某铜矿深部开采开拓方案选择.pdf

1 2 中国矿 山工程 Ch i n a Mi n e En g i ne e r i n g 2 01 3年 1 2月 第 4 2卷第 6期 某铜矿深部开采开拓方案选择 S e l e c t i o n o f d e e p d e v e l o p me n t p l a n i n a c o p p e r mi n e 逢铭璋 中国 恩 菲 工 程 技 术 有 限 公 司， 北 京1 0 0 0 3 8 摘 要 介 绍 了某 铜 矿 目前 的 开 拓 系统 、 生产 现 状 以及 矿 床 地 质 概 况 ， 针 对 该 矿 的特 点 ， 提 出 了适 合 于 该 矿 山 的 开 拓 方 案 ， 对 其 中两种 开拓 方案从技 术经济方面进 行 了研 究和比较 ， 通过 比较并综合 多方面 因素最终选择 出适合该矿 山的最优 开拓方案。 关键词 开拓方案 ； 方案 比较 ； 技术经济 Abs t r ac t The mi ne d e v e l o pme n t s y s t e m a t p r e s e nt ， p r o d uc t i o n s t a t us a n d d ep o s i t g e o l o g y a r e i n t r o du c e d ．Ba s e d o n t he c ha r a c t e r i s t i c s o f t h e mi n e， d i f f e r e n t de v e l o p me nt p l a n s a r e p r o p o s e d， a n d t wo d e v e l o pme n t pl a ns a r e a na l y s i s e d a n d c o mpa r e d f r o m t he t e c hn i ca l a nd e c o n o mi c a s p e c t s ． Th e be s t de v e l o p me nt pl a n i s d e t e r mi n e d by g e n e r a l i z i ng v a r i ou s f a c t o r s ． Ke y wor ds de v e l o p me n t pl a n； p l a n c o mp a r i s o n； t e c h ni c a l e c o n o my 1 前 言 某铜矿 是一 座 开 采 近 3 0年 的 中 型老 矿 山 ， 自 1 9 6 5 年 7月开始建设 ， 1 9 7 2年投产 以来 ， 生产经营经历 了盈 利亏损 、 盈利再亏损的过程。随着露天开采消失 ， 坑采深 度 延深 ， 矿 山逐 渐暴 露 出地 质 条 件 复杂 、 矿 石 品位 低 、 产 品单一 、 矿体形态变化大， 采矿难度大 、 生产成本高等一 系 列 问题 。 目前 一3 2 0 m 中段 以上保有储量按现有规模可维持 生 产 5～8年 ， 矿 山 面 临生产 接 替 问题 ， 加快 该 铜 矿 深部 开采工程的建设进程 ， 将具有重要而深远的战略意义 ， 因 此 ， 进行该 铜 矿深部 开采 开拓工 程 的研 究尤 为重 要 。 2 矿 山现有开拓 系统及生产现状 矿 山 目前 开拓 采用 竖 井斜 坡 道 联 合开 拓 方 式 ， 在 矿 体 下盘 中央设 有 主井和 副井 ； 由一个 主井 提矿 ， 一个副 井 提 升人员 、 废石 和材 料 。2 0 0 3年增 加 了一个 主 要用 于 开 拓 工程提 升 的措施井 ； 斜坡 道 除作为安 全通 道外 ， 还起运 输的作用 。在南缘矿体东部设有南风井 ， 在北缘矿体东 部设 有北 风井 。 到 目前为止， 矿山已经开拓 5个中段 ， 准备开拓第六 个 中段 。开拓 完成 最深 为 一 2 0 0 m 中段 。在 一 2 0 0 m 以上 为 5 0 m 一 个 中段 ，一2 0 0 m 以 下设 计 为 6 0 m 一 个 中 段 。 矿山 一 2 0 0 m以上 中段基 本生产结束 ， 目前 主要 生产 中 段 南缘为 一2 0 0 m和 一2 6 0 m中段 ， 北缘为 一1 5 0 m 已接 近尾声 ， 一 2 0 0 m和 一 2 6 0 m中段西部。南缘 一3 2 0 m中段 基建 已基 本完 成 ， 北 缘 一 2 6 0 m 中段 基建 已基本 完 成 。 第6 期 逄铭璋 某铜矿深部开采开拓方案选择 1 3 3 矿床地质 概况 矿体分为南缘矿带和北缘矿带 ， 两矿带 中部相 距 约 5 0 0 m， 在岩 体 西端 2 0线 附 近 南北 缘 矿 带 合 为 一 体 。 1 南 缘矿 带 。南 缘矿 带 位 于 该 岩体 南 缘 的接 触 带 中 ， 呈 北 西 西 向延 伸 ， 赋存 于 1～2 0线 ， 矿 带 走 向延长 达 1 8 0 0 m， 在 2 0线 与北 缘矿 带合 为一 体。 矿体 倾 向 南 西 ， 倾 角 5 0 。～6 5 。 矿 带 中 矿 体 成 群 出 现 ， 平面上各矿体 由于受北西西 向构造线控 制相互 平行 ， 在空间上 ， 各矿体 由于受层间构造控制 ， 呈迭 瓦状 排 列 。矿体 的 形 态 、 产 状 严 格 地 受 接触 带 构造 形 态和 围 岩 层 面 的 控 制 。南 缘 矿 带 各 矿 体 大 小 不 一 ，一3 2 0 m 以下矿 体 主要 赋存 在 一1 3线 ～ 一l 5线 ， 矿体产状走 向近东西 ， 倾 向南 ， 倾角在 4 5 。～6 0 。 左 右 ， 矿体为简单的透镜 体 ， 沿走 向倾 向逐 渐变小尖 灭 。 2 北缘矿带。位 于该岩体 北缘接触 带 中， 分 布 于 6～ 2 1线 ， 东 西延 长达 1 5 0 0 m， 在 0～ 2 0线 与南 缘矿带相连 ， 矿带最大水平宽度 6 0 m左右。矿体走 向 7～1 6线 为 3 0 0 。 左 右 ， 1 6～1 9线 转 为 2 2 5 。 ， 1 9～ 2 l线为东西 向。矿体倾 向随其走 向变化分别 向南 西 、 南东 、 南倾斜 。倾角上部 一l O O m标高 以上多为 3 5 。 左 右 ， 一l O O m 以下 矿 体 变 陡 ， 一 般 在 5 5 。～7 5 。 ， 局部地段矿体近于直立 1 4线 。矿体起伏变 化大 ， 1 1线 以西 出露 近地 表 ， 最 高在 6 5 m 标 高 1 7线 ， 矿体延深在中部地段最大 ， 延 深至 一5 5 0 m标高 1 6 线 ， 向东西两侧逐渐变浅而尖灭 ， 1 7线以西矿体赋 存在 一1 5 0 m 标 高 以 上 ， 至 2 1线 尖 灭 在 O m 标 高 上 下。矿带 内矿体成群出现， 在平面上各矿体 大致平 行排列 ， 与接触带方 向一致 ， 在空 间上呈 迭瓦状排 列 。矿体形态产状受接触带形态控制明显。矿体大 小不 一 ， 厚度 大 于 3 m 的铜 矿体 5 8个 ， 钼矿 体 7个 。 延长 大 于 1 0 0 m 的铜矿 体有 5 0 1 号 和 5 5 8号 矿 体 ， 其 储量 占北缘矿带的 9 6 ％ ， 其余 的均为上下盘围岩中 远离 主 矿体 、 尚难 利 用 的小铜 矿体 。 矿体顶 、 底板 围岩 主要有高岭石化花 岗闪长斑 岩 、 大理 岩 、 白云 质 大理 岩 、 矽 卡 岩 。 4 开拓方案 依据矿床地质赋存条件 、 地表地形条件和井巷 布置的位置 ， 针对该铜矿现有开拓工程和矿体赋存 条 件 ， 初 步研 究分 析 后提 出 3个 开拓 方 案 。方 案 I 斜坡道方案 ； 方案 Ⅱ 新掘盲混合井方案 ； 方案 Ⅲ 延 伸主 副井 方案 。 由于该矿山已经生产多年 ， 对 于方案 Ⅲ延伸主 副井 方案 ， 经 过计 算 选 型 以及 考 虑 现 有 井 塔 的 实 际 情况 ， 认为延伸主副井方案现有提升设施不能满足 矿山深部开采的提升要求 ， 如果进行提升机等 主要 设 备 的更 换 ， 必 然对 矿 山 当前 的生产作 业 产生影 响 ， 使 矿 山停 产几个 月 ， 造成 矿 山很 大 的损 失 ， 故本 次设 计对延伸主副井方案不作详细考虑 ， 着重对方案 I 延伸斜坡道方案和方案 Ⅱ新掘盲混合井方案进行详 细 比较 。 一 4 ． 1 开 拓 方案简 述 4 ． 1 ． 1 方 案 I 延伸 斜坡 道 方案 矿山南缘将斜坡道继续向下延伸 ， 由 一 3 2 0 m水 平 掘进 至 一3 8 0 m 水 平 。 矿 山 北 缘 矿 体 下 盘 掘 由 一 3 2 0 m水平至 一 3 8 0 m水平的斜坡道。矿石由采场 溜井 装入 2 0 t 卡车 ， 经斜 坡 道 运 至 一3 2 0 m水 平 主 井 旁侧 的原矿石主溜井 ， 与原提升系统形成接力提升。 在 一3 8 0 m 石 门 附 近 新 掘 一 废 石 溜 井 一3 8 0～ 一 4 4 0 m ， 废石 由卡车运至 一3 8 0 m水平 ， 倒 人该废 石} 留井 ， 下放 至 一 4 4 0 m水 平 后 装 入 废 石 运输 列 车 ， 由 6 t 电机车牵 引至 副井井 口， 入副井罐笼， 提升至 地表。斜坡 道作为部分人员 、 材料 、 设备 的运输 通 道 ， 并兼 作进 风通 道 。原 副井 负责 提升 部分人 员 、 材 料和设备 ， 井筒内布置梯子间和排水 、 供水 、 压气管 、 电缆等。 北回风井设在北缘下盘 7线 ～一7线之间 ， 标 高 为一 3 2 0～ 一3 8 0 m，井 深 6 0 m， 井 筒 直 径 西 3 ． 5 m， 回风井 内设梯子间 ， 作为安全出 口之一 。与 现有 北 回井 形成倒 段 通风 。 南回风井设 在南 缘下 盘 1 2线 附近 ， 标 高为 一 3 2 0～一3 8 0 m， 井 深 6 0 m， 井 简 直 径 西 3 ． O m， 回风 井内设梯子间， 作 为安全 出 口之一。与现有南 回井 形成 倒段 通 风 。 4 ． 1 ． 2 方 案 I I 新掘 盲 混合 井方案 在原主井北侧新掘一盲混合井 ， 盲t 昆合井井 口 标 高 一 3 8 0 m， 井 底 一6 1 0 m， 井 筒 净 直径 5 ． 5 m。矿 石经运输中段运至盲混合井旁侧溜井 ， 矿石经箕斗 提升至上部矿石仓 ， 矿石经矿仓下给矿至 一3 9 2 m皮 带装入现有主井箕斗提升出地表。 一4 4 0 m水平 以 上 废石 利用 副井 提 升至地 表 ， 一 4 4 0 m水平 以下 废 石 经运输 中段运至混合井旁侧废石 溜井 ， 经箕斗提升 至 上部废 石 仓 ， 再 经 一3 8 0 m 中段 转运 至 副井 罐 笼 出 地表。 一5 3 5 m标 高设破碎硐室 ， 一5 6 5 m标 高设装 1 4 中国矿 山工程 2 0 1 3 年 第 4 2卷 矿皮 带 道 ， 粉 矿 回收 设 一 电梯 井 ， 采 用 3 t 电梯 将 粉 矿提 至 一5 6 5 m标 高装矿皮 带道上方 ， 卸 至装矿皮 带 。 北 回风井 设 在 北 缘 下 盘 7线 ～ 一7线 之 间 ， 标 高 为一 3 2 0～ 一3 8 0 m， 井 深 6 0 m， 井 筒 直 径 西 3 ． 5 IT I ， 回风 井 内设 梯 子间 ， 作 为安 全 出 口之一 。 与 现 有北 回井 形成 倒段 通风 。 南 回风井设 在南缘下盘 1 2线 附近 ， 标高 为 一 3 2 0～ 一 3 8 0 m， 井 深 6 0 m， 井 筒 直径 4 , 3 ． 0 m， 回 风 井 内设梯 子 间 ， 作 为 安 全 出 口之 一 。 与现 有 南 回井 形成 倒段 通风 。 两种方案开拓系统纵投影示意图分别见图 1和 图 2 。 措施井 南缘喜填站 Ir ，Ⅱ ／ 斜 坡 蔼 二 二 砸 碎 一 二 l 二 I 3 0 0 n fl I J l lI ⋯ 破碎站 ff 厦 誉 ff 给矿站 ⋯ ； 一 d nn～ - 1 l ～ ⋯ ⋯ 0 j ll d n l ， L J 、 ⋯L ’ 、 ； ＼ r 一 ＼ 、 n n m 二 ＼ 、每 体 边 套 ／ r ＼ 一 ／ 图 1方案 I 示意图 4 ． 2开拓 方案 比较 矿 山开 拓是 矿 山一项 重 要 的基 本 建 设工 程 ， 其 投 资及 施工 期 均 占相 当 大 的 比重 ， 它 是 一 项 对矿 山 生产具有长远影响 的矿山总体布置 ， 因而在考虑矿 床开拓时 ， 必需符合生产安全 、 开拓工程量少 、 投资 省 、 投产快 、 管理集中方便等基本原则。 两个 方 案 均 最 大 限度地 利 用 了现有 井 巷 工程 ， 均利 用现 有 主井进 行矿 石倒运 提 升 。副井 目前 已经 延伸 到 一 4 4 0 m 中段 ， 矿 山有 直 通 地 表 的 斜 坡 道 ， 均 可以作为深部开采部分人员 、 材料设备的运输通道。 作为矿山延伸工程 ， 尽可能地利用原有工程为矿山 节省 了相 当 的工程量 。 两方案技术经济比较见表 1 。 措施井 南缘李填站 ． 、 l 斜 坡 ‘ -■ 一 二 ． 、 一 lI 斜 夔 破 碎 站 一 ．二 }I 二 I nn ～ 盲混 井 ⋯ ⋯ ‘ ‘ ＼I I I E ，一 n 载硐 艟碎站 II ⋯ ，给矿站 一l1 P I L 一 ≈ ≈ ～ 转载皮带道 ＼ 、 、| 、、． 破 碎 站 - { } I 一 ＼、0体 边 ／ 一 ‘n n ～ 皮带道 、 电梯井 ＼ -一 图 2方案 Ⅱ示意 图 表 1 两方案技术经济比较 方案 I主体 工程为斜坡道 ， 施工简单 ， 工程量 少， 基建投资省 ， 日常管理简单 ， 且卡车 出矿灵活方 便。缺点是卡车运输经 营成本较高 ， 矿 山通风质量 较差 。方 案 Ⅱ经 营成 本较 低 。缺 点 是提 升机 房 、 破 碎硐室等硐室工程较多， 施工 困难 ， 工程量大 ， 基建 投资 多 ， 日常管 理较复 杂 。 由以上 分 析可知 ， 从 工 程量及 基建 投资考 虑 ， 斜 坡道方案优于新掘混合井方案， 而且在生产组织 、 日 常管理方面斜坡道方案也比混合井方案简单， 斜坡 道方案通风质量较差 ， 但盲t 昆 合井 同样存在通风不 顺 畅 、 通风 质量 不 好 的 问题 。虽 然 从 经 营成 本 上 斜 坡道方案要比新掘盲混合井方案高， 但从基建期总 费用现值来看 ， 方案 I比方案 Ⅱ少了两千多万元。 综合各种影 响因素考虑 ， 方案 I优于方案 Ⅱ。 下转 第 2 7页 第6 期 史本琳 等 红土型镍矿化验分析样品／j u 3 - 制备 2 7 本 一致 ； 两种 制样 方法 水 溶 液 N i 、 C o 、 Mg 、 A 1 含 量 均 极 低 ， 对 化验 分析 结果 无影 响 。 根据 以往采用 自然沉降方法对水洗样品进行加 工的流程 ， 自然沉降时间需要 1 2 h以上 ； 而采用真空 抽滤加工制样方法 ， 水洗溶液体积在 2 L左右的情况 下 ， 完成一个样 品只需要 1 0～1 5 m i n 。 根据对比试验结果 ， 并根据化验分析数量大 、 时 间要求紧等实际情况 ， 推荐采用真空抽滤方法进行 化 验分 析 样 品的加 工制 备 。 5 需要 特殊注意 的问题 红 土 矿 样 品 呈 土状 ， 一 般 认 为 样 品加 工 制 备 比 较简单 ， 但 由于矿石层位含有含量不等 的风化残 留 砾石 ， 样 品的加工制备 流程与一般 的金属矿床相 比 更 加 复杂 和繁 琐 。在样 品加 工 制备过 程 中必 须注 意 如下主要问题 ， 以保证化验结果的准确 、 可靠。 1 烘 干温 度 。样 品加 工 过 程 中 ， 烘 干 温 度 应 严 格 限制在 9 51 0 2 的范 围 内 。温 度 过 低 会 导 致 样品烘干时间太 长， 而温度高 于 1 1 0 C会导致样 品 中矿物结晶水的流失 ， 从而导致测试或试验结果高 于真实值 ， 因此在样品烘 干过程 中必须严格控制烘 干温度 ， 禁止在高于 1 1 O ℃ 的条件下进行化验分 析 样品的／ u - v制备 。 2 擀样 。此过程其实是将烘干后结块的红土 矿进行碾压及破碎 ， 以便后续 过筛及洗矿 。此过程 禁止使用破碎机 ， 同时应注意碾压过程不能过于用 力 ， 以免 尚未完全风化 的砾石被压碎而进入矿石中 继续研磨 ， 造成分析样 品的贫化 基岩镍含量一般 在 0 ． 3 ％左 右 ， 低 于矿石 品位 。 3 筛上样品处理。筛上样品的处理是样品加 工 的一 个关 键 环 节 。根 据 以往 试 验 结果 ， 在 未 风 化 的砾 石表 面粘 附 的红 土矿一 般 粒度更 细 、 品位 更 高 ， 如果这部分样品在矿样加工过程中遗失， 则会降低样 品的地质品位， 导致化验结果出现偏差。所以在处理 红土矿样 品时 ， 每个 化 验样 品其 实 由两 部分 组 成 ， 即 2 ra m筛的筛下部分及粘附在筛上砾石表面的红土， 将 上述两部分样品混匀、 筛分并磨细至 7 4 1x m 2 0 0目 后 才可用于合格化验分析样品的制备 熔样或压片 。 4 防止样品污染。该矿床红土矿矿石粒度很 细 ， 特 别容 易 吸附或 粘 附在 容 器 内壁 而 导致 交 叉 污 染 ， 样 品加 工过 程 中要加 强质 量管 理 ， 每做 完一 个样 品 ， 应将 用 过 的容 器 、 器 皿 等进 行 彻 底 擦 洗 ， 防止 发 生 样 品污染 事故 。 6 结语 红土型镍矿矿石不 同于一般金属矿床 ， 其样 品 的加工制备更加繁琐和复杂 ， 而样品的化验分析 、 水 分含量测试及干体重测试等工作对于红土矿的资源 量估算及金属量计算又具有特别重要的意义 ， 因此 做好样品加工制备过程 中的称重 、 烘干、 擀样 、 筛上 部分水洗等每一项工作都极其重要 。只有样品加工 过程科学、 严谨 ， 才能保证样 品分析结果准确无误 ， 从而保证矿床矿层划分、 资源量估算及金属量计算 的准确 、 可靠 ， 为项 目经济评价及 建设设计提供 翔 实 、 准确的基础地质资料。 [ 参考 文献 ] [ 1 ] D Z ／ T 0 2 1 42 0 0 2 ， 铜 、 铅 、 锌 、 银 、 镍 、 钼矿产 地质 勘查 规范 [ S ] ． [ 2 ] D Z ／ T 0 1 3 02 0 0 2 ， 地 质矿 产实 验室 测试 质量 管理 规 范 [ S ] ． [ 3 ] 全球镍矿 资源分 布情况[ E B ／ O L ] ． 兰格钢铁 网 h t t p ∥ WWW． 1 g mi ．t o m ． 2 01 20 42 7． 上接 第 1 4页 最终确定该硐矿深部开采开拓工程采用延伸斜坡道 方 案 。 5 结语 矿 山开 拓是 一项 对 矿 山生产 具有 长远 影 响 的矿 山总体 布置 ， 它 的确 定 将 直 接 影 响矿 床 开 采 的 可 行 性以及经济效益 ， 必须综合考虑各方面的因素 ， 确定 技术可行 、 经济合理的最佳矿山开拓方案 。 传统意义上的方案 比较中， 斜坡道方案基建工程 量应比竖井方案大， 但该铜矿作为生产矿山， 已有斜坡 道直通地表 ， 这为延伸斜坡道方案节省了大量的工程 量和基建投资， 也显示 出延伸斜坡道方案优势明显。 因此， 对于延伸开采矿山开拓系统的选择， 除了遵循以 上基本原则外， 应结合矿山实际情况 ， 充分利用矿山现 有工程 ， 才能做出技 术上可行 、 经济上合 理 的开拓 工程 方案 ， 使矿山获得尽可能大的经济效益和社会效益。 [ 参考文献] [ 1 ] 解世 俊． 金属矿床地 下开 采 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版 社 ， 1 9 9 5 ． [ 2 ] 采矿手册编辑委员会 ． 采 矿手册 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 3 ] 于润 仓． 采 矿 工程 师 手册 [ M] ． 北 京 冶金 工 业 出版 社 ． 2 0 0 9 ．