河台金矿高村矿床深部开采设计研究.pdf

I S SN 1 67129 0 0 CN 43一l 3 4 7 ／TD 采矿技术第 1 1 卷第 3期 Mi n i n g Te c hn o l o g y，Vo 1 ． 1 1， No ． 3 2 0 1 1年 5月 Ma y 201 1 河 台 金 矿 高 村 矿 床 深 部 开 采 设 计 研 究 黄铁 平 广东省冶金建筑设计研究院， 广东 广州5 1 0 0 8 0 摘要 根据河 台金矿高村矿床深部矿体特征和开采技术条件 ， 对深部矿体开拓方案、 通 风 系统进行 了多方案比较选择 ， 提 出了下盘盲竖井开拓和新建 东回风井与现有竖井构成 对角式通风 系统。且为了解决深部开采产生的地压 问题 ， 建议采用全尾砂胶结充填和 高 水目结尾砂充填采矿方法取代浅孔 留矿法， 为下一步开采设计和建设提供参考。 关键词 深部开采 ； 开拓方案； 通风 系统； 浅孔留矿法； 充填采矿法 河台金矿位于广东省高要市河台镇 ， 是 1 9 8 0年 代发现探明的大型金矿 ， 累计探明黄金储量约 5 0 t 。 该矿于 1 9 8 9年 1 月建成投产 ， 目前采选年生产规模 2 4 ． 7 5万 t ， 年 自产黄金约 1 ． 5 t ， 精练提纯能力达 3 O t ， 为华南地区最大的采选冶联合黄金生产企业。 河 台金矿包括高村矿床和云西矿床。 目前高村 矿床已开采至 一 2 3 0 m水平 ， 一 2 3 0 m水平 以上保有 金矿储量约 3 8万 t ； 云西矿床 已开采至 一1 4 0 m水 平 ， 一1 4 0 m水平 以上保有金矿储量约 5 0万 t 。按 照 目前河 台金矿 7 5 0 t ／ d生产能力， 上部保有储量 的服务年限为 5 6 a 。为补充新 的矿产资源， 河台 金矿加大勘探力度 ， 通过“ 探边摸底” 在高村矿床深 部新探 明资源储量约 1 4 0万 t 。为保证矿山的持续 生产 ， 应加快对高村矿床深部矿体 开采设计研究和 建设。 1 矿 山概况 1 ． 1 矿体地质条件 河台金矿高村矿床 、 云西矿床 均为蚀变糜棱岩 型金矿床。高村矿床位 于矿区北部 中段 ， 其南西与 云西矿床毗邻， 北东与后迳矿床相接。高村深部矿 体是 1 1号主矿体由浅部沿倾向向深部的延伸， 分布 在 3 6～1 1 2号勘探线之间， 赋存标高 ⋯ 2 3 0 5 8 0 m， 矿体边界形状规 整。矿体 产状稳定 ， 走 向北 东 7 O 。 ， 倾 向北西 ， 倾角 7 5 。 ～9 O 。 ， 向北东侧伏 ， 侧伏角 5 O 。 左右 。矿体厚度 0 ． 5 5～2 ． 5 9 m， 平均 2 ． 5 6 m。 矿体呈透镜体状分布， 整体连续性差， 局部有分支复 合现象 ， 以不规则脉状产出为主。矿岩稳固， fi 0 ～ l 4， 但个别地段因断裂构造而节理发育 ， 矿体下盘 伴随着 1 条与之平行的滑动构造带。 1 ． 2 地质资源储量 为了维持矿山的持续发展， 从 2 0 0 1年开始 ， 河 台金矿投入勘查资金 5 0 0多万元， 对高村矿床深部 开展详查地质工作 ， 并于 2 0 0 9年 6月提交了高村矿 床深部详查地质报告 3 2线 一 9 6线 ； ⋯ 2 0 7 4 6 0 m 。本次高村矿床深部详查共探获 3 3 23 3 3 金 矿资源储量 3 8 7 6 7 6 t ， 金金属量 2 9 9 0 ． 7 0 k g ， 平均品 位 7 ． 7 11 0 ～。另有潜在矿产资源 3 3 4 矿石量 1 0 4 2 9 0 3 t ， 金金属量 6 8 4 1 ． 0 6 k g ， 平均品位 6 ． 5 6 1 0- 。 。 。 1 ． 3 开 采现状 目前 ， 河 台金矿 开采高村 、 云西 2个 矿床 ， 由 1 6 0 m平硐将 2个矿床连接为 1个生产系统。云西 矿床矿石经 1 6 0 m平硐运往高村矿床， 然后统一运 往选矿厂。高村矿床采用平硐 竖井开拓方式 ， 云 西矿床采用平硐 盲竖井开拓方式。 高村矿床 分二 期建设 ， 一 期工程 建设规 模为 2 5 0 t ／ d ， 开采 1 6 0 m标高以上矿体 ， 采用平硐 溜井 开拓。二期工程建设规 模为 5 0 0 t ／ d ， 开采 1 6 0～ 一 2 3 0 m标高之 间矿体， 采用明竖井开拓。 自投产 以来 ， 高村矿床共开拓了 2 4 0 ， 2 0 0 ， 1 6 0 ， 1 2 0 ， 8 0 ， 4 0 ， 0 ， 一 4 O ， 一 9 0 ， 一1 4 0， 一1 9 0 ， 一 2 3 0 m等 1 2个中段。 目前 ， 高村矿床已基本开采完了 一 4 0 m中段 以上的 矿量， 现 阶段 回采工 作 主要集 中在 一9 0 ，一1 4 0 ， 一 1 9 0 ， 一 2 3 0 m 中段 。 2 深部 开拓方案 2 ． 1 现有 开拓 系统 概况 河台金矿高村矿床建矿至今 ， 经过 2次改扩建 ， 由原来 的平硐 开拓变为现在的 明竖井开拓。4 0 I n 黄铁平 河台金矿 高村矿床深部 开采设计研 究 41 标高以上 中段高度为 4 0 m， 以下中段高度为 5 0 m。 现有 明竖井位 于高村矿床上盘 8线附近 ， 井深 全长 4 3 0 m， 井筒净直径 5 m， 内置 3号双层双罐 ， 型 钢罐道 ， 内设梯子 间及管缆 问。提升设备为 2 J K一 2 ． 5 m单绳 提升机 ， 电机 功率 3 2 0 k W。明竖井 与 1 2 0 ， 8 0 ， 4 0， 0 ， 一 4 0 ， 一9 0 ， 一1 4 0 ， 一1 9 0 ， 一2 3 0 m 中 段相通 ， 担负各 中段的矿石 、 废石 、 人员 、 材料及设备 的提升下放任务。井下矿废石用 3 t 电机车牵引0 ． 7 m 翻转式矿车运到明竖井车场， 由明竖井提升系统 提升出地表。 2 ． 2深部开拓方案的选择 2 ． 2 ． 1 拟选开拓方案简述 根据高村矿床深部矿体赋存条件 ， 可供选择的 开拓方案有 3个 盲竖井开拓方案 ； 盲斜井 盲竖井 开拓方案 ； 现有明竖井延深开拓方案。 1 盲竖井 开拓方案 。盲竖井 位 于矿 体下盘 2 2线 附近 ， 井筒 净 径 4 m， 井 深 2 4 0 m一1 9 0～ 一 4 3 0 m 。采用单一罐笼井配 2 非标罐笼带平衡 锤多绳 提升 ， 负责 井下 ⋯2 8 0 4 3 0 m 中段 的矿 石 、 人员、 材料 、 设备及废石的提升任务 ， 与现有明竖 井形成 明、 盲竖井联合开拓方式。 2 盲斜井 盲竖井开拓方案。主井为箕斗盲 斜井 ， 斜井 断面 9 m ， 内置 3 m 。 箕斗 ； 副井为盲竖 井 ， 内置双层单罐带平衡锤单绳提升。盲斜井负责 井下 ⋯ 2 8 0 4 3 0 m中段的矿石提升 ， 盲竖井 负责 人员 、 材料 、 设备及废石的提升任务 。总体上形成明 竖井与盲斜井联合开拓方式。 3 现有明竖井延深开拓方案。现有明竖井位 于矿体上盘 8线附近 ， 井深 4 3 0 m， 延深后井深 6 3 0 m。将原双层双罐单绳提升改为单罐双层配平衡锤 多绳提升， 负责井下全部中段的矿石 、 人员 、 材料 、 设 备及废石的提升任务 。此方案 为单一 明竖井 开拓 方式 。 2 ． 2 ． 2 拟选开拓方案 比较 从当前 国内矿山的实际情况分析 ， 上述 3个开 拓方案在技术和实用性方面都是成熟 的、 可行 的， 但 3个方案相 比较各有优缺点。 1 盲竖井开拓方案。明竖井与盲竖井形成接 力提升系统 ， 2条竖井之间要增加 1条运输巷道 ， 开 采 一 2 3 0 m 以下矿体需要转运 1次 ， 增加 了矿石 运 输 、 通风 、 排水等费用 ； 明、 盲竖井均采用单一罐笼井 提升， 全部提升任务都要通过罐笼井提升 ， 受罐笼井 提升 能力 限制 ， 扩 大 生产 能 力 的可 能性 不 大 ； 若 一 4 3 0 m中段 以下发 现新矿体 ， 则需要再次延深盲 竖井 ， 矿山生产将 受到影 响， 矿井提 升能力也受到 限制。 2 盲斜井 盲竖井 开拓方 案。盲斜井 开拓 ⋯ 2 3 0 4 3 0 m矿体 比较合适 ， 采用箕斗斜井提升 时需要多 1条盲竖井作为副井辅助提升。采用矿车 组斜井提升虽可减少 1条盲竖井 ， 但提升能力受到 限制 ； 盲斜井石门短 ， 初期投资小 ， 施工简单方便 ， 但 维修较 困难 ， 安全要 求较严格 ， 且矿石存 在反 向运 输 ， 每年的经营费用较大； 受斜井提升高度 的限制， 若今后延深盲斜井 开拓 一4 3 0 m 以下矿体则 比较 困难。 3 现有明竖井延深开拓方案。现有提升设备 不能满足提升要求 ， 需要新配置提升设备 ， 上部的井 简装备需要进行改造 。井塔 、 卷扬机房均需新建 ， 地 表工业场地受到限制 ； 竖井延深、 设备安装与调试需 要停产半年以上 ， 对矿山生产影响大； 明竖井为上盘 开拓 ， 下部矿体在走向上往东移， 致使下部中段石门 长 、 投资大且不利于管理 ； 延深后的竖井井简深度达 6 3 0 m， 由于井筒较深 ， 单一罐笼井提升能力受到限 制 ， 再次延深竖井和扩大生产能力的可能性不大。 综上所述 ， 方案 1 与方案 2 、 方案 3 相 比 较 ， 具有盲竖井下盘开拓石门短、 盲竖井建设不影响 上部矿体开采 、 不受地表工业场地限制 、 工程地质条 件较好 、 盲竖井延深对矿 山生产影响小等优势。从 技术经济方面进行比较， 方案 1 具有工程投资省 、 建设时间短 、 年经营费用少 的优点 ， 故推荐高村矿床 深部矿体开采采用下盘盲竖井开拓方案。 2 ． 3 推荐的深部开拓运输方案简述 盲竖井位于矿体下盘 2 2线 附近 ， 在 一 2 3 0 m水 平施工 1条运输巷道联 系明、 盲 2个井底车场。井 深 2 4 0 m， 井筒净径 4 m， 井筒 内置 2 2 0 0 m m X 1 2 5 0 mm 2 非标双层双罐带 1 3 0 0 m m 3 0 0 m m8 0 m i l l 平衡锤 ， 型钢罐道 ， 内设梯子间及管缆间。提升设备 为 2 J K一2 ． 5 m单绳提升 机， 电机功率 3 2 0 k W。盲 竖井与 一 2 3 0 ， 一2 8 0 ， 一3 3 0 ， 一 3 8 0， 一4 3 0 m中段相 通 ， 担负各 中段 的矿石 、 废石 、 人员、 材料及设备的提 升下放任务 。井下运输采用 3 t 电机车牵引 0 ． 7 m 翻转式矿车 ， 深部开采矿废石先经盲竖井提升到 一 2 3 0 m中段盲竖井车场， 用 3 t 电机车牵引至明竖井 车场 ， 再 由现有的明竖井接力提升出地表 ， 完成由深 部至地表 的运输提升过程。高村矿床深部矿体开拓 通风系统如图 1 所示。 4 2 采矿技术 图 1 河台金矿 高村矿床深部矿体 开拓通风 系统 3 矿井通风 系统 3 ． 1 高村矿床通风系统现状 高村矿床原设计采用中央对角式通风系统。由 于西部矿体开采基本结束 ， 目前明竖井 以西采用局 部通风方式 ， 明竖井以东采用竖井进风、 上盘东风井 抽风的侧翼对 角通风方式。东风井位于 8 89 6线 之间上盘移动线外 ， 井 口标高 2 5 0 m， 井筒净直径 3 m， 内设梯子间作为安全 出口。风井 口安装 1台 K 4 0 A一N O B 4离心式通风机， 风量为 3 2 m ／ s ， 风 压为 1 5 0 0 P a ， 电机功率 5 5 k W。现有通风系统基本 能满足 一 2 3 0 m以上中段的生产要求。 3 ． 2高村矿床深部通风 系统选择 高村矿床深部矿体在走 向上往东移 ， 向北东侧 伏 ， 可采用明竖井进风、 东风井出风的单翼对角式通 风方式。但随着开采 向深部推进 ， 现有东风井在岩 石移动范围内， 不能再作为主要通风井和安全 出口， 应设计选择新的东风井位置 。根据已探明的深部矿 体赋存条件、 地形地貌条件 ， 以及矿山开采和通风系 统现状 ， 可供选择的方案有 3个 留保安矿柱东风井 方案 ； 新建上盘东风井方案 ； 新建下盘东风井方案。 1 留保安矿柱 东风井方案 。充分 利用 7 6～ 8 8线“ 无矿天窗” 有利条件和留保安矿柱 的办法 ， 保 护现有东风井不受破坏 ， 仍用现有东风井回风 ， 这样 可以不用新建东风井 。但 留保安矿柱仍会积压大量 深部矿体 ， 造成不必要 的资源损失浪费， 不利于节约 和保护矿产资源。随着开采工作 向 9 61 3 0线东 移， 现东风井又将变为西风井 ， 造成东部风流短路、 污风串联 、 通风困难的局面。 2 新建上盘东风井方案。在矿体上盘 9 6 1 3 0线之间岩移线外新建东风井 ， 其 主要优点是便 于通风管理 ， 上盘地势较低 ， 新建风井井筒较短， 工 程费用少 ， 但上盘风井石门长、 总回风平巷长、 通风 线路长 、 通风阻力大 、 通风费用高。 3 新建下盘东风井方案。在矿体下盘 9 6～ 1 3 0线岩移线外新建东风井 ， 优点是不受深部矿体 开采岩移的影响， 通风石 门和回风平巷短 ， 通风线路 短 ， 通风阻力小， 通风费用低。当开采工作面进一步 向 1 3 0线东移时， 在东翼再新建一进风井 ， 可与西翼 的竖井进风井构成东西两翼进风、 中央出风的通风 方式。缺点是矿体下盘地势较高 ， 管理不太方便 。 上述3 个方案相比较， 方案 3 具有不压占资 源、 风路顺畅、 通风费用少 ， 且符合矿山长远发展规 划等诸多优点 ， 故推荐高村矿床深部矿体通风系统 采用新建下盘东风井方案。 3 ． 3高村矿 床深 部通风 系统简述 高村矿床深部矿体通风系统采用明竖井进风、 新建下盘东风井出风的单翼对角式通风方式。新鲜 风流 自明竖井进入 ， 经 一 2 3 0 m车场至盲竖井后进 入井下各生产 中段 ， 再经 中段石 门、 沿脉巷道、 采场 人行通风天井等进入需风工作 面及 回采工作面； 污 风经天井到上中段回风巷道 ， 经回风平巷、 中段回风 黄铁 平 河台金矿 高村矿床 深部开采设计研 究 4 3 天井到新建下盘东风井 ， 由东风井主扇抽出地表。 4 采矿 方法研 究 目前 ， 河台金矿根据矿体 的品位 、 厚度不同而采 用灵活的采矿方法 ， 主要是以浅孔留矿法为主， 上向 分层干式充填法和矿段 回采低贫损类框架式 留矿法 为辅 。 上向分层干式充填法是河台金矿与长沙矿山研 究院合作试验 的采矿方法 ， 一直有少 量的应 用。其 优点是可以降低 回采贫化率 、 损失率 ， 尤其对 品位高 或特别破碎矿体 回采效果好 ， 对提高 出矿 品位有重 要作用。用废石充填空 区既处理 了空 区， 又减少 了 废石提升费用 。缺点是 回采工艺复杂 、 回采周期长 、 生产能力低 、 采矿成本高。 矿段回采低贫损类框架式 留矿法是一种采用人 工假底和人工矿柱空场回采嗣后素混凝土充填空区 的采矿方法 。采用类框架 式构筑对采矿 、 采空区及 地压的管理和控制 ， 不但有效地降低了贫化率 、 损失 率 ， 而且对空区进行 预处理 ， 控 制了地压 ， 为下部 中 段 的回采提供更好的条件。缺点是矿柱素混凝土置 换成本过高、 强度偏低 、 养护周期长等 。 对于河台金矿急倾斜、 薄至中厚矿体而言， 采用 浅孔留矿法是 比较适合 的， 也是该矿大量使用的一 种采矿方法 ， 具有工艺简单 、 便于管理 、 生产能力大 、 采矿效率高与生产成本低等优点 。缺点是二步回采 且安全性差 ， 落矿后不能及 时放 出而 积压资金 等。 另外 ， 随着开采深度 的不断增加 ， 地应力增大 ， 若形 成的空区不及时处理 ， 将造成严重后果 。为 了安全 高效地回采深部矿体 ， 应对 深部采矿方法及工艺进 行研 究 。 浅孔留矿法加采空区嗣后充填采矿法是浅孔 留 矿法 的一种变形方案。该方法的主要特点是采用人 工假底先置换底柱 ， 根据矿柱品位的不同 ， 品位较低 的留成永久矿岩柱 ， 品位较高的先采矿柱再砌隔墙 ， 矿房采用浅孔 留矿法 回采 ， 顶柱也一起 回采。矿房 回采结束后加强出矿 ， 在最短时间内出空 ， 再进行废 碴充填 ， 废碴充填时最好是充满接顶。此方法既保 留浅孔留矿法的优点 ， 同时又回收了矿柱 ， 用废石充 填空区达到了处理空 区和控制地压 的 目的 ， 也解决 了废石不出窿问题 。 随着深部开采地压不断增大 ， 在采用废碴充填 及类框架式嗣后充填满足不 了要求时 ， 应采用全尾 砂胶结充填和高水固结尾砂充填采矿方法。全尾砂 充填提高了尾砂的利用率 ， 降低 了充填料的水灰比， 从而大大改善了充填体特性 ， 充填强度提高 ， 充填料 沉缩率低等 ， 这些对于充分发挥充填体的承载作用 ，． 提高矿石的回收率都有重要作用。高水 固结充填是 使用尾砂作充填骨料 ， 高水速凝固化材料作胶凝材 料 ， 按一定配比混合后 ， 形成高水 固结充填料浆 ， 进 入采场后不用脱水便可以凝结为充填体 。高水固结 充填其充填体粘结力强 、 抗压强度高 ， 可充分利用尾 砂 ， 而且无需分级 ， 凝结时间短、 适应强 ， 充填回采工 艺较简单 ， 有一定的安全 、 经济性。 5 结 语 1 高村矿床深部矿体采用下盘盲竖井开拓 ， 与上部明竖井形成接力提升 ， 具有工程投资省 、 建设 时问短 、 年经营费用少 、 不影响正常生产等优点。若 今后延深盲竖井 ， 对矿山生产影响小。 2 在高村矿床下盘新建东 回风井 ， 与明竖井 构成对角式通风系统 ， 不压 占资源、 通风工程省 、 通 风线路短、 通风阻力小 、 通风费用低。今后开采工作 面继续东移时， 在东翼再新建一进风井 ， 构成中央对 角式通风系统， 符合矿 山长远发展规划。 3 高村矿床进入深部 开采后地压不断增大 ， 应逐步减少浅孔 留矿法所 占比例 ， 增大全尾砂胶结 充填采矿法使用 比例 。结合矿 山实际 ， 开展深入的 采矿方法试验研究工作 ， 探索出适合河 台金矿深部 开采的新方法 、 新工艺 ， 保证矿山的持续健康发展。 参考文献 [ 1 ] 刘国栋 ． 对 某矿深部开拓方案 的思考 [ J ] ． 有色矿 山， 2 0 0 0 ， 2 9 2 5 7 ． [ 2 ] 陈友东 ． 河台金矿 高村矿 区通风 系统 技术改造 与研究 [ J ] ． 黄 金科 学技术 ， 2 0 0 3 ， 1 1 1 4 2 4 6 ． [ 3 ] 杨明． 干式充填采矿法在河 台金矿的应用 [ J ] ． 矿业研究 与 开发 ， 1 9 9 6 ， S 1 2 1 2 3 ． [ 4 ] 陈友东 ． 河 台金矿 中深 部采矿 方法研 究 [ J ] ． 有色金 属 矿 山 部分 ， 2 0 0 6， 5 3 3 7 9 ． [ 5 ] 武宏 岐 ， 李瑞祥 ． 中国岩金地采矿 山采矿技术进展及研 究方向 [ J ] ． 黄金 ， 2 0 1 0， 3 1 1 0 2 7 3 2 ． [ 6 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