丰山铜矿北缘矿体的开采.pdf

睦垒苴， 釜左 丰山铜矿 ， 渤北 阳新 4 3 5 2 3 2 [ 关键词】采矿方法 ； 嗣后充填 ； 长锚索加固； 胶固充填 [ 摘要】介绍了北缘矿体采矿方法演变， 对分段留矿 嗣后充填法作出初步评价 ， 肯定了矿体 上盘不稳固花岗闪长斑岩长锚索加固是可行的． 全尾单管胶固充填新工艺在 丰山铜矿北缘矿带推 广应用是成功的 ， 取得了良好 的经挤效益。 [ 中图分类号】T D 8 5 3 ． 3 4 [ 文献标识码 】B [ 文章编号】1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 0 0 2 - 0 0 0 8 - 0 4 M i n i n g o f n o r t h e d g e o r e b o d y i n Fe n g s ha n Co p p e r M i n e C 壬 { EN J i n - y u ， GE F a n g Fe n g s h a nC o p p e rMi ， n g x i n 4 3 5 2 3 2， C i n a Ke y wo r d smi n i n g me t h o d； p o s t - mi n i n g f i l l i n g； l o n g c a b l e s u p po r t ； c e me n t i n g f i l l i n g Ab s t r a c t Th i s p a p e r e x po u n d s mi n i n g me t h od o f n o r t h e d g e o r e b od y ． Th e s u b l e v d s h rin k a g e wi t h p o s t mi n i n g f i l l i ng i s e v a l u a t e d， a n d i t i s a f f i r med t h a t u s i ng l o n g c a b l e t o s u p po r t u n s t a b l e c o r c o v a d i t e o n o r e b od y u p p e r p l a t e ， To t a l t a i l i ng s i ng l e - l i n e c e me nt i ng fil l i n g i s u s e d s u c c e s s fl y i n Fe n g s h a n C o p p e r M i n e ． a n d g o o d e c o n o mi c b e n e f i t i s o b t a i n ed ． 1 地质 概 况 丰山矿床属大型中偏高温的矽卡岩型矿 床。矿体沿花岗岩体与嘉陵江灰岩接触蚀变 带分布， 分为南缘和北缘两个矿带 ， 北缘主矿 体是 5 0 1 矿体 ， 矿量 占全矿的 4 5 ％， 金属量 占3 6 ％， 平均含铜品位 0 ． 9 ％左右 ， 其矿体形 态为扁豆状或似层状 ， 平均厚度 1 4 m， 最厚约 为 4 0 m， 在走向上呈 中间稍薄 ， 两头略厚 ， 在 倾向上略呈由上往下变厚的趋势 ， 倾角 5 0 ～ 8 0 。 。 开采实践表明， 矿石从中等稳 固到不稳 固， 局部易沿三角节理冒落 ， 上盘花岗闪长斑 岩蚀变较甚 ， 呈小块 自然冒落 ， 很不稳固， 下 盘大理岩中等以上稳固。 2 北缘矿体采矿方法演变 1 9 7 2年原设计推荐丰山铜矿北缘矿体 [ 第一作者简介] 陈金育， 男 ． 太冶有色金属公司 丰 山铜矿 副 总工 程师 。 采用水平分层尾砂和胶结充填采矿法 ， 即矿 柱胶结充填 ， 矿房尾砂充填的两步骤 回采方 法。O m中段 1 5 ～1 7 勘探线共采 9 个矿块。 1 9 8 5 年 在 一5 0 m 中段 改用 了水平 分层 点 条 柱尾砂充填采矿法 ， 在 1 5 ～1 7 勘探线 完成了 8 个矿块的采矿任务。生产实践表明 水平分层尾砂和胶结充填采矿法 ， 结构参数 比较适中， 基本上能保证作业安全 ， 但工艺较 复杂 ， 矿块生产能力较低 ， 只有 5 0 g d左右 ， 成本较高， 水平分层点 条 柱尾砂充填法 ， 生 产工艺较简单但需要留的矿柱较多 ， 损失率 高达 2 0 ％--3 0 ％， 贫化率 7 ％～1 0 ％， 加之有 的采场矿体三角节理 比较发育 ， 片帮 冒顶时 有发生， 回采作业安全性差。 鉴于上述情况 ， 寻找一种适应于丰 山铜 矿北缘矿体品位偏低 、 价值不高 、 矿岩条件不 够稳固的难采矿体的采矿方 法是很有 必要 的． 因此进行 了可行性研究。确定对于厚度 小于 6 m的矿体推荐采用机械化水平分层充 填法． 6 m以上的矿体则为分段留矿嗣后充填 1 1 { 维普资讯 第 2期 陈金育等 丰山铜矿北缘矿体 的开采 9 法 ， 并对 分段 留矿嗣后充 填法进行 攻关试验 。 其试验 内容 主要包 括试 验矿 块地 点 的选择 、 采准切 割工 作 、 上盘加 固、 回采 工作 、 胶 结 充 填等 。 试验矿块 选定 在 一1 0 0 m 中段 1 6～1 5 勘探线范围内， 该矿段厚度较大， 采用垂直走 向布置 ， 矿房矿柱长为矿体厚度即 2 1 ． 3 m， 矿 房宽 1 0 m， 矿柱宽 6 m， 分段高 1 2 5 m， 共三个 分段， 用平底堑淘斜穿铲运机 出矿的底部结 构 ， 采切工程布置见 图 1 。 一一 u m 七 二_ _ 二 _ 二二二二二 吐二 二二 L 一、 ～ I L 图 1 采切 工 程布 置 图 采准切割工程的布置 ， 由于 一1 5 0 m中段 运输系统 在试 验 期 内 不 能 形 成 ， 为 适 应 一 1 0 0 m 中段装矿需要 ， 将无 轨出矿水平提 高 一 个分段 ， 即从 一1 0 0 m提 至 一8 7 ． 5 m 标高 ， 在试验采场的东西两侧各掘一运输联络道与 脉外运输平巷相连 ， 然后在矿体 中沿走向掘 进两条出矿巷道 ， 构成出矿运输系统。在采 场底部 一s 7 ． 5 m 分别沿矿柱和矿房长轴掘 一 堑沟平巷， 由此沿矿体下盘边界线 向上分 别掘进矿房和矿柱的切割天井与上 中段充填 通风联络道相通 。同时 ， 在 矿 房 中离 上盘 边 界约 3 m沿倾斜 向上 开掘一人 行通 风天井 至 一 5 0 m 中段 ， 并 经 由该 天井分 别 掘进 各分 段 凿岩横巷 。在各分段凿岩横巷 中平行 下盘边 界开掘切割横 巷 ， 在切 割平巷 内 向上 钻 凿平 行中深孔 ， 以切割天井为 自由面全高分次爆 破形成切割槽 。 回采工作是 先采 两个矿 柱 ， 随之 用尾 砂 胶结充填 ， 经养护后再全 阶段一次回采矿房， 回采 由下盘 向上盘 后退 式 回采 ， 使 上盘 最后 暴露 ， 每次崩落矿石大部分 留下， 以临时支护 采场的暴露面 。凿岩爆破利用矿 山现 有设 备 YGZ一9 0型钻机 ， 配 TJ 一2 5型钻架 ， 在各 分 段凿 岩横巷 中钻凿 5 5～7 0 n n n上 向扇形 中 深孔 ， 孔径 6 5 n n n ， 孔底距 2 ． 6 m， 排距 1 ～ 2 m， 孔深 4 ～1 5 m。采用硝铵炸药、 装药器装 药 ， 毫秒微差雷管和导爆管与导爆索非 电导 爆系统起 爆， 每次爆破 两排。出矿 是使用 WJ 一1 ． 5 D电动铲运机在 采场底 部出矿 。 东西 两矿柱共 采出矿石 量 3 ． 5万 t ， 从 回 采实践中得出， 这种方法在巷道中凿岩、 爆破 和出矿 ， 安全性较好 ； 中深孔凿岩、 装药器装 药 、 铲运机底部出矿， 效率高。但 当矿体较薄 时， 万吨采切比较大。尾砂胶结充填时， 各分 段堵墙 困难 ， 采场脱水困难 ， 水泥浆离析严重 等 缺点 。 3 试验采场上盘长锚索加固 采用预加固原理， 即在采场回采前 采场 顶 板暴露前 ， 在凿岩巷道 内对上盘 岩体 进行 预加固， 其主要作用是将岩体位移限制在小 值 ， 维持其原来的内聚力和摩擦角， 使岩体成 为“ 自身支护” 。上盘加固的方式 以长锚索预 加固为主， 同时配合试验预注浆技术 。并在 上盘边界留 3 m左右厚的矿石护壁。长锚索 加固重点部位主要是在 2 、 3分段。其加 固参 数为 钻 孔 直 径 8 0 n n n ， 倾 角 3 O ～7 0 。 ， 长 度 维普资讯 1 0 有色矿山 2 0 0 0年 9 4 ～1 5 9 m， 排距3 m， 每排 4 个 ， 锚索为7 口 5 钢纹线 ， 注浆水灰 比为 0 ． 4 ， 矿石护壁平均厚 度 3 m。在 一6 2 ． 5 、 一 7 5 、 一8 7 ． 5 m三个分段 共安装 长 锚索 注浆 4 2个 孔 ， 安装 总长 度 6 8 1 m。根据放 矿后实际观察 ， 长锚索 与矿 石 护壁共同加固上盘花岗闪长斑岩是行之有效 的。 4采 空 区处 理 在采场大量放矿结束后 ， 进行嗣后充填 ， 利用矿山现有立式砂仓尾砂胶结充填系统进 行充填。其中矿柱为尾砂胶结充填， 灰砂 比 为 1 8 ， 矿房为 0 ． 0 7 4 ra m 的分级尾砂充填。 矿柱或矿房都要先充填一层厚度不少于 5 m， 灰砂 比为 1 5的具有较高强度的胶结充填 料。东矿柱已用尾砂胶结充填完毕， 西矿柱 一 8 7 ． 5 ～一6 2 5 m水平也用尾砂胶结充填 ， 虽然可行 ， 但不理想， 主要是采场脱水困难 ， 水泥浆离析严重 ， 充填体强度不均匀等。为 改变这一状况 ， 决定采用全尾单管胶固充填 工艺来充填西矿柱的剩余空闽， 即 一6 2 ． 5 ～ 一 5 0 m水平之间的空间。全尾单管胶固充填 使用全水胶固料作为胶凝剂 ， 全尾砂或分级 尾砂作为充填骨料 ， 在地表充填站制成充填 料浆后经单管路 自流进人井下采场 ， 进人采 场后不需要脱水 ， 在预定的时间内即可凝固。 5 全尾 充填材料 全水胶固料是一种新型充填胶 固材料 ， 它不同于一般的高水材料 ， 该材料不分甲、 乙 料， 为一种 胶凝材 料。其 主要化 学成 分为 O 占 3 5 ％ ～ 7 0 ％ ， S i 占 1 O ％ ～ 2 0 ％， s 0 占 1 O ％-2 5 ％， A 1 2 o 占 1 5 ％--3 5 ％。 全水胶 固料的生产原料主要为含铝高的 水泥熟料、 硬石膏、 生石灰及少量溶加剂。 充填骨料为丰山铜矿选厂分级尾砂。尾 砂的物理性 能 比 重 2 7 t ／ m ， 松 散 容 重 为 1 ． 7 t ／ m ， 平均粒度为 0 0 7 8 m m， 其尾砂粒度 较细 。 充填料浆的水主要来 自选J - 的尾砂浆。 通常 经过砂 仓 放 出的矿 浆 是 已含 有 3 0 ％ ～ 4 5 ％的水， 配制充填料浆时只需再加人少量 矿区工业用水 ， 即可达到充填料浆 的浓度要 求 。 充填体 的物理力学性 质主要 由全水胶 固 料性能， 充填材料 尾砂、 全水胶 固料、 水 的 配比及搅拌养护条件决定。试验了灰浆 比， 砂浆浓度与充填体强度的关系， 灰浆 比及砂 浆 浓度与初 凝时间关 系， 见表 1 、 表 2 、 表 3 。 表 l 充填体强度与灰浆比关系 注 ①砂浆浓度为砂浆重量浓度； ②灰浆 比为全水腔 固 料与尾砂浆的重量比； 0试验承温2 3 C， 室温 2 4 C。 表 2 砂浆津度与充填体强度关 系 表 3 灰 浆 比及 砂 浆浓度 与初 凝 时 间关 系 6 全尾单管胶固充填 全尾单管胶固充填工艺系统， 包括充填 料浆的制备系统 ， 单管路 自流输送 系统 和通 讯联络设施。全水胶固料与全尾砂浆在地表 充填站按 给定 的配比进人搅拌桶 内混合搅 拌 ， 搅拌均匀后形成一种悬浮液 ， 由搅拌桶放 出， 单管路 自流输送到井下采场。充填料浆 的制备与输送为单套系统。 维普资讯 第 2期 胨 金育 等 丰 山铜 矿北 缘矿 体 的开采 1 1 制浆系统工艺 流程为 选矿厂全尾砂 全水胶固料 砂泵房 水泥散装罐车 5 0 0 立式砂仓 水泥仓 造浆系统 双螺旋给料机 流量 及浓 度控制 系统冲量 流量计 V 搅拌桶 经计量后的全水胶固料和尾砂砂浆进入 搅拌桶混合 ， 通过充填钻孔 自流输送 至井下 采场。即采 用单管 自流输送 系统， 管路 为 D g l 0 0 充填管。 通过对全水胶 固料及尾砂浆的大量室内 研究工作 ， 对全水胶 固充填料浆从物化性质 到其凝结机理特性有 了比较充分的认识， 并 掌握了一套在现场充填中切实可行的配比设 计方法。充填中设计的全水胶固料与尾砂浆 配比分别为 1 6 、 1 8和 1 1 2 ， 正常情况设计 选用灰浆比为 1 8 ～1 1 0 ， 在砂浆浓度较高、 放砂制浆系统运行稳定 良好 ， 且一次充填时 间较长时 ， 可以根据现场情况适当减少用灰 量 ， 采用 1 1 2的灰浆 比。充填设计浓度为 5 5 ％～7 0 ％， 放砂浓度应不低于 5 0 ％， 不高 于 6 5 ％。正 常充 填 过 程 中 流 量 为 5 0～ 5 5 ／ h ， 放砂浓度 5 2 ％～5 7 ％， 根据相应 配 比， 下灰量为 8 --1 1 t ／ h 。 6． 1 采 场充填 在 一1 0 0 m 中段北缘 1 5 ～1 6线试验矿西 矿柱中进行充填。试验矿块采矿方法为分段 留矿嗣后充填法 ， 分段高度 1 2 ． 5 m， 矿柱设计 宽度 为 6 m， 实际为 6 -8 m， 长度 2 0 m。 西矿 柱 一8 7 ． 5 - 一6 2 5 m 已用尾砂胶结 充填完毕 ， 全尾单管 胶 固 充 填 在 一 6 2 5 ～ 一 5 0 m进行。充填前 用清水 冲洗管路， 充填 时砂浆浓度慢慢增大， 约 5 ～1 0分钟后浓度 稳定在 5 5 ％左右 ， 直至充填结束。停机前用 清水冲洗管路 5 -1 0分钟。单位体积采空区 胶固料的使用量为 1 4 8 ． 9 k g ／ m ， 充填平均浓 度为 5 4 ． 3 2％， 流量 为 4 5 --8 3 ／ h 。 6 ． 2 全尾胶 固充填效 益 全水胶 固单管充填与水泥胶结 充填相 比， 胶凝材料在单位充填体 的成本有所降低。 ， 、 托咬固充填单体材料消耗如下 当灰浆 比 为 1 6时， 胶 固料为 2 4 9 ． 7 k g ／ m ， 1 8时为 1 9 1 ． 3 k g ／ ， 1 1 0 时为 1 5 5 ． 5 k n f。 根据采矿方法要求选用充填体中全水胶 固料与尾砂配 比为 1 8 ～1 1 0 ， 在充填体强 度要求下需要使用水泥胶结充 填 灰 砂 比 为 1 5时 ， 水泥消耗为 3 0 9 k 。 本次试验的 一1 0 0 m中段 1 5 ～1 6线两矿 柱充填全水胶 固 料 的 实 际 单 耗 为 1 4 8 ． 9 k g ／ m3 ， 全水胶 固料成本为 7 7 ． 4元／ m 3 ， 成本 下降 3 1 ． 2 0 元／ m 3 。 采用全尾单管胶固充填工艺不仅单位材 料费用有所下降， 而且在料浆达到设计浓度 时， 不需要排水 ， 而用水泥胶结充 填， 充填料 浆的大部分水必须排 出采场， 才能形成 一定 强度的充填体 ， 因此全水胶固充填 同水泥胶 结充填相比节省了排水费用。 该工艺的应用 ， 采场不需要脱水 ， 彻底解 决了过去因为排水而造成的细粒充填骨料及 部分水泥随水排 出对巷道及水仓造成 的枵 染 ， 改善了井下作业条件 ， 并减少了巷道及水 仓清理工作。 7 结语 1 丰山铜矿北缘矿块分段留矿 嗣后充 填采矿法在巷道中凿岩、 爆破、 出矿 ， 比在暴 露面较大的水平分层充填法采场中作业安全 性好 ； 采用中深孔凿岩、 装药器装药、 铲运机 在底部出矿道中出矿 比浅孔凿岩、 人工装药 和出矿效率高得多 ； 当矿体厚度较大时万吨 采切比适中， 该法在北缘矿体条件下应 用优 点 明显 。 下 转第 2 7页 维普资讯 第 2期 C． H． Mi t c h e l l 皮克盒矿选冶技术改造 2 7 7 ． 3尾矿处理 尾矿坝 是按 集 中浓密 排 矿设计 ， 由于输 送尾矿 的固体浓 度尽 可能高 全尾 矿输 送 6 2 ％--6 3 ％ ， 泥质尾 矿 5 6 ％ ， 因此坝 内基 本 上是 干的 。尾矿坝矿浆 中的水在干燥 的气 体 条件下蒸发 ， 没有蒸发 的水透过过滤墙 渗人 贮水区 尾矿径流坝 。径流坝有足够的容积 以抵御百年一遇的洪水。 随着矿 山的开采 ， 尾 矿 坝 的建设 可分 几 期扩建 ， 第一期扩建包括一堵新过滤墙 ， 重新 构筑几 个砂土堆及重新安装几条径流排水 管， 扩建后的库容积可使用到 2 0 0 1 年 ， 然后 进行第二期扩建 。 8结论 投产后一年将初始流程 重选 一铜、 铅 、 锌浮选 一炭浸 进行 了改造 以减少金在铅精 矿及 锌精 矿 中的分 布率 ， 改造 的方法 是在 浮 选铅及浮选锌 之前 在炭 浸 回路 中 回收金 重 选 一铜浮选 一炭浸 一铅锌浮选 。 选冶厂设计处理 量 每年 4 5万 t ， 最 大处 理量 6 0万 t 。白投产以来 ， 处理量从 4 5万 t 开始每年稳步增长 ， 1 9 9 7年达 到 6 o万 t 处理 量。在没有降低金的回收率及加大投资的’晴 况下 ， 矿石处 理量 已得 到增 长 。通过 几项 主 要改造， 例如尼尔森 自动排料选矿机的采用， 往炭浸作业 中充氧等等， 已使金 回收率保持 了较高水平。 王 夕亭译 张新 宽校 上接第 1 1页 2 长锚索与矿石护壁加固上盘风化花 尾砂胶结充填存在着堵墙困难 、 滤水困难、 水 岗闳长斑岩是行之有效的。 泥浆离析严重等问题 ， 并且成本低 ， 取得了好 3 采用全水胶固充填工艺， 克服了嗣后 的效果。 作者 林木 维普资讯