ， 、u ， 图 3 切割槽工程布置图 Fi g ． 3 Th e a r r a ng e me nt of c u t t i n g g r o ov e 5 ． 1 凿 岩工艺 5 ． 2 爆破 工艺 凿岩选用 T 一 1 0 0型潜孑 L 钻机在完成全面切顶的前 提下向下钻凿平行垂直深孔， 炮孔直径 l 1 0 m m， 孑 L 深 2 3 ． 5 m， 炮孔排距 2 ． 3 m， 孔距 2 m ， 孔网参数为 2 m2 ． 3 m ． 预裂孔距矿柱 0 ． 5 m， 炮孑 L 间距为 1 ． 1 5 m． 在预设的孑 L 网 参数下， 垂直深孑 L 布孔 3 0个， 预裂孔布孔 5 个， 其中预裂 孑 L 装药炮孔个数为 2个． 具体布孔形式如图4所示． 5 ． 2 ． 1 采 场 自由面的形成 采场首爆的补偿空问为切割槽工程，工程布置形 式为 在两条受矿平巷之间布置切割横巷， 规格 3 m 2 ． 5 m ； 在矿房两端沿矿柱壁分别布置人行、 材料井及回 风天井， 规格 2 ． 0 m 1 ． 8 m； 在人行 、 通风 、 材料井内每 隔 6 8 m布置采场联道， 规格 2 ． 0 m2 ． 0 m ； 在矿房出 矿联道内布置人行、 通风、 材料人行联道， 规1 ．5 m 6 回采工艺 1 ． 8 m． 并结合浅孔 留矿法逐渐形成采场 自由面 ． 三三圣蚕三 ．＼ 。 ． - -‘ ． ． 羔 宅 图 4 垂直深孔 布置 图 F i g ． 4 Th e a r r a ng e me nt o fv e r t i c a l h ol e s 5 ． 2 ． 2采场爆 破 C 5 矿房总落矿面积 3 8 5 0 m ， 落矿体积 8 7 0 6 1 m ； 首次落矿长 4 ． 6 m ， 落矿面积 1 4 2 ． 6 m 2 ’ 落矿体积 3 3 5 1 m 3 ．爆破 以切割槽为 自由面， 自东盘区中间向另一侧后 退式崩矿． 炮孔装药方式采取 垂直落矿深孔连续装药， 预裂孔不耦合装药． 其起爆方式为 由各炮孔引出的导 爆管雷管连接到主导爆索， 再由导爆索连接非电磁起 爆雷管， 起爆箱设置时间为 2 0 mi n ． 因矿房爆破采用 的 最大一段延时雷管为 1 1 段管， 所以一次爆破的爆破时 间为 4 6 04 0 ms ． 爆破 网络联线如图 5所示． 预裂孔 图 5爆破 网络联线 图 Fi g． 5 The c o nn e c t i o n o fb l a s t i ng ne t wor k 5 ． 2 ． 3 采 场通 风 爆破后， 为了及时排 出炮 烟， 要对采场进行一段时 间的通风．新鲜风流由地表经 1 8 0 0 m中段主运输平 巷 、 铲运机斜坡道、 出矿主进路、 出矿联道进入采场， 洗 刷工作面后，污风 由切顶工程回风井排至 1 9 0 0 m 中 段， 并进入专用回风系统排 出地表． 经计算， 本次爆破后 的通风时间为 1 6 5 m i n ． 6 ． 1 回采顺序 总体 回采顺序由北西向南东回采，矿房的退采顺 序 由中央向两翼退采 ． 为减少采切工程投入， 利用后回 采矿房的 V型受矿平巷作为先采矿房 的出矿主进路， 具体 回采顺序为 第一步骤回采 C 2 ， C 5 矿房， 第二步 骤回采 C I ， C 4 矿房， 第三步骤回采 C 3 ， C 8 矿房， 第 四步骤回采 C 6 ， C 7 矿房． 6 ． 2 采场出矿 采场崩落矿石下放到 V型受矿平巷内，采用 T C Y 一 3型铲运机 由出矿联道装载，经出矿主进路转运 至采场端部溜井内．具体出矿顺序为先 出 c 2矿房， c 2 矿房的出矿根据矿房的崩落高度滞后 2 ～ 3个 崩矿步 距 3 0 ～ 4 5 m ． 为了确保东、 西盘区矿量的平衡， 每日出 矿量 2 0 0 0 t ／ d 东 盘区 占 4 0 ％ 8 0 0 t ／ d ， 西盘 区 占 6 0 ％ 1 2 0 0 t ／ d ． 6 ． 3 采场通风 该矿采场通 风工程分为底部通风及顶部通 风工 程 ， 底 部通 风在 盘 区 中央布 置 采场 通 风斜 井 ， 规 格 3 m3 m， 沟通 1 9 0 0 m 中段 回风平巷． 顶部通风在切 顶进路端部布置回风上山或 回风井， 规格 2 m2 m， 沟 通I 9 0 0 m中段 2 充填平巷．新鲜风流由矿块两端铲 运机斜坡道进入出矿主进路 、 出矿联道， 清洗工作面后 污风由中部采场通风斜井或上部回风上山 回风井 ， 经 1 9 0 0 m中段上部专用 回风巷道排至地表． 6 ． 4 废石排放 利用 l } } ， 2 充填平巷及上部 回风上山 回风井 ， 采 用上部掘进废石排放充填采空区． 7结论 1 在采矿工程设计 中， 采矿方法 的确定及应用是 较为灵活的一项工作 ， 且其涉及面较广 ， 必须 以一套 完整的理论知识及丰富的实践经验作为支撑． 2 新 山矿段大直径深孔采矿方法 ， 对保证矿 山的 安全生产、 提高矿山的生产效率切实有效． 3 新 山矿段大直径深孔采矿方法仍存在着一系列 的问题工人在暴露的顶板下作业及在留矿堆上凿岩 装药， 安全性较差； 无轨设备运搬作业强度大； 井下通风 管理工作较为复杂； 回采作业，损失贫化大等． 参考文献 【 1 】 张新忠．对 中厚矿体采矿方法的探讨[ J 】 _ 新疆有色金属， 2 0 0 9 5 8 9 ． Z HANG Xi n z h o n g ．Di s c u s s i o n O H t h e mi n i n g me t h o d o f me d i u m-t h i c k o r e b odi e s [ J ] ． N o n f e r r o u s Me t a l ofX i n j i a n g , 2 0 0 9 5 8 9 ． [ 2 】 骆 中友， 曾平 国， 邱建萍．遂 昌金矿 I 号铅锌 矿采矿方法的选择[ J ] ． 矿 业快报 。2 0 0 8 。 2 4 3 8 3 8 4 ． L U O Z h o n g y o u ， Z E NG P i n g g u o ， Q I U J i m a p i n g ． T h e c h o i c e of m i n i n g m e tho d f o r n u mb e r 1 1． a d Z i n c Mi n e i n S u i c h a n g G o l d Mi n e 叨． E x p r e s s I n f o r m a t i o n o f Mi nin g I n d u s tr y ， 2 0 0 g ， 2 4 3 8 3 8 4 ． [ 3 】 谢本贤． 铜绿 山铜铁矿大直径深孔采矿方法应用研究【 J J ． 金属矿山， 2 0 o 6 4 1 2 - 1 3 ． XI E Be n x i a n ． Re s e a r c h O N t h e a p p h e io n o f L a r g e Di a me te r L ans h o l e Mi nin g Me thod i n T o n g l u s h a n C o p p e r a n d I r o n Mi n e [ J 1 ． M e t a l Mi n e ， 2 o o 6 4 1 2 - 1 3 ． [ 4 ] 张富民． 采矿设计手册矿床开采卷f F 【 M 】 ． 北京 中国建筑工业出版 社， 1 9 8 7 ． ZHANG F u mi n．Vo l u me mi nin g d e p o s i t s of mi I l i n g d e s i g n ma n u al S e c o n d [ M] ． B e ij i n g C h in a B u i l d i n g I n d u s P r e s s 。 ， 1 9 8 7 ． 【 5 】 张德明．新编矿山采矿设计手册矿床开采卷【 ． 北京 中国矿业大学 出版社。 2 0 0 7 ． ZHANG De mmg ． Vdu me min i n g d e p o s i t s o f n e w min i n g d e s i g n ma n u a l 【 M 】 ． B e i j i n g C h i n a U n i v e r s i t y o f Mi n i n g , 2 0 0 7 ． [ 6 】 刘文洪． 大直径深孔 阶段矿房采矿方法试 验研究与应用 田． 黄金。 2 0 0 6 。 2 7 9 2 3 - 2 4 ． L I U We n h o n g ．S t u d y and o p e rat i o n p r a e t i e e o f t h e min i n g me t h o d o f B u b l e v e l s t o p i n g w i th l a r g e d i a me t e r l o n g b o r e h o l e s叨． C o l d ， 2 0 0 6 ， 2 7 f 9 2 3 2 4 ． Th e l a r g e d i a me t e r de e p ho l e mi n i ng me t h o d o f Xi n s h a n s e c t i o n i n Ka f a n g s u b s i d i a r y a t t a c h e d t o Yu n n a n Ti n Co mp a n y Gr o u p Co ． ， Lt d ． M A Q i u ， WE N Z h e n c a i 2 ， Y A N G Y i 。 ， YANG Zh i q u a n 4 ， YONG We i x u n ， F EI Z h i we n 1 ． K u n m i n g P r o s p ect i n g D e s i g n I n s t i t u t e ， C h i n a N o n f e r r o u s Me t a l s I n d u s tr y ， K u n m i n g 6 5 0 0 5 1 ， C h i n a ； 2 ．Y u n n a n T i n G r o u p C o ． L t d ． ， G e j i u 6 6 1 0 0 0 ， C h i n a ； 3 ． K u n mi n g Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， Ku n mi n g 6 5 0 0 9 3 ， C h i n a ； 4 ． I n s t i t u t e o f Mo u n t a i n H a z a r d s and E n v i r o n m e n t ， C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ， C h e n g d u 6 1 0 0 4 1 ， C h i n a Ab s t r a c t R e a s o n a b l e c h o i c e o f mi n i n g me t h o d i s t h e k e y f o r o r e b o d y s t o p i n g wi t h s a f e t y a n d e f f i c i e n c y ，i t i s t h e i mp o r t a n t p r e r e q u i s i t e f o r mi n e c o n s t r u c t i o n t o s mo o t h l y o p e n ， a n d i t i s t h e mo s t i mp o r t a n t p a r t o f t h e s t o p i n g l a y o u t i n t h e mi n e ． I t i nc l u d e s mi n i n g t e c hn o l o g y ， mi n i ng s e q u e n c e ， s t o p e l a y o u t a n d r o c k b l a s t e t c ． Th e p a pe r ,b a s e d o n t he p r o d u c t i o n p r a c t i c e a n d t h e mi n i n g me t h o d c h o s e n b y X i n s h a n mi n i n g s e c t i o n o f Ka f a n g s u b s i d i a r y a t t a c h e d t o Yu n n a n T i n C o mp a n y Gr o u p Co ． ， L t d ． ，d i s c us s e d t h e a s p e c t s o f s t o p e s t r u c t u r e p a r a me t e r s ，de v e l o p me n t a n d c u t t i n g e n g i ne e r i n g ，d ril l i n g an d b l a s t i n g t e c h n o l o g y an d o r e b o d y s t o p i n g ，t h r o u g h t h e a bo v e a n a l y s i s o f t h e p r o c e s s ，wh i c h wi l l p r o v i d e r e f e r e n c e f o r o t h e r s i mi l a r mi n e s ． Ke ywo r d s mi n i ngme t h o d ； s t o pe s t ru c t u r e ； d e v e l o p me n t an de u t t i nNd r i l l i n ga n dh l a s t i n g s t o p i n g 2 8