倾斜中厚矿体受矿方法.pdf

7一f ／ 1 9 9 5 年第 4期 倾斜中厚矿体采矿方法 7 倾斜 中厚矿体采矿方法 戴 克 俭 o 兰州有色情金设计研究院兰州7 3 0 0 0 摘要阐述 了倾 斜 中厚 矿体 各种 采矿 方法 的适 用 奈件 ，主要 回采工 艺，优 缺点 等 。列 出 了 一 些矿 山 的应用 实例 。 一 美 镶 词兰 至 多 地 下 采 矿 法 顿 斜 中 厚矿 体 采 矿 法评 速 倾象 牛 墨 琶 斗 璧 弓 掘 矗 倾斜中厚矿体一般为倾角 3 0 ～5 0 。 ，厚 度 5 ～ 1 5 m 的矿体 。这类矿体 倾角和厚度 处 于中间值 ，对 采场矿石 回采 、放 矿和顶板 管 理都极为不利。由于矿体倾角不陡不缓，采 场矿石既不能利用自重溜放 ，又不能利用高 效 白行设 备装运 。采场顶板较 高 ， 不易检查 ， 顶板维护 作业较繁重 。矿柱 回采较 困难 。采 场设备搬运 ，人员 作业条件差 。从 国 内外矿 山生产实践来看 ，倾斜 中厚矿体采矿方法存 在的问题 有 矿石贫化率和 回采损失率较高 ， 采矿效率低 ，生产成本 高 ，安全条件差 等 倾斜 中厚矿体 在有色 和黑色金属矿 山中 占有相 当大的 比重 。化工 和建材矿 山中也 占 一 定 比例 。为了合理经济地开采倾斜 中厚矿 体 ，充分利用这部分矿产资源 ，国内外一些 矿山对倾斜中厚矿体采矿方法的选择、适用 条件 、回采工艺 、顶板维护和管理等方面 了 取得 了一些成功的经验 。 原稿收到 日期1 9 g 5 0 8 一O 4 。 二 、 适 用 于倾 斜 中厚 矿体 的采矿 方 法 根据矿 床的赋存条件 、矿石与 围岩 的稳 固程度 、矿体形 态及 矿石价值等 因素 ，适用 于倾斜中厚矿体的开采方法主要有留矿全面 法 ，房柱法 底盘漏 斗法 、杆柱房柱法 、中 深孔房柱法 、 爆 力运矿空场法 、分段空场法 和分段 崩落法等 。 I 、留矿 全面法 适 用于矿石和 围岩稳 固～中稳 ，矿体倾 角 3 0 。 ～5 0 。 ，厚度极薄～中厚 。 这 种采矿法的特点是 回采过程 中 ，留矿 石 堆作工作 台。 矿体倾 角 3 0 。 ～5 0 。 ， 矿块 一般 留 间柱 ， 矿体厚度小 于 2 ． 5 m，回采 工作 线沿 逆 倾斜方向推进一次采完；矿体厚度大 于 3 m，需分层 回采 ，先采下分层 ，工作线按 逆 倾斜方向推进 。上分层沿倾斜由上而下压顶 回采 ，也有 白下而上逆 倾斜压顶 回采。倾 角 小于 3 0 啪 中厚矿体需分层回采。下分层可 用普通全面法沿走 向推进 回采 。 以上分层 ， 划 分成条带 ，按条带 由下而 上逆 倾斜 压顶或 由 前 维普资讯 8 甘肃有色金属 1 9 9 5年第 4期 上而下顺倾斜压顶回采。采空区留不规则矿 柱支护顶板 。 留矿全面法矿房 内留有矿 石可临时支 护 顶底板围岩 ， 可不 留矿柱 在留矿堆 上凿岩 ， 提 高效 率和减轻劳动强度 。减少支 护量 ，降 低木材 消耗 。 可快速 回采 ， 缩短 回采周期 。尚 存 在如下问题 矿房 内材料搬运 困难 ；顶板 不稳时 ，易造成贫化 ，增 加矿 石损 失。 2 、杆柱房柱法 1 概 述 适 用于矿石稳 固，顶板 中稳～不稳 ，矿 体厚度在沿走向和倾向有较大变化的中厚矿 体 。一般分成采 区回采 ，采 区之 间留连续 矿 柱 。矿房 由 一 侧向另一侧推进 回采 ，顶板安 装杆柱维护。厚度大 于 3 m 的矿 体分 层 回采 。 回采方 式有前进 式和后退式两种 。 前进式回采是全面拉底 ，再挑顶 。工作 面自下而上逆倾斜推进 ，随挑顶工作面的推 进而后安装锚杆 。这种 回采方式适用 矿体厚 度变化均匀 ，矿石稳固 ，采场无大 断层 和大 破碎带的情 况 后退式回采是先将切割上 山由下而 上扩 至 4 m 宽 ， 再 由上而 下后退式拉底 压顶 落后 于拉底 工作面 4 ～5 m，压顶后在 留矿堆上打 眼安装锚杆 。 这样 可缩 短护 顶层暴露 时问 ， 有 利采场作业安全 。这种 回采方式适 用于厚 度 变化不均 ，断裂 比较发育 的矿体 。 2 湘 西金 矿 锚 杆 护 顶 中潭 孔 房 柱 采 矿 法 湘西金矿矿石稳 固 ， 围岩不稳至 中稳 ， 矿 体倾角 2 O 。 ～ 3 8 ， 网脉状矿体厚度 1 2 m， 采用 锚杆护顶中深孔落矿房柱采矿法。阶段斜长 5 5 6 0 m， 矿房宽 l O m， 矿 壁 2 ～3 m， 不留顶 柱和底柱 。矿房 由上而 下分为两分段 ，分段 切顶和分段 回采 先从顶 部切割天井将第一 分段矿房沿顶切开 ， 高 度 3 m， 用砂 浆锚 杆护 顶 。在下部 由两个切割 天井将底拉开 ，高度 2 ． 5 m。在分段下部开切割槽 。在切割天井 中 用 YG一4 O型凿岩机打上 向扇形中深孔 ，导 爆管 一非电导爆系统微差爆 破 。矿房底部沿 走 向布置电耙道 ，矿房 回采的矿石用 电耙耙 入溜井 ，由中段运输平巷装车运 出。矿房两 侧留 2 ～3 m 矿壁 ， 部分矿壁在 回采相邻矿房 时一并 回收 。 3 良山 铁矿 房 柱 采 矿 法 良山铁矿太平矿 区为单层铁矿 ， 较 稳固 ， 矿体 倾角 1 0 。 ～3 0 。 ， 平 均厚 度 6 ～8 m， 顶板为 二云母石英片岩 ，较稳固 。底板为绿泥石石 英片岩，断层多，节理裂隙较发育。矿山主 要采用 了中深孔房柱采矿法 。采场垂直走 向 布置 ，中段斜 长 5 0 6 0 m， 矿房宽 1 4 1 6 m， 净跨 1 1 ～ 1 3 m，矿 房 间 留 3 mX 4 m 间 隔矿 柱 。采场 分成上下两段分段 回采 。每分段采 场下部布置 一对放矿漏斗 。采场 中间沿矿体 下盘 掘、条凿岩上 山。采场顶部拉顶 ，进行 喷锚支护和和砂浆锚杆支护顶板。采场底部 使用 YG一8 O型凿岩机中深 孔一次爆 破成切 割井 ，再 扩成切割槽 。补偿空 间为 回采段的 l 5 ～2 5 左 右 。矿房 回采用 YG 8 O型凿 岩机扇形中深孔落矿 ， 炮孔最 小抵抗 线 1 ． 3 5 ～1 ． 8 m， 孔底距 1 ． 8 ～2 ． 2 m 左右 ， 孔深不超 过 1 5 m。炮孔全部用柱状药包连续 装药 ，全 孔敷设导爆 线 ，孔 口第二个药包为毫秒雷管 起爆 药包 。装药 系数达 8 0 ～8 5 左右。一 次爆 破 4 ～5排炮孔 ，也 可一 小段爆破 一次。 分排、分段爆 破效果好 ，矿石块度均匀 ，大 块少 ，有利顶板维护 。采用高能起爆器 ，电 雷管起爆 。采场矿石用 3 0 k W 双卷筒 电耙耙 矿 耙矿效率 8 0 1 2 0 t ／ 台班 。矿房产量 2 0 0 ～ 3 0 0 t ／ d 。综 合工 效 1 0 ． 2 6 t ／ 工班 。采掘 比 9 ． 2 m／ k t 。 矿石损 失率 1 5 ， 贫化率 7 浅 孔 切 顶 炸 药 单 耗 0 ． 3 5 k g ／ t ， 中 深 孔 落 矿 0 ． 2 2 k g ／ t 。 3 、爆 力运矿空 场法 1 概 述 适用于厚度 8 2 0 m， 倾角 3 0 ～4 5 。 ， 埋 维普资讯 1 9 9 5 年第 4期 倾斜中厚矿体采矿方法 9 藏 稳定 ，底盘规整 ，矿岩 稳固 ，矿石不 含夹 石或粘土类物质，爆破后能破碎成均匀块度 的矿体 。 爆 力运矿是利用爆破能量将矿 石搬运 一 段距离，以解决倾斜矿体矿石不能依自重沿 斜 面下滑 问题 。工人在凿岩天 井中凿岩 ，不 会受 顶板岩石塌落危 险，作业较安全 采准 工程量 比分段 空场法和 阶段矿房法分别降低 4 O ％和 5 O 。在空场下爆破与放矿交替进 行 ，提高放矿效率 ，缩短矿房准备周期 、减 少 了底盘矿石损失 ，采矿成本较低 。但存在 工人在倾斜天井内凿岩， 劳动卫生条件差； 经 常移动凿岩设备，劳动强度大等问题。 采场结构参数根据矿体倾角能抛掷的 距离和矿岩稳定程度允许暴露面积 ，确定阶 段高度 为 3 0 m左 右 ，高分 段分 为两个分段 ， 分段高 1 5 m，抛掷距离 1 8 ～2 0 m；低分段分 为 3 ～5个分段 ，分段高 6 ～1 0 m，抛掷距离 l O ～1 5 m。 一般一个矿房布置两个凿岩天井 ， 矿房长 3 0 m左 右 如分段低 ， 矿房 可长些 。 顶 板稳定性差 ，需要 留护顶层 时 ，矿房 长 2 0 m 左右 ，只布置一个凿岩天井 。采场底 部结构 根据矿石和下盘稳固性来确定 稳固性 差用 普通漏斗脉 外 电耙道 ；稳固性 好则用堑沟漏 斗脉外 电耙道 凿岩天井 用 YG一8 O型凿岩 机时规格 为 2 ． 5 m2 ． 5 m；用 YG一9 O型 凿 岩机时规格 为 2 ． 7 m2 ． 7 m 整个矿块 是从 上往下逐个分段 回采 ，每个分段 由远而近 回 采 2 陕 西银矿预切顶爆 力运矿分菝采矿 法 陕西银矿为层控类沉积 变质型多金属矿 床 以硫化矿物为主 ，有银黝铜矿 、辉银矿 、 方铅矿 、闪锌矿等 ，共有 1 3个矿体 。矿体赋 存于中泥盆统大西沟组 的千枚岩中 ，上盘围 岩为灰～灰绿 色绢 云母 千枚 岩 ，节理 片理 发 育 ，f 一5 ～6 ，不稳固 下盘围岩 为深 灰～灰 黑色炭质千枚岩 ，不稳 固。矿体厚度 1 ． 1 2 ～ 1 6 ． 3 8 m，平均 7 ． 8 8 m，倾角 3 O 。 ～4 5 。 ，矿体 整体性好 ，中等稳 固 ， f 6 ～8 矿床属 中厚 倾 斜矿 体 ，运用数学模型和计算机 技术进行 采矿方 法选 择 、采矿方法方案优选 以及采 矿 方法结构 、工 艺参数和设备选型 的优 化。确 定了预切顶爆 力运 矿分段 采矿法 。 于 1 9 9 1年 ～ 1 9 9 3年进行 了采矿方 法试验 。 试验矿块沿走向布置 ，长 5 0 m，倾斜长 6 2 m 垂高 4 0 r a ，宽 矿体的水平厚度 平 均 2 1 ． 4 7 m。为便 于爆 力运矿 和顶 板管 理 。 将 中段划分 为 3个分段 ，分段 斜长 2 0 ． 7 m 分 段 问 留斜长 4 m 的连续 矿柱以隔 离上分 段 的 放顶废石 。矿块沿走 向划分 为 5 个 分条 ，分 条宽 1 0 m，矿块 及分 条闻不 留间柱 采切工程包括 溜矿 井、凿岩 上山 、电耙 道 、拉底巷道 、切割平巷 、切割天 井 、切顶 上 山等 。底部 为 电耙耙矿 结构 ，矿 块端 部有 溜矿井 ，用振动放矿机 出矿 。 为了采场顶板的稳定 ，先用房柱 法预 切 割 ，切顶厚 度 2 m，切顶宽度 l o n e ， 顶 板揭露 后 ，用楔 管式 锚杆支 护 ，安装 网 度为 l mX l m。 每次预切顶循环揭露顶板面积 2 0 m 。 分 条两侧每 问隔 5 m 留 3 mX2 ． 5 m 的矿柱 。采 场 拉槽和回采采用 YG一8 O型凿岩机钻 凿上 向扇形 中深孔 。选 用 J Hz 一5型慢 速绞车 牵 引带有 3个气顶和两个横撑的斜巷凿岩 台架 一 F J Y一2 5 B型圆盘 式 台架 ，以便在斜 上 山 移动方便 ，固定牢靠。中深孔 5 5 6 0 mm， 排距 1 ． 2 m，孔底距 1 ． 8 ～2 ． 2 m。B QF 一 1 O O 型风动装药器装药 ，起爆弹孔底起爆 。非 电 雷管多排同段微差爆破。爆力运矿将大部分 矿石抛掷 或滚落到受矿漏斗 中。 2 DP J 一 3 o型 电耙在耙矿巷道将矿石耙至溜矿井 。再 由振 动放 矿机 将矿 石放 入矿车 中 爆 力运矿在空场下进行 。为保持 空场 稳 定 ，采用锚杆 护顶 ，预 留临时矿柱和分段顶 柱 措施 。随着 回采工作面推进 ，采场顶板暴 露面积逐渐扩大 ，当矿房跨 度达 2 0 m 时 ，采 维普资讯 - 1 0 甘肃有色金属 1 9 9 5 年 第 4期 用 Y G 8 0型凿岩机打束状炮孔放顶 ，崩 落 顶板 围岩 充填空 区。 采 场平 均 生 产能 力 1 7 5 ． 5 t ／ d，损 失 率 l 4 ． 7 ，贫化率 9 ． 8 7 ，采切 比 1 4 ， 6 m／ k t ， 采 矿 工 效 1 6 ． 0 3 t ／ 工 班 。凿 岩 台 效 Z O rn／ 台 班 ，大块率 3 ～5 ，采矿车间成本 3 1 ． 5 5 元／ t 试验 创采选经济效益 2 6 5 ． 9 7万元 。该 矿采用这种采矿方法是合理和成功 的。对 采 矿方法和采场参数优化研究 ，用正交试验法 进行爆破参数 的优化选择 、采场顶板 支护 参 数研 究，以及爆力运搬 、电耙和振动放矿 出 矿 系统等经验 ，都 有一 定的推 广价值 。 4 、分段空场 法 1 概 述 适用 于矿 岩中稳以上 。分 为有底 部结 构 和无底部结 构两种 。矿 岩稳 固性 好 ，倾 角较 大 ， 可用 高分 段有底部结构方案 ； 矿岩 中稳 ， 倾 角偏 小，可用低分段 有底 部结 构方 案 。稳 固性较差 时 ，可沿 走向分条 回采 ，更差时可 留护 顶矿 皮。 无底部结构分段空场法有高 、 低 分段两种 方案。分段高度根 据矿体倾 角和 围 岩稳固程度决 定 。 采场 结构 参数 高分段 方案阶段高度一 般 5 0 6 0 m， 分 为 2 ～3个分段 ， 分段高度 l 5 ～ 3 0 m。 低分段 方案 阶段高度 3 0 4 0 m， 分段 高度 l O b1 3 m。采场长度一般 5 0 ～6 0 m。顶 柱厚度依矿体 倾角和厚度 以及矿岩稳固性 而 定 ，一般 3 ～5 m。间柱宽度 4 ～6 m。底部结 构有 电耙道 、 堑沟及装运机或铲运机等 3种 。 回采用 YG一9 0型凿岩机打垂直向上扇形炮 孔 ， 孔 经 5 5 ～6 5 mm， 最 小抵抗线 1 ． 5 ～2 m， 孔底距 0 ． 9 ～1 ． 2 m。出矿 一般用 2 8或 3 0 k w 电耙 。顶柱和间柱随着矿房 回采而 回收 。矿 柱 回采后 ， 顶板 暴露 面积 加大会 自行 冒落 。 如 顶板 冒落不好 ，在上盘开 凿放顶硐室打 向上 束状深孔崩落顶板 。 分段空场法在顶柱下 空场放矿 ，损 失贫 化 小。上下分段可超 前同时 回采 ， 作业 集中， 回采速 度快 ，周 期短 ，回采强度高 ，有利于 地 压管理 。 但 主要缺点是采切 工程量较大 ； 底 部结构复 杂 ， 施工困难 ； 回采工艺较复杂 。 今 后 应注重 研 究效 率 高 的平 巷掘 进 方 法和 设 备 。 矿床条件适合 时尽 可能选 用无底部结构 ， 使用 无轨装运设 备 。分段空场法在 国内应用 较 多 ，如青 城子 铅矿 、垒岭铁 矿 、开 阳磷矿 等 。 2 全岭铁矿分段 空场采矿法 垒 岭铁 矿 在矿体 倾角大 于 4 5 。 ，厚 度大 于 1 2 m， 选用分段采矿法 。中段高 2 0 ～ 5 0 m， 矿 房长 4 0 ～5 0 m，分段高 l 0 ～ l 3 m，间柱宽 6 ～ 8 m，一 般 不 留 顶 底 柱 ，漏 斗 间距 7 ～ 7 ． 5 m。装矿运 输 巷道 和漏 斗 平巷 布置 在脉 外 ，斜 人行天井布置在 下盘 围岩中，脉 外横 巷 联接脉 外和脉 内中段巷道 ，垂直 切割 上山 位于矿房长度的 中心 ，切割横巷将 切割上 山 与脉内、脉外中段巷道联通 ，在漏斗口的上 部开堑沟巷道 。 回采时在分段 巷道凿 中深孔 ， 爆 下矿石落入堑 沟内，用装运 机出矿 。矿房 产 量 3 0 0 t ／ d，回收率 7 0 ，贫 化率 1 5 ～ 2 0 ，采准系数 6 ， l 6 m／ k t 。 采 空区事后水砂 充填 ，间柱用分 层充填法 回采。 5 、有底柱分 段崩落法 1 概 述 矿体倾 角中等 ， 需布置下盘脉外漏斗 、 穿 脉 、溜 井等 采准工程 。采矿 生产能力大 ，劳 动 生产率高 。 单 步骤 回采 ， 作业安全可靠 。电 耙 出矿 ，设备 简单 坚固耐用 ，便于维修 ，出 矿 成本 低 ，出矿 能力大 。主要问题是采切工 程量较 大 ，损失贫化较高 。这种采矿法适用 于倾斜 矿体 、矿石 中稳 以上 、上盘 围岩不稳 固、低品位低价矿石 、 地表 允许 陷落 的矿体 。 2 什 部磷 矿无底柱分段 崩落采矿法 什邡磷矿矿层厚度 2 2 8 m， 矿层分正反 两层 ，正层矿倾角 l 5 。 ～2 0 。 ， 反层矿倾 角 3 5 ～4 3 。 。顶底 盘 白云岩较稳 固。但矿层 中水 云 母粘土岩和高岭粘土岩较破碎 ，给巷道维护 维普资讯 1 9 9 5 年第 4 期 倾斜中厚矿体采矿方法 1 1- 和 回采带来较 大困难 。在反矿层采用底盘漏 斗崩 落采矿法 。 矿块 长度依电耙耙运 距离、 矿 块 回采时 间而定 ；采用集 中溜井布置 ，矿块 长度 l O O m， 单侧溜 井布 置一般 为 5 0 m。 矿块 垂直高度为 1 5 m。底部沿走 向脉外布置对称 漏斗 ，间距 7 m，这种布置虽掘大量废石 ，但 电耙道较稳 固，有利于生产 。一个或几个矿 块布 置一条人行材 料上 山。切割工程包括落 矿巷道 、切割上 山及一些安全 联络道 。采切 巷道采用普通 法和多头快速 施工法 。多头快 速施 工 ， 每班 5人 、 2 ～3个循 环 ， 班进尺 2 ． 4 ～ 2 ． 6 m， 每 日三班 作业 ．日进尺 7 ～l O m。 掘 进工效 0 ． 5 ～0 ． 7 m／ 工班 。 反 层 矿倾 角较 陡 ，顶板 凹 凸不 平 。用 7 6 5 5型凿岩机凿岩 。 从矿块末端沿矿层倾斜 方 向， 从下 向上依次凿岩爆破 ， 落矿步距 5 ～ 7 m。浅孔落矿可掌握 顶板 变化 ，有利 于提 高 出矿 品位 。在采场 斜 上 向 留 2 ～ 3 m 护 顶矿 柱 ， 以防空区废石混入 。出矿用 2 8 k W 电耙 。 采 场 平 均 产 量 3 5 0 ～ 4 0 0 t ／ d，采 掘 比 1 8 ～ 2 0 m／ k t ，采矿 工 效 1 5 ～ 1 8 t ／ 班 ，损 失率 z o ％～2 5 ， 贫化率 3 ～6 。 生产证 明 ， 该 矿 使用 的底 盘漏 斗崩 落法开采强度大 、劳动 生 产率 高、安全条件 好 、损失贫化较低 。 三 、 结 语 对于倾 角 3 O 。 ～5 O 。 、厚 度 5 ～ 1 5 m 的矿 体 ，应根据倾 角的陡缓 、厚度大小 、矿石和 围岩的 稳固性 、矿体形态 、 矿石 价值 等因 素， 经技术经济 比较选择 合理 的采矿方法 。 倾斜矿体 应推广装运 机装矿或振动放矿 机放矿 的底 部结构 。采 用爆 力运矿与铲运机 装矿相结合的底部结构是解决倾斜矿体采场 出矿的有效方 法。 为简化底部 结构 ，减少采切工程量 ，应 使 用装运 机或振 动放 矿机 胶带运输机 出 矿 上接 1 5页 坠 1 o o 6 261 2 3 35 _ 一 l O O ％ 8 3． 331 综上所述 ， 对我厂 1 9 9 3年锌系统回收率 影响大的因素有 l 、混 合焙砂 中可溶锌 比例的提高 。 2 、流程中跑、冒、滴、漏的减少。 3 、开路存放物料 中锌金属的重 回流程 。 4 、抛 渣含锌的贫化处理 。 5 、熔铸炉 的满负荷操 作 。 6 、尾矿 坝上 清液 的 回收 。 只要抓住 这 6个 闻题 并逐 步加 以解决 ， 我厂锌系统的冶炼 回收率将会提 高到 一个 新 的水平 。 维普资讯