地下开采技术的新进展.pdf

第 2 3 卷 第 5 期 1 9 9 9年 l 0月 中国钼业 耵 I NA MOLY吼NUM 1NDUS TRY V0 I _ 2 3 No ． 5 Oc t o b e r l 9 9 9 f 地下开采技术的新进展 戴 克俭 兰 州有 色冶金 设计研 冤露 -甘 肃 兰 州 7 3 0 0 0 0 摘要我国地下开采技术有较大 的进展 ， 特别是充填采矿方法在有色和黄金矿山应用 ， 无底柱分段 崩落采矿法在铁矿应用， 无轨采掘设备的引进和研制都取得了显著的成绩。 关 键 词地 下 开 采亳 壁 垂 鏖 彗 墨 塑 堕 堕 塾 堡 鱼 弋p 3 芎 TI l E NE W P R oGRE s s I N UNI 脓GR oUND MI NI NG ’l cH I QUE D a i K e j i a n L a n z h o u D e s i g n i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f N o n f e r r o u s Me t a l l u r g y ， L a n z h o u ， 7 3 0 0 0 0 Ab s t r a c t Th e p r o g r e s s h a s b e e n e x t e n d e d g r e a t l y i n u n d e r g r o u n d mi n i n g t e c h n i q u e i n C h i n a a n d a c h i e v e me n t s we l e r e ma r k a b l e ， s p e c i a l l y ， s u c h a s t h e a p p l i c a t i o n o f fi l l i n g mi n i n g me t h o d t o n o n f e r r o u s a n d g o l d mi n e s ， t h e a p p l i cat i o n o f s u b l e v e l c a v i ng me t h o d wi t h o u t s t i l l p i l l a r t o i r o n mi n e ， t h e i mp o r t a n d r e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t 0 f t r a c k l e s s mi n i ng e q u i p me n t s ． Ke yWO r d S Un d e r g r o u n d mi n i n g， Fi l l i ng me t h o d， Su Me v e l cav i ng me t h o d wi t h o u t s ti l l p i l l a r ， Tr a c k l e s s e q u i p - m e nt 我国金属矿山在改革开放政策指引下， 得到了 持续、 稳定的发展。矿石产量不断增加。有色金属 矿石年产量达 6 8 0 0多万 t 。 原生有色金属产量已跃 居世界第 4位 ； 黄金年产量达 1 2 0 t ， 位居世界第 6 位； 铁矿石年产量达2 ． 4 亿多t ， 钢年产量 1 亿t 。我 国已成为世界第三矿业大国。 金属矿山技术不断提高， 取得一批具有先进水 平的科研项 且， 有一些已达世界水平。通过引进 、 科 研和技术改造 ， 采矿工艺和装备水平不断改进和完 善。特别是各种类型的充填采矿法在有色和黄金矿 山应用， 无底柱分段崩落采矿法在铁矿应用， 以及无 轨设备的引进和研制都取得了可喜的成绩。 1 充填采矿法应用广泛 充填采矿法回采工艺和充填工艺逐渐增多和不 断完善， 采装设备逐渐配套成型， 适合不同矿床开采 条件的各种类型的充填采矿法， 显示出高回收、 低贫 化 、 充分回收地下资源的优点， 同时也提高了采场产 量和劳动生产率， 降低了采矿成本， 改善了矿山经济 效益， 为充填采矿法的推广应用提供了有利条件。 近几年充填采矿法在重点大、 中型有色矿山得 到比较广泛的应用。不但在一些新建矿山成为首选 的采矿方法 ， 而且在一些老矿山的改革挖潜 、 技术改 造中， 充填采矿法成为提高经济效益的重大技术措 施。充填采矿法在黄金矿山应用 比例达 3 0 ％以上， 特别在大、 中型金矿应用更为广泛。 充填法采矿工艺发展 较快， 成功地推广应用了 高浓度全尾砂胶结充填、 碎石全尾砂膏体泵送胶结 充填、 高水速凝全水固化胶结充填、 块石胶结充填 、 细砂胶结充填及水砂充填等， 在有色矿 山和黄金矿 山应用取得了显著的效果。 金川有色公司二矿区推广应用 了机械化下向胶 结充填采矿法。盘区长 1 0 0 m， 盘区进路有 3 ～4条 回采 ， 瑞典 H1 2 7型双臂电动液压凿岩台车凿岩， 效 率 3 6 0 t ， 台班， 美国艾 姆科 9 2 8型 6 m3铲运机 出 矿， 效率 2 5 0 ～加0 t ／ 台班。进路 回采后立 即充填， 充填用 一3 n 1 珈砂子、 4 2 5 水泥和粉煤灰 ， 充填强度 达4 ． 5 -5 MP 丑 。盘区年出矿能力 2 5万 t ， 采矿损失 率2 ． 0 6 ％， 矿石贫化率 4 ． 7 1 ％。 凡 口铅锌矿试验和推广应用了高浓度全尾砂胶 结充填采矿法 。 灰砂 比 1 4～1 5 ， 尾砂利 用率达 9 5 ％以上 充填能力 4 8 ～5 4 m ／ h 。试验成功盘 区 上向中深孔机械化充填采矿新工艺 3 ～5 个采场为 一 个盘区， 一个采场先采矿房 。 胶结充填后 ， 再采 矿 柱。采场分为 4个分段、 8个分层 回采。脉外集 中 溜矿， 盘区布置底盘斜坡道。用芬兰 HS 1 0 5 X型全 液压 自动接杆上向凿岩台车凿上向平行 中深孔， 孔 维普资讯 1 6 中国钼业 1 9 9 9 年 l 0月 深 4 ～4 ． 5 m， 装药车装粘性粒状炸药， 导爆管起爆 ， 一 次爆 2 o ～2 5排孔， 撬毛车检查顶板 ， 瓦格纳 b- q 3 1 ／ 2型铲运机出矿， 采场底部振动放矿机放矿。采 场矿石 出完后进行充填。充填料水泥用量 2 0 o ～ 2 5 0 k g ／ m3 。一个采场有两套充填系统交替作业， 平 均 日充填能力5 0 0m3 。采场平均产量 3 2 7 ． 3 t ／ d ， 盘 区产量 9 8 1 ． 7 t ／ d 。采矿损失 率 0 ． 9 3 ％， 矿石贫化 率 2 ． 1 ％。 大厂铜坑锡矿在 9 1 矿体采用 阶段空场法和 V C R法回采。矿体厚， 采场高， 回采后需进行充填 ， 而且还有 2 O ～3 0万 m ]的空区需要充填。矿山与 研究单位试验成功块石胶结充填法 块石块度 3 0 0 ～一 5 0 0 r n n l ， 块石与砂浆重量 比为 3 1 。水泥棒磨 砂浆重量浓度为 6 3 ％～6 7 ％， 砂浆灰砂 比为 1 8 。 砂浆通过管道输送到采场， 块石通过溜井 、 电振和皮 带运输机， 与水泥棒磨砂浆一起充填采场。每次充 填最太连续时间 5 ． 5 h ， 充填量 1 4 0 0 m ． 每周充填 1 7 -2 2 h ， 每月充填 1 ． 6 8 ～2 2 4万 。试验采场 充填 了 4 ． 9万 m] 。充填体强度 9 O天达 到 2 ． 3 4 MP a 。该充填系统的充填能力增加 1 ． 5 -2倍 ， 充填 成本降低了 4 0 ％左右 ， 年效益达 6 6 0 ～9 4 0万元。 填补 了块石胶结充填在我国的空白。对大规模空场 采矿充填推广应用有一定价值。 丰山铜矿南缘矿带原采用无底柱分段崩落采矿 法 ， 多年生产损失贫化大 、 效益差。矿山试验成功下 向分段碎石混凝土胶结充填采矿法 下盘脉外无轨 采准， 分段高 1 0m， 分条宽 1 0 m， 每分条分矿房和矿 柱。垂直矿体走向布置回采进路 。全液压凿岩台车 凿岩 ， 铲运机出矿 ， 低标号水泥碎石混凝土充填。骨 料用 一4 o r n n l 露采废石 ， 胶结剂用 3 2 5 水泥。块石 溜放在溜井 ， 在溜井 IZ l 自然堆集。水泥浆通过三通 管分流到两根软管 ， 直接 自淋于块石堆上 ， 混合好的 充填料用铲运 机运至采 空 区充填 ， 充填 能力 1 4 2 m3 ／ 台班。较合理的级配 一5 mm粒级占2 5 ％， 最大 粒径 4 o mm， 最佳含水量 1 5 0 ～1 8 0 k g ／ m3 ． 水泥用 量 6 0 --1 0 0 k g ／ m3 。充填体 2 8天单轴抗压强度 2 O ～ 5 0 k g ／ c r n 2 。充填作业成本 3 2 - 8 7元／ m3 。这种充 填工艺简单可行 ， 水泥用量少 ， 成本较低 ， 有明显的 经济效益。 武山铜矿、 锡矿山锑矿、 白银深部铜矿、 小铁山 铅锌矿等矿山采矿方法由崩落法改为胶结充填法， 红花沟金矿 由留矿法改为干式 充填法 和削壁充填 法 ， 招远金矿灵山分矿 由留矿法和尾砂充填法改胶 结充填法， 都取得了降低损失贫化 ． 提高采场生产能 力和劳动生产率的效果。有色和黄金矿山充填采矿 法主要技术经济指标见表 1 。 表 1 有色和黄金矿山充填采矿法主要技术经济指标 ， ’ 并 辫 ， 一 ’ 一 一 。 ． 一 ， 维普资讯 第 2 3卷 第 5期 戴 克俭 地下开采技术 的新进展 l 7 2 无底柱分段崩落采矿法进一步改进 和完善 据统计我国重点和地方中小型地下铁矿大部分 采用无底柱分段崩落采矿法， 产量占 8 0 ％以上。多 应用于急倾斜厚矿体及倾斜和缓倾斜厚矿体。对缓 倾斜 、 厚度不大且矿石稳定性差的矿山， 经多年技术 攻关 ， 形成改进型的无底柱分段崩落采矿法。 厚大矿体的矿山试验成功高分段大间距无底柱 分段崩落法。把分段高度与进路间距 1 0 r f l 1 0 m 扩大为 2 0m1 5m 和 2 0m2 0 r f l 。为减少工程 量 ， 增加中段高度成为趋势， 国内有些矿山中段高度 达7 0 m， 梅 山铁矿期工程中段高度 1 3 2 r f l ， 程潮铁 矿西区中段高度 1 4 0 r f l ， 镜铁 山铁矿技术改造设计 中段高度 1 2 0 m。国外矿山更高， 有个别达 2 0 0 r f l 。 我国矿山除用风动凿岩机外． 近几年引进和研制了 液压凿岩台车。用 C o p 1 2 3 8型液压凿岩机， 炮孔深 度达 2 6 ～2 7 m。使 用瑞典 S i mb a H2 5 2型凿 岩台 车， 在分段高度与进路间距加大情况下与原方桌相 比， 掘采 比由原来的 8 ． 3 3 m／ k t 降为 3 ． 1 5 m／ k t ， 采 矿强度 由原来 l 4 ． 8 t ／ a m 2 提 高到 4 4 ． 4 6 t ／ a m2 。 对端部放矿理论进行研究 ， 大结构参数进行工业试 验， 引进和研制液压凿岩台车与铲运机。酒钢镜铁 山铁矿进行大结构参数无底 柱分段崩落采矿法试 验 分段高度 2 0m． 进路间距 2 0m 和 1 5 r f l ， 炮孔直 径 6 4mm， 最大孔裸 2 5 --3 0m， 炮孔排距 1 ． 8m． 每 排炮孔落矿量 2 5 0 0 ～2 0 0 0 t 。凿岩使用 引进 的 S i mb a H2 5 2凿岩台车和 A t l a s o o p c o 1 2 3 8型液压凿 岩机， 最高台效 1 3 5 ． 8 m／ 台班。出矿用 Wa g n e r S T - 5 E型 3 ． 8 电动铲运机。平均台月效率 1 ． 8 万 t 。采矿工效 3 6 ． 9 t ／ 工班。 为解决地质条件复杂、 矿岩松软破碎、 地压较大 等困难， 对应用无底柱分段崩落采 矿法进行技术攻 关。玉石洼铁矿根据采场压力活动特征， 采取以进 路为回采单元 ， 回采工作面按阶梯状布置， 强掘强 采， 以及简易光面爆破强化巷道支护等措施， 使年产 量增加 3 2 ％， 矿石回收率提高 1 倍 ， 采矿工效由8 t ／ 工班提高到 1 4 t ／ A 2 班。张家洼铁矿根据矿体埋藏 深、 倾角缓和矿岩橙软破碎等特点。从研究采场地 压规律人手， 调整回采顺序， 合理布置采准工程， 调 整下盘联络道的位置 ． 确定合理切岩高度及崩矿步 距， 加大边孔角， 充分 回采下盘三角带矿石， 分级强 化回采及喷锚网联合支护等技术措施． 解决了回采 过程地压大， 巷道垮冒等问题。使西区年产量提高 1 倍 ． 矿石回收率 由 5 2 ． 0 9 ％提高到 9 5 ． 9 1 ％， 工人 劳动生产率由 2 0 8t ／ A ． 年提高到 5 加 t 1 k ． 年。这 两矿山的研究成果为难采矿体应用无底柱分段崩落 采矿法提供了很好的经验。 3 采矿机械化水平有 了提 高 通过采矿设备引进、 研制和攻关， 与采矿方法配 套的凿岩、 装载 、 运输、 装药、 喷锚及辅助设备有了进 一 步的发展。对大中型矿山提高生产能力及改善经 济效益发挥了作用。 3 ． 1 凿岩设备 在各种风动凿岩机 系列基础上 ， 引进和研制了 一 批高效风动凿岩机、 高风压潜孔钻机、 液压凿岩机 及台车。引进液压凿岩设备 3 0多个 型号 5 0 0多套。 已鉴定国产十几个型号轻、 中、 重型液压凿岩机和台 车。梅山铁矿， 矿石 f 1 0 --1 6 ， 在无底柱分段崩落 法采场使用 YG Z 9 0型凿岩机配台车凿岩 ， 台效4 2 ． 3 m／ 台班。大庙铁矿， 矿石 f 9 ～l 3 ， 用同样设备凿 岩。 台效 5 5 ． 9m／ 台班。国产 D Q1 5 0型大直径潜孔 钻机在 凡 口铅锌矿 vl m 法采场凿 岩， 台效1 6 ． 3 5 m／ 台班。金N--矿 区使用瑞典产 R O C一3 0 6型高 风压潜孔钻机， 在 vC R法采场凿岩， 台效 4 4 ． 6 9m／ 台班。西石 门铁 矿引进瑞典 S i r f l 2一D C 1 1 E 型采矿液压凿岩台车 ， 平均效率 7 6 9 0 m／ 台 月 ， 最 高台班效率 2 4 3 r f l 。金川龙首矿使用南京工程机械 厂研制的单臂液压钻车 ． 掘进斜坡遭和打锚杆孔 ． 平 均凿岩速度 4 9 r f l ／ h 。会泽铅锌 矿、 弓长 岭铁矿、 三 山岛金矿等矿山引进了法国E i me o S e c o ma 公司的 液压凿岩设备。镜铁 山铁 矿、 金川二矿区等矿山引 进了瑞典 At l a s o o p c o公 司的液压凿岩设备。南京 工程机械厂、 沈阳风动工具厂和宣化采 掘机械厂等 引进国外技术研制了液压凿岩机 3 0 0多台． 全液压 凿岩台车 1 5 0多台。 3 ． 2 铲运机 我国冶金、 有色、 黄金和化工部门矿山已使用的 铲运机 5 3种型号共 8 0 0余台， 斗容 O ． 3 8 ～6 ． 1 m 3 ， 其中柴油铲运机 占 7 0 ％。拥有铲运机 的矿山有 5 6 个 ， 使用柴油铲运机为主的矿山 2 5个 ， 使用 电动铲 运机为主的矿山 3 1 个。在 5 6个矿山中， 有色矿山 约占一半， 拥有的台效 占5 0 ％， 其中进 口机占 6 0 ％。 安庆铜矿使用美国 ST 一5 C型铲运机 ， 故障较 少。使用衡阳冶金机械总厂生产的 C Y 9 2 2 D型铲运 机， 台班出矿 1 4 3 ． 5 t ， 设备利用率 8 0 ％， 认为设备 性能可靠。铜录山铜矿使用 wJ一1 ． 5 1 3型 1 ． 5 m 3 的铲运机台班效率 1 4 8 t ， 设备利用率 4 2 ％。 维普资讯 1 8 中国铝业 1 9 9 9年 1 O月 梅山、 镜铁山、 符 山、 弓长岭等重点地下铁矿有 铲运机 1 1 9台， l 5种型号， 斗容 0 ． 7 5 ～4 ． 3 ． 铲运 机出矿占这些矿山采矿总量的 4 1 ％。据生产统计 ， 斗容 1 ． 5 3 ～2 n 铲运机生产能力 6 0 0～7 0 0 t ／ 台 班。 l 7万 t ／ 台年； 斗容 3 ． 8 n 铲运机生产能力 3万 t ／ 台月， 3 o万 t ／ 台年。但实际出矿能力均低于生产 能力。矿山实际使用铲运机效率 7万～l 5万 t ／ 台 年， 出勤率 5 0 ％～8 0 ％， 作业率不到 5 0 ％。小官庄 铁矿使用国产 C Y9 2 2 D型铲运机台年效率 9 ． 5 4万 t ， 最高 l 4 ． 9 5万 t 。多年使用认为设备性能良好， 效 率高， 能耗低 ， 坚固耐用。梅山铁矿 1 9 9 3年从芬兰 进 口3台 T o R o 4 0 0 E型电动铲运机 ， 试验 5 1 3 h ， 台 班效率 5 8 7 ． 5 t ， 能耗费 0 ． 0 3元／ t ， 吨矿成本 1 ． 2 4 元。L K一1 型铲运机改用道依菠柴油机后， 可靠性 提高 ， 故障少， 平均台年效率 1 4 ． 6万 t 。 黄金矿山引进 国外铲运机约 1 0 0台， 国产铲运 机 l 6台。斗容 0 ． 3 8 ～2 ． 7 r n 3 5种． 其中0 ． 3 8 2 7 台， 0 ． 7 6 m 3 5台， 铲运机 中电动铲运机 占 6 0 ％。 金厂峪金矿最早使用 E H S T一1 A型电动铲运机 ， 台 班效率 l 0 5 t 。在 3 4个金矿中有 8个矿使用微型铲 运机 出矿 和 充填。红花 沟 金矿矿 体厚 度 0 ． 2～ 2 ． 9 5 m， 使用微型铲运机出矿效率 l 4 ． 5 t ／ h ， 充填效 率8 ． 4 n ／ h ， 矿块产量 8 7 ． 2 4 t ／ d ， 使急倾斜 薄金矿 开采实现了机械化。夹皮沟金矿在干式充填法采场 用 E HS ， r 一0 ． 5型 电动铲运机出矿 和充填 ， 比人工 充填法和留矿法效率提高 2 ． 5 ～3倍 ， 损失率降为 1 ． 2 ％， 贫化率降为 2 1 ． 7 ％。生产实践说明微型铲 运机机动灵活， 高效可靠 ， 安全， 能耗低， 作业环境 好。 4结语 地下开采逐渐向深部延深 ， 为控制地压， 提高品 位和贵重金属的回收， 充填采矿法在有色和黄金矿 山有扩大应用的趋势。无底柱分段 崩落法在高分 段 、 太间距、 采用无轨采矿设备提高生产能力取得 良 好效果。无轨采矿及配套设备应加强标准化 、 系列 化生产进程 ． 提高设备质量和备品备件供应。 参考文献 1 刘盛华 试 论 2 0 o O年 我 国铁 矿 山采矿技 术 金属 矿 山， 1 9 9 5， 1 ． 2 黄志伟 ， 罗建川 我国采矿技术 的发展与展望． 有色金属 ， 1 9 9 6， 2． 1 9 9 8 ． 1 1 ． 2 4收稿 作者简介戴克俭， 男， 5 8岁， 1 9 6 4年毕业于新疆矿冶 学枝 ， 现在兰州有色冶金设计研究院科技情报部工作． 高级 工程师， 中国有色金属采矿信息网常务理事。 上接第 2 9 页 0 I 2O r i J I 了 ■ 百 年份 圈 1 1 9 9 7 年 和 1 9 9 8 年 月供矿 品位波动 曲线图 ⋯⋯ 计划 ⋯一1 9 9 9 年 1 9 9 8年 从表 1 和图 1 可以看出 1 1 9 9 7 年和 1 9 9 8年供矿量在 9 0 0万 t 左右， 供矿品位均为0 ． 1 3 1 ％， 符合计划原矿品位0 ． 1 3 0 ％， 渡动范围控制在 4 ％之内的质量要求。 2 l 9 9 7年和 1 9 9 8年月供矿品位合格率均达 到 9 1 ． 7 ％， 日供矿品位基本达到计划要求。 3 1 9 9 8年月供矿 品位波动范围相对 1 9 9 7年 月供矿品位波动范围明显减小 ， 供矿质量明显提高。 6结束语 近年来金堆城钼业公 司露天矿通过强化和规范 配矿工作， 不仅改变了采矿场采矿时空关系， 保证了 露天矿山均衡稳定和持续生产， 也保证 了为选矿厂 合理均衡的供矿品位 ， 对提高选矿回收率 ， 提高产品 质量， 合理利用矿产资源 ． 增加企业经济效益起到了 一 定的作用。 参考文献 1 张轸 ． 矿山地质学 ． 冶金工业 出版社 ， l 9 8 2 ． 2 陕西省地质局金堆城地质队编． 陕西渭南金堆城钼矿最 终地质勘探报告． 1 9 5 9 ． 9 ． 1 9 9 8 - 1 2 ． 2 0收稿1 9 9 9 ． 0 5 ． 1 6收修改稿 作者简介马公望， 男， 3 6岁， 工程师。1 9 8 6年毕业于 长沙有色金属专科学枝矿山地质专业 ． 一直从事矿山地质工 作， 现为金堆城钼业公司露天矿地测科科长。 维普资讯