获各琦铜矿安全与强化开采综合技术研究.pdf

中图分类号翌垒兰 U D C 笸兰苎 硕士学位论文 学校代码么尘皇 密级 牛 获各琦铜矿安全与强化开采 综合技术研究 I 也S E A R C HO NT H E 烈T E G R A T E DM I N N G T E C H N O L O G YF O R H U O G E Q IC O P P E R ⅥT H S A F E T YA N DST R E N G T H 口巳N I N G 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 副指导教师 林卫星 矿业工程 采矿工程 资源与安全工程学院 赵国彦教授 宋嘉栋教授级高工 论文答辩日期皇坐』L 掣一 答辩委员会主 中南大学 2 0 13 年11 月 万方数据 学位论文原创性声明 【Iil1 1 1 11M I I I II l U l l U l I l l1 1 1 1 1 1 1I Il Y 2 6 8 7 3 6 5 本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 作者签名盥丝坠日期2 生年旦月上日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学 位论文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。 保密论文待解密后适应本声明。 作者签名鼍遂兰 圣导师签 日期避年幽上日 万方数据 硕士学位论文摘要 获各琦铜矿安全与强化开采综合技术研究 摘要获各琦铜矿是一个以铜为主的特大型多金属矿山是我国西部地 区重要的铜工业原料生产基地，目前已成为我国深井充填法开采规模 最大的金属矿之一。获各琦铜矿地质条件复杂，开采难度大，拥有自 身的特点，国内外没有成熟的采矿方法可以借鉴。由于长期采用不适 应矿山的采矿方法，导致矿山开采混乱，贫化和损失较高，生产安全 性低，浪费了大量资源，不能达到生产目标。 本文旨在研究一套适合获各琦铜矿的采矿方法，可以明确矿山开 采顺序，降低开采过程中的开采贫化损失，提高作业的安全性，使矿 山顺利地达到预期的生产能力。主要研究了以下几方面内容 1 通过查阅文献和资料，获得国内外相似矿山条件使用的采矿 方法及矿房布置参数，对采矿方法的研究现状以及工程实例进行了分 析。调查分析了获各琦铜矿的主要开采技术难点。 2 对获各琦铜矿现有的采矿方法进行了调研与分析，获得矿山 现有采矿方法工艺的结构参数、技术经济指标以及开采现状。分析了 获各琦铜矿现有采矿方法在设计、开采以及施工方面存在的问题。 3 通过查阅相关资料和现场调研，获得了获各琦铜矿的矿区及 矿床的地质情况，并对矿床的开采技术条件进行了评述和分析。 4 确定了获各琦铜矿开采技术总体方案，通过对采矿方法在技 术、经济以及安全等方面的初选和对比，最终确定了获各琦铜矿的采 矿方法以及结构参数，并明确了矿山开采的顺序。 5 在试验采场进行了回采试验和充填工业试验，获得了良好效 果，分析了中段的生产能力并选定了配套的采矿设备。 关键词多金属铜矿；安全高效；采矿方法；工业试验 分类号T D 8 5 2 I I 万方数据 硕士学位论文 A B S T R A C T R E S E A R C H O NT H EI N T E G R A T E DM I N I N G T E C H N O L O G YF O R H U O G E Q IC O P P E RW I T H S A F E T YA N DS T R E N G T H E N I N G A b s t r a c t H u o g e q iC o p p e rw h i c hi s al a r g em u l t i m e t a lm i n eb a s e do n c o p p e ri sa ni m p o r t a n ti n d u s t r i a lr a wm a t e r i a lp r o d u c t i o nb a s e so fc o p p e r i nw e s t e r nc h i n a ，a n dh a sb e c o m eo n eo ft h el a r g e s tm e t a lo r em i n e sw i t h d e e pf i l l i n gm e t h o dn o w a d a y s ．H u o g e q iC o p p e rw i t hc o m p l e xg e o l o g i c a l c o n d i t i o n sm i n e sd i f f i c u l t l y , a n dh a si t so w nc h a r a c t e r i s t i c s ．T h e r ei sn o m a t u r em i n i n gm e t h o d sa th o m ea n da b r o a dC a nb el e a r n ．B e c a u s et h e m i n i n gm e t h o d st h a tu s e sl o n g - t e r mi sn o ts u i t e dt om i n e ，r e s u l t i n gi n m i n i n gc o n f u s i o n ，h i 曲p r o d u c t i o no fd i l u t i o na n dl o s s ，l o ws e c u r i t y , w a s t i n gal o to f r e s o u r c e sa n dn o t r e a c h i n gp r o d u c t i o ng o a l s ． T h i sp a p e ra i m st os t u d yam e t h o dw h i c hi ss u i t a b l eH u o g e q ic o p p e r m i n i n g ．U s i n gt h i sm e t h o d ，y o uc a nm a k et h em i n i n gs e q u e n c e ，r e d u c et h e d i l u t i o na n dl o s so fm i n i n gp r o c e s s ，i m p r o v eo p e r a t i o n a ls a f e t y , a c h i e v e t h ed e s i r e dp r o d u c t i o nc a p a c i t ys u c c e s s f u l l y ．M a i n l ys t u d ya s p e c t sa r et h e f o l l o w i n g 1 A c c e s st ol i t e r a t u r e ，t h i sp a p e rg o tt h em i n i n gm e t h o d sa n d p a r a m e t e r so ft h em i n e sw h i c ha r es i m i l a rt oH u o g e q iC o p p e r , a n da n a l y z e t h em i n i n gm e t h o d sa n de n g i n e e r i n ge x a m p l e s ．B e s i d e si n v e s t i g a t ea n d a n a l y z et h em a j o rm i n i n g m i n i n gt e c h n i c a ld i f f i c u l t i e so fH u o g e q iC o p p e r ． 2 I n v e s t i g a t e a n da n a l y z et h e m i n i n gm e t h o dw h i c hH u o g e q i C o p p e ri su s i n gn o w , t h i sp a p e rg o tt h ee x i s t i n gm i n i n gm e t h o d ，m i n i n g p a r a m e t e r s ，t e c h n i c a la n de c o n o m i ci n d i c a t o r sa sw e l la st h es t a t u so f e x p l o i t a t i o n ．A n a l y s i st h es h o r t c o m i n g so f t h ee x i s t i n gm i n i n gm e t h o d si n t h ed e s i g n ，m i n i n ga n dc o n s t r u c t i o n ． 3 T h r o u g ha c c e s st or e l e v a n ti n f o r m a t i o na n do n s i t ei n v e s t i g a t i o n ， t h i sp a p e ro b t a i n e dt h eg e o l o g i c a ls i t u a t i o n so fo r ed e p o s i t s ，a n da n a l y z e d t h em i n i n gt e c h n i c a lc o n d i t i o n so fo r ed e p o s i t s ． 4 T h i sp a p e rd e t e r m i n et h em i n i n gt e c h n o l o g yp r o g r a mo fH u o g e q i C o p p e r ．T h r o u g hc o m p a r et h et e c h n i c a l ，e c o n o m i ca n ds a f e t yo ft h e m i n i n gm e t h o d s ，a n du l t i m a t e l yd e t e r m i n em i n i n gm e t h o d sa n ds t r u c t u r a l p a r a m e t e r so fH u o g e q iC o p p e r , a n dc l e a r l yt h em i n i n gs e q u e n c e ． I I I 万方数据 硕士学位论文 A B S T R A C T 5 W ．ec a r r i e do u t t h em i n i n gt e s ta n df i l l i n gi n d u s t r i a lt e s ti nt h et e s t s t o p e ，a n dg e tg o o dr e s u l t s ．T h r o u g ha n a l y z et h ep r o d u c t i o nc a p a c i t yo f t h e m i d d l es t o p e ，t h i sp a p e rs e l e c t e da n c i l l a r ym i n i n ge q u i p m e n tf o rH u o g e q i C o p p e r ． K e y w o r d P o l y m e t a l l i cc o p p e r ；s a f e a n d e f f i c i e n t ；m i n i n gm e t h o d s ； i n d u s t r i a lt e s t C l a s s i f i c a t i o n T D 8 5 2 I V 万方数据 硕士学位论文目录 目录 1 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 论文研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．2 国内外研究现状及工程实例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．1 无底柱分段崩落法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．2 阶段充填采矿法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．2 ．3 上向水平分层充填采矿法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．2 。4 下向分层进路充填采矿法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．3 论文研究目的及内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 0 1 ．4 矿山开采主要技术难点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 2 矿山现有采矿方法调研⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．1 矿山现有采矿方法评述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 2 2 ．1 ．1 现有采矿方法设计依据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．1 ．2 现有采矿方法采场布置及矿块构成要素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 2 ．1 ．3 浅孔留矿法设计工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 2 ．1 ．4 分段空场法设计工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 2 ．1 ．5 现有采矿方法主要技术经济指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．1 ．6 实际采用的采矿方法及开采现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．2 矿山现有采矿方法存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．16 2 ．2 ．1 采矿方法选择依据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 ．2 ．2 采场布置形式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 2 ．2 ．3 采场结构参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 2 ．2 ．4 矿山开采的损失和贫化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 2 ．2 ．5 现场施工问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 2 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 3 矿体开采技术条件调查分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．1 矿区地理位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 3 ．2 矿区及矿床地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 3 ．2 ．1 矿区地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．2 ．2 矿床地质条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 万方数据 硕士学位论文目录 3 ．3 矿床开采技术条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 3 ．3 ．1 水文地质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 3 ．3 ．2 工程地质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 3 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 4 4 开采总体方案及采矿方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．1 开采总体方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 5 4 ．1 ．1 开采技术方案选择的原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．1 ．2 开采技术总体方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．2 采矿方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 6 4 ．2 ．1 采矿方法选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 4 ．2 ．2 采矿方法确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 8 4 ．3 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 4 5 试验采场回采和充填工业试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 5 ．1 概j 苤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 5 5 ．2 采区斜坡道布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 5 5 ．39 0 1 试验采场充填采矿法回采工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 5 ．3 ．1 采准工程布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 5 ．3 ．2 回采工艺及通风⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 8 5 ．3 ．3 采场充填工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 0 5 ．4 分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法回采工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 5 ．4 ．1 采准工程布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 5 ．4 ．2 回采工艺及通风⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 2 5 ．4 ．3 采场充填工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 3 5 ．5 中段生产能力及采矿设备选定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 4 5 ．5 ．1 中段生产能力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 4 5 ．5 ．2 采矿设备配套⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 5 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 7 6 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 8 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 9 攻读硕士学位期间主要的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 4 致{ 射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 4 万方数据 硕士学位论文 1 绪论 1 绪论 1 ．1 论文研究背景 巴彦淖尔西部铜业有限公司为西部矿业股份有限公司全资子公司，位于内蒙 古巴彦淖尔市乌拉特后旗境内狼山山脉中段北麓。其所属的获各琦铜矿是一个以 铜为主的特大型多金属矿山，是我国西部地区重要的铜工业原料生产基地，目前 已成为我国深井充填法开采规模最大的金属矿之一。 矿区共有三个矿床一号矿床是以铜为主的多金属矿床，二、三号矿床是以 铁为主的多金属矿床。一号矿床内初步探明5 9 个矿体，其中具有工业利用价值的 主要有C uI 、C u I I 、C u V 、C u V I 四个铜矿体、P b ．1 、P b ．3 等铅锌矿体和F e ．1 等 铁矿体。 C uI 似层状产出，沿走向长5 0 0 ～6 0 0 m ，向下延伸倾角5 5 0 ～7 4 0 ，平均厚度为 2 7 ．3 4 m ，平均品位1 ．3 8 ％。C u I I 矿体位于C uI 下盘，分布于3 ～1 1 线，矿体产状与 C uI 基本相同，平均倾角7 1 0 ，平均厚度约1 6 m ，平均品位0 ．5 ％。P b ．3 矿体矿体 走向长1 4 0 0 m ，平均厚l O m ，倾角3 0 0 ～8 0 0 ，品位P b l ．5 6 ％，Z n l ．7 8 ％。C u V 矿体 分布于1 0 线．2 1 线，似层状产出，倾角6 5 0 “ - 8 0 0 ，走向长约6 0 0 m ，平均厚度1 5 ．2 3 m ， 平均品位1 ．3 9 ％。C u V I 矿体位于C u V 上盘，呈透镜状产出，倾角6 5 0 “ - 7 5 0 ，走向 长约4 0 0 m ，厚度变化较大，1 5 线附近最厚大，向东西逐渐由厚变薄，矿体分支 复合现象多见，平均厚度1 5 ．2 3 m ，品位1 ．0 3 ％。P b ．1 矿体走向长8 5 0 m ，平均厚1 2 ．5 m ， 倾角7 0 0 ，品位P b l ．2 2 ％，Z n l ．7 8 ％。F e ．1 矿体从1 5 线延至．1 线，达1 0 0 0 m ，向 下延伸2 0 0 m 以上，厚度5 - 2 0 m ，m F e 含量为2 0 ～2 2 ％。 铜矿体产于硅化石英岩中，岩石坚硬、整体稳固，但局部夹杂破碎带，破碎 带厚度l m “ - - 8 m ，破碎带处容易出现冒顶、片帮。铁矿体产于透辉透闪石石英岩 及灰岩内，岩石较完整坚硬稳固。炭质板岩是铅锌矿体主要容矿部位，硅化炭质 板岩完整，较稳固；未硅化稳固性较差。矿体上盘围岩为二云母石英片岩和黑云 母石英片岩，硅化地段比较稳固；未硅化地段岩石十分破碎，松软，遇水膨胀极 不稳固。下盘围岩为千枚岩和黑云母石英片岩，硅化段岩石较完整，坚硬，稳固 性好。未硅化，则强度较低，稳固性差。 矿床采用主、副竖井与斜坡道联合开拓，中央进风两翼回风的两翼对角抽出 式通风系统。矿山铜采矿规模2 0 0 万t ／a ，铅锌1 0 0 万t ／a 。矿山中段高6 0 m ，从最 1 8 1 0 中段一直到底部的1 3 3 0 中段，共9 个中段。矿山1 8 1 0 、1 7 5 0 及1 6 9 0 中段 的C uI 、C u V 、C u V I 均采用留矿法回采；留矿法采场沿走向或垂直走向布置， 万方数据 硕士学位论文 1 绪论 上盘破碎围岩进入采场，切断了崩落矿石的放出通道，导致贫化损失率大，采场 难以回采至顶部，如1 7 5 0 中段7 线、9 线的采场上部2 0 m 矿体未能回采；C u V 、 C u V I 矿体6 0 1 、6 0 3 采场直接报废。由于采准矿量未能回采完毕，严重制约生产能 力，只有通过新开中段来保证备采矿量，使得采掘严重失调，废石量的增加使得 提升压力大，加上通风系统未完善，整个基建生产非常混乱。 获各琦铜矿地质条件较复杂，开采难度大，拥有其自身的特点，国内外尚无 成套成熟技术可借鉴。本文研究旨在解决巴彦淖尔西部铜业有限公司获各琦铜矿 地下开采中存在的多方面技术问题，提高矿山矿石回收率、减少矿石损失与贫化， 使矿山顺利达到预期的生产能力，获得良好的技术经济指标。 1 ．2 国内外研究现状及工程实例 获各琦铜矿C uI 、C u V 、C u V I 矿体形态为层状、似层状与透镜状，倾角为 6 0 0 ～8 0 0 ，厚度为5 “ 、一 6 5 m ，地表允许崩落，水文地质简单。国内外对于该类矿体 地下开采常用的采矿方法有无底柱分段崩落法【l ‘5 J 、阶段自然崩落法【6 。9 J 、有底柱分 段崩落法[ 1 0 - 1 2 】、空场采矿法[ 1 3 ‘1 卅等。其中，对矿岩稳固性差或局部有破碎带，以 及贵重金属矿体的开采技术条件，也有采用空场嗣后充填采矿法【1 5 。2 Ⅲ、上向分层 充填采矿法【2 1 。2 8 1 以及下向进路充填采矿法[ 2 9 。4 1 。 1 ．2 ．1 无底柱分段崩落法 这种采矿方法不分矿房矿柱，不留保护出矿巷道的底柱，按一定高度划分分 段，在同一分段内按一定间距布置进路，在进路内凿岩强制崩落矿石，覆盖岩石下 出矿【l ’3 】。适应于开采中等价值以下，并允许一定的损失贫化的急倾斜厚矿体或缓 倾斜极厚矿体。要求地表允许塌落，矿体上部无较大水体和流砂，矿石稳固或中 等稳固，不会结块自燃，围岩或覆盖层不会提前混入矿石中【4 】。 采矿方法结构简单，灵活性大，不需留矿柱；采切比小；回采工艺简单，便 于实现采掘综合机械化；在巷道中作业安全；劳动生产率高；矿块生产能力大； 在允许贫化率较大的情况下，可获得较好的回收率【5 】。在覆盖岩下放矿，损失贫 化率高；在独头巷道内作业，通风条件差；大中型设备维护维修工作量大。 1 程潮铁矿[ 3 5 - 3 6 J 程潮铁矿主要为磁铁矿，矿体平均含夹石率1 8 “ “ 2 2 ％。主要开采东区2 号矿 体．8 0 m 以上部分，已开采部分矿体走向长度2 5 0 m ，平均厚度4 0 m ，平均倾角4 6 0 ， 矿体形态变化大，有分枝复合现象，呈北厚南薄不规则的透镜体。 开采的矿石以粉矿与碎矿为主，夹石较多，节理发育，矿石结构松散，孔隙 度大，稳固性差，f - 2 “ - - 6 ，体重3 ．7 5 x 1 0 3 k g ／m 3 。上盘围岩以花岗岩为主，f 9 ～ 万方数据 硕士学位论文l 绪论 1 3 ，大理岩次之，f 9 ～1 0 ，矽卡岩f - 1 0 , - 一1 2 ，石膏f - 6 - ～8 。下盘围岩也以花岗岩 为主，f - 1 3 “ ～1 5 ，矽卡岩f - 1 0 “ - - 1 2 ，石英长石斑岩次之，f - 1 5 “ - - 2 0 ；围岩稳固性 比矿石好，但矿岩以矽卡岩为接触带，有较发育的节理裂隙，疏松易碎，稳固性 兰[ 1 】 Z L O 该矿采用了无底柱分段崩落法。7 0 m 一个阶段，分段高度8 ～1 4 m ，进路间距 1 0 m ，矿块长度4 0 - - - ，5 0 m ，回采进路垂直走向布置。凿岩采用C Z Z ．7 0 0 型和 S i m b a - 11 R 凿岩台车，配Y G ．8 0 和Y G ．6 5 、Y G ．1 0 0 以及B B C ．1 2 0 F 重型导轨式凿 岩机凿岩。 采场生产能力3 1 5 t ／d ，铲运机效率1 3 0 “ - 1 4 0 t ／台班；凿岩效率3 0 ．8 m ／台班；采 准比7 ．7 ～1 0 ．8 m ／k t ；矿石损失率3 8 ～5 0 ％；矿石贫化率1 7 ．7 8 “ 2 0 ．2 6 ％。 2 加拿大克莱蒙铜矿【4 1 该矿体为急倾斜，主矿体厚度为4 5 m ，走向长2 4 0 m ，延深6 0 0 多米。矿石有 黄铜矿、磁铁矿、镜铁矿等，铜矿石品位1 ．7 6 ％，地质储量为1 7 0 0 0 K t 以上。矿 体有裂隙断层影响，开采时需要支护。围岩为硬砂岩、安山岩和闪长岩等，裂隙 和节理发育，严重的角砾岩化，很不稳固。 该矿采用无底柱分段崩落采矿法。采用该法全部为柴油无轨运输。分段高度 9 ．5 m ，回采平巷断面为4 m x 3 m ，间柱宽度为7 m ，回采平巷水平间距为1l m ，边 孔倾角为7 4 0 。采场垂直走向布置，各水平之间以最大斜率为2 0 ％的斜坡道联通， 全部运输平巷和斜坡道都掘在围岩中，巷道断面形状为拱顶，高为3 ．6 米，宽为 4 ．0 米，所有巷道均采用光爆锚喷支护。在回采巷道末端掘进1 5 m 高的切割天井 并分段爆破形成切割槽。回采使用扇形深孔凿岩台车，孔径5 1 m m ，炮孔抵抗线 1 ．0 5 m ，炮孔倾角8 0 0 ，扇形孔每组1 0 - - 一1 2 孔。炸药使用福赛特炸药，药卷规格为 1 p 3 8m m x 4 0 0 m m ，每次爆破两排扇形深孔。爆下矿石用铲运机卸入溜矿井中。 3 浙江漓渚铁矿【l 圳 漓渚铁矿采用无底柱分段崩落采矿法 略述 和高端壁无底柱分段崩落采矿 法。后者是前者的变形方案，它是在典型的方案基础上发展起来的，其特点是分 段凿岩，上下分段同排炮孔一次爆破，阶段放矿，端部出矿，放矿高度大，上部 各分段可作为凿岩爆破和进回风用，下部一个分段除作为凿岩爆破和进风外，兼 作出矿水哦。如果，爆破后矿岩透气性好，上下分段的进路可以构成爆堆通风系 统，则在进路中为贯穿风流通风。 漓渚铁矿由东西两个大致平行的矿带组成，矿带走向长6 k m ，宽0 ．5 ～1 ．5 k m ， 两矿带的间距为5 0 0 “ ～1 0 0 0 m 。矿区水文地质类型为简单，中等和复杂三种。漓渚 铁矿东矿东仁1 2 勘探线间长3 0 0 m 的矿体，采用高端壁无底柱分段崩落法。矿 体平均厚度6 0 m ，最大1 0 0 余m ，倾角5 5 0 “ - 7 5 0 。矿石以贫磁铁矿为主，并还有 万方数据 硕士学位论文1 绪论 较多的石榴子石，矿石坚硬，f - 1 2 ，稳固。矿体中含有矽卡岩夹层，一般厚2 ～3 m ， 个别达5 ～1 5 m 。矿体顶板为白云质粉砂岩，受热力变质后的石英砂岩，f - 1 2 ，坚 硬，节理发育，易碎，靠近地表的砂岩风化严重，呈砂粒状。矿体底板为角岩， 稳固性好，8 0 m 水平以上才有露天开采，两盘岩石已崩落，形成2 0 m 厚的矿岩覆 芏邑 r r n 力譬。 矿块划分以溜井为界，一般沿走向长5 0 m 布置一条溜矿井，担负5 条进路的 溜矿任务，每个溜井放矿量2 0 - - - 4 0 万t 。矿体厚大时，在矿石中增加增加一条运 输联络道，每隔5 0 m 相应布置一溜矿井，以缩短运距。将原无底柱分段崩落法 l O l O m 的典型方案布置的两个分段合并为一个较高的回采分段，每个回采分段分 为上下两层，上分层布置凿岩回风进路，下分层布置凿岩出矿进路，上下两层进 路相互对应，并在空间呈双进路菱形布置；分层凿岩，一段出矿。回采顺序至上 而下，从顶盘往底盘，从东翼往西翼推进【3 7 】。矿块内进路齐头退采。 与原无底柱分段崩落法比较，由于上分层凿岩回风进路断面减小，节省了采 切费用，炸药消耗量较低，节省了爆破费用。采用高端壁无底柱分段崩落采矿法 后，提高了回收率，降低了贫化率，矿石的损失贫化率在1 5 ％～1 7 ％。 1 ．2 ．2 阶段充填采矿法 阶段充填采矿法包括分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法 简称分段空场嗣后 充填采矿法 、阶段凿岩阶段出矿的嗣后充填采矿法和阶段大直径深孔崩矿嗣后 充填采矿法。将矿体划分矿块后，再划分矿房矿柱，先采矿房，矿房采完后一次 充填，等充填体强度达到要求后回采矿柱，出完矿石后一次充填【1 2 。1 3 J 。 阶段充填采矿法具有空场采矿法的采场生产能力大、劳动生产率高和其他充 填采矿法的矿石贫化损失率低、能保护地表、控制地压等特点，因为是嗣后充填， 可以在矿山充填系统未建成之前将一部分矿石采出来【3 1 1 。 1 ．2 ．2 ．1 分段空场嗣后充填采矿法 1 白银有色公司深部铜矿【1 3 J 白银有色金属公司深部铜矿是露天矿闭坑后转入地下开采的矿山。矿山分为 东、西两个采区，东部采区主要开采对象是富而厚的1 矿体，其金属储量占全矿 的7 2 ％。该矿属黄铁矿型的含铜多金属矿床。矿体赋存于石英角斑凝灰岩中，呈 扁豆状产出，产状较规整，矿体与围岩无明显界线，矿石中等稳固。1 撑矿体走向 长度为3 0 0 m ，平均厚度为4 0 m ，倾角7 0 0 。矿石类型为浸染状矿石为主，块状和 半块状矿石次之。矿体上盘主要为石英角斑凝灰岩和石英角斑岩，下盘为矽化石 英角斑岩，均属于中等稳固。 4 万方数据 硕士学位论文1 绪论 采场垂直走向布置，长度为矿体厚度，一般5 0 , 、, 8 0 m ，矿房宽度为2 0 m ，矿 柱宽度为1 0 m ，底柱高度为1 3 m ，顶柱高度为1 0 m ，阶段高度为6 0 m ，分段高度 为1 4 m [ 38 1 。采场采用脉外斜坡道采准系统，采准工程包括斜坡道，溜矿井、人员 材料井、上下盘沿脉巷道、分段凿岩巷道，凿岩硐室和出矿进路等。 采场回采采用双切割槽形成对崩条件，以满足强化开采的要求。矿房凿岩巷 道靠矿柱一侧每隔9 m 开掘1 个长度为4 ．3 m 的凿岩硐室，从该硐室钻凿的炮孔采 用光面爆破，使采空区边界基本整齐，以利矿柱回采。采用Y G ．8 0 或Y G Z ．9 0 型 钻机凿上向扇型中深孔，炮孔直径6 0 r a m 。落矿爆破采用孔底起爆技术，a p 禾f J 用 布置于孔底的起爆弹自孔底反方向起爆，炮孔排间采用毫秒微差起爆。 表1 ．1 主要技术指标 2 澳大利亚芒特艾矿【5 】 澳大利亚芒特艾矿为一特大型矿床。矿床南北走向长度约4 0 0 0 m ，垂直延深 超过1 7 0 0 m 。分南、北两个区，南区铜矿 11 0 0 矿体 ，北区为银铅锌矿体。矿 山生产能力6 5 0 万t ／a ，其中南区为5 0 0 万妇。 南区1 1 0 0 铜矿赋存于矽化白云岩中，为一特大型盲矿体，矿体顶部距地表 达6 0 0 “ - - 1 0 0 0 m 。矿体走向长度为2 5 0 0 m ，垂直走向延深约3 0 0 m ，厚度为3 0 0 “ ～ 3 7 0 m ，矿石品位C u 3 ％。矿石储量约1 亿吨，矿岩稳固。 1 1 0 0 铜矿采用分段矿房阶段充填法采矿。采场布置沿矿体走向和垂直走向划 分为第一步骤矿房、第二步骤矿房和第三步骤矿房 矿房四面为充填体 ，即按 网格状布置【5 J 。矿房宽度和长度为3 4 “ - - 4 0 m ，目前一般为4 0 m ；采场高度根据矿 体的垂直高度定，一般为8 0 “ - 2 4 0 m m ，分段高4 0 m 。 1 ．2 ．2 ．2 阶段大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法 阶段大直径深孔采矿将矿体划分为矿房矿柱，矿房内没有分段平巷，不在分 段平巷内凿岩或出矿，而把凿岩集中在采场顶部凿岩硐室内进行，阶段分层爆破， 同时回采，然后全阶段一次充填【l6 1 。根据崩矿方式的不同，国内外阶段大直径深 孔采矿通常采用传统的V C R 法分层爆破和阶段侧向崩矿两种形式。 V C R 嗣后充填法是球状药包垂直后腿式采矿法的简称。它是1 9 7 5 年首先在 加拿大国际镍公司列瓦克镍矿的矿柱回采实验成功的【3 9 】。它的主要特点是采用 井下潜孔钻机钻凿 I 1 6 5 m m 下向深孔，用球状药包 长径比 7 0 0 ，走向长度为7 6 0 m ，倾斜延伸4 0 0 “ ～6 0 0 m ，矿 体厚度为1 ．5 ～1 1 4 m ，平均为2 8 m 。矿体上盘为稳固的大理岩，属含水层，且有 岩溶。矿体下盘以角页岩和闪长岩为主，在．4 0 0 m 水平以上以角页岩为主，其稳 固性较差；在．4 0 0 m 水平以下以闪长岩为主，比较稳固。 采场垂直矿体走向布置。采场长度为矿体厚度，一般为3 0 “ ～5 0 m ，矿房宽度 为1 2 “ - 1 5 m ，矿柱宽度为1 5 m 。阶段高单阶段回采时为6 0 m ，两个阶段连采时 为1 2 0 m 。阶段高度为1 2 0 m 时，矿房和矿柱分别按6 0 m 的高度布置凿岩硐室。矿 房凿岩硐室宽度为1 6 ．5 m ，高度为4 m ，在硐室中央留2 m 宽点柱或条柱；矿柱凿 岩硐室宽度为1 3 m ，高度为4 m ，施工时首先开掘4 m 宽，然后向两侧扩帮，并在 紧靠矿房充填体时留不规则的直径为3 m 的矿柱。装矿进路采用单侧或双侧布置 两种形式，进路间距1 0 m ，进路与采场夹角为3 0 0 “ - 4 0 0 。 6 万方数据 硕士学位论文1 绪论 表1 - 3 主要技术经济指标 3 加拿大L e v a c k 镍矿【1 。7 】 加拿大L e v a c k 镍矿3 2 0 0 阶段4 8 0 0 间柱长4 8 m ，宽6 m ，高2 0 “ - - 2 6 m