连续采矿工艺在铜陵有色金属矿山的研究与应用.doc

连续采矿工艺在铜陵有色金属矿山的研究与应用 收稿日期2003-11-20 作者简介袁世伦1963-,男,安徽来安人,高级工程师,主要从事矿业工程科研及技术管理工作;安徽省铜陵市长江西路,244001 ① 铜陵有色金属集团公司.矿冶文集.1992.101106. ② 中南工业大学,铜陵有色金属集团公司.国家“七五”科技攻关项目地下矿连续开采工艺技术和装备的研究“盘区回采振动出矿连续开采法研究”鉴定材料.1990. 袁世伦1,胡国斌2,杨承祥2 1.铜陵有色金属集团公司技术中心;2.铜都铜业狮子山铜矿 摘要对金属矿山连续采矿的概念做了简述,重点介绍了铜陵有色金属集团公司“七五”、“八 五”、“九五”期间在狮子山铜矿、凤凰山铜矿和安庆铜矿开展的多项连续采矿工艺研究及推广应用工作,并谈了对这项工作的认识和体会。 关键词金属矿;连续采矿;有色金属矿山;研究应用 中图分类号T D853 文献标识码B 文章编号1001-1277200403-0019-04 1 概 述 基于爆破落矿的连续采矿工艺,国内外都在进行 试验研究。具有代表性的技术思路是将矿体划分为阶段,再将阶段划分为矿段;以矿段为回采单元,矿段间不留间柱;采切、回采、充填三大工序,分别在相邻矿段中平行进行,互相衔接,阶段采矿工作连续推进,故称之“连续采矿”。非连续采矿存在许多弊端,其要害就是留有大量间柱。实现无间柱连续采矿是地下金属矿开采技术的重大变革。连续采矿代表着采矿工艺变革的方向,是采矿技术发展的必然趋势[1]。这里所讨论的金属矿连续采矿工艺是指在矿岩坚硬的金属矿山,在矿体、阶段或矿块的回采过程中落矿、出矿、运矿三大工序各自具有相对独立的作业条件,各工序间的相互协调,在不同的空间平行作业,由此组成高效率的连续开采工艺系统[2]。铜陵有色金属集团公司在“七五”、“八五”、“九五”期间,分别在所属的狮子山铜矿、凤凰山铜矿和安庆铜矿对连续开采工艺进行攻关研究及推广应用,现将开展的研究工作和成果做一简述。 2 地下金属矿连续采矿工艺技术 2.1 矿房连续回采的采矿工艺研究与应用 矿房的连续回采是指在采场的回采过程中落矿、出矿、矿石运搬工艺的连续作业。研究的主要内容适合于连续回采的采矿方法及采场结构,高效率、低大块率的凿岩、落矿技术,高效耐用和经济的采场连续出矿和连续运搬设备。其目的是实现高效率、高能力的落矿、出矿、运矿的采场连续回采①。 2.1.1 狮子山铜矿盘区回采振动出矿连续采矿工艺 “七五”期间,狮子山铜矿分别以振动运输列车和原矿车带式运输机为主要连续运矿设备的连续作业线进行了试验②。 1振动运输列车连续运矿作业线。试验在狮子山铜矿西山矿段15号采场进行,该采场位于-120-80m 水平之间的Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ矿体,17号矿柱的东 侧,-80m 中段大空区的下面。矿体厚度68m ,在Ⅳ、Ⅴ矿体间被14m 厚的夹石分割;15号采场垂直走向布置,试验采场顶板宽13m ,阶段高40m ,底盘倾角54,顶盘倾角40,矿岩均很稳固。矿量11.67万t ,品位0.78,包括夹石为0.64,铜金属量917t ,矿石密度3.33t/m 3。用KY-120型钻机钻凿垂直下向平行深孔,侧向崩矿,底部结构为无二次破碎水平的平底式结构。共安装了3台轻型组合式振动出矿机,漏斗间距为10m ,振动运输列车由11节组成,总长度40m ,在溜井口上部安装了原矿振动条筛。出矿时, 采场原矿经大出矿口的组合式振动出矿机放到振动 运输列车上,在运输槽的激振动力作用下,矿石被连续不断地输送到溜井口上部的条筛上,大块由振动条筛输送到专用二次破碎硐室集中处理;合格块度则直接进入溜井,到下部运输水平由振动装矿车运至主井矿仓见图1。 2原矿车带式运输机连续运矿作业线。试验在东山矿段910排采场进行,该采场位于-80-40m 水平之间的Ⅷ矿体,试验采场沿走向长40m ,厚度22.5m ,倾角5575,矿量6.71万t ,铜金属量932.71t ,品位1.39,矿石密度3.33t/m 3,矿岩均很稳固。采用KY -170型钻机下向束状深孔多排同段 2004年第3期/第25卷 黄 金G OLD 采矿工程19 落顶,采场底部结构设有二次破碎坑道,采场矿石由助流振动条筛分级放出破碎,经振动放矿机和转载漏斗,再由SZ DY-1200原矿绳架带式运输机输送至溜井 。 图1 狮子山铜矿采场连续出矿工艺方案示意图 1JZC 振动出矿机 2降尘喷雾器 3Y ZY 振动运输列车 4轨道 5Y ZS 原矿振动条筛6贮矿溜井 7振动出矿机 8电机牵引矿车 实践表明,由轻型组合式振动出矿机出矿,移动式振动运输列车运矿、原矿振动条筛集中处理大块所组成的采场出矿、运矿连续作业线和由采场助流振动条筛分级破碎机、振动放矿机、转载漏斗、SZ DY -1200原矿绳架带式运输机连续运矿作业线均取得良好的技术经济指标。前者,采场大块产出率2.9,矿 石贫化率 6.3,矿石损失率8.1,采切比119.5m/万t ,采场出矿技术生产能力828t/h ,作业成 本2.82元/t 。后者,采场大块产出率3.14,矿石贫化率4.8,采矿损失率3.3,采切比116.85m/万t , 采场出矿技术生产能力504t/h ,作业成本2.22元/t 。2.1.2 凤凰山铜矿振动机组连续作业强化开采工艺 试验采场位于凤凰山铜矿Ⅱ矿体北端,-240m 中段以上-180-120m 分段11号采场,倾角85,平均厚度10m ;矿体上盘为花岗岩,f 68;矿石为含铜磁铁矿或赤铁矿为主,f 1626,坚硬稳固。矿房长54m ,高60m ,宽616m ,矿量13.54万t 。采场上部凿岩硐室宽914m ,凿岩用C D -360型高风压潜孔钻机,钻凿孔径165mm 的下向孔,侧向挤压爆破落矿。 采用了二次破碎水平的平底式底部结构,安装了5台双台板组合式振动出矿机,放矿口尺寸为2.2m 1.9m 宽高。溜井设在采场中央位置,采场南 北两端由4台和7台振动运输列车组成了两条运输作业线,对中央溜井给矿,通过溜井口的振动条筛将大块运至二次破碎硐室,用Y S -50型液压碎石机集325t/h ,矿石贫化率8.3,出矿成本0.93元/t 。试验 证明,采用大直径深孔,回采强度高、出矿能力大、回采成本低、作业安全、适应性强[3] 。 图2 凤凰山铜矿连续出矿采场结构示意图 1凿岩硐室 2165炮孔 3切割天井 4放矿闸门 5矿车 6振动出矿机 7振动运输列车 8振动条筛 9二次破碎硐室 10液压碎石机 2.1.3 安庆铜矿高阶段大直径回采工艺及连续出矿 工艺 “八五”期间,在安庆铜矿对以原矿车带式运输机 连续运矿为主体的连续运矿作业线进行试验研究工作,该工作是国家“七五”科技攻关项目“地下矿连续开采工艺、技术和装备的研究”成果的推广、应用和完善①。 试验采场在安庆铜矿1号和9号采场,采场位于Ⅰ号矿体西倾伏端,-324m 水平至-384m 水平之间,采场宽15m ,长为矿体厚约60m 。矿体上盘紧靠F 1断层,并以F 1断层作为采场上盘端部边界,采场围 岩多为蚀变闪长岩;下盘靠矿体有一矽卡岩带,节理裂隙发育,较为破碎。采准工程主要包括底部结构和 凿岩硐室。底部结构主要包括带式运输机巷道、堑沟凿岩巷道、二次破碎巷道、振动出矿口及溜矿井。爆破采用小断面拉槽与大孔侧崩联合落矿方案。整个底部连续出矿系统为采场的助流振动条筛固定格筛振动给矿机溜矿井见图3。试验采场主要技术经济指标为采场综合生产能力1061t/d ;采场平均出矿能力1708t/d ;回采直接成本4.16元/t ;大 20 采矿工程黄 金 块产出率1.9;采矿损失率8.5;矿石贫化率2.6 。 图3 安庆铜矿高阶段大直径深孔采矿法示意图 1凿岩硐室 2165炮孔 3矿堆4出矿进路 5分段侧崩界线 6竖向切割槽 2.2 矿体段连续开采的工艺研究与实践 矿体段的连续开采是指在矿体段的开采过 程中,不留或少留矿柱,尽可能采用一步骤回采的开采模式。研究的主要内容有开采方式,采场回采推进顺序,开拓、采准形式以及有利于采场安全的地压 管理和控制技术[4]① 。 “九五”期间,凤凰山铜矿研究探索区域连续大量采矿工艺技术,提出以矿段为回采单元的连续大量采矿工艺技术,即“无间柱连续大量采矿”技术,该项研究是国家“九五”重点科技攻关项目。 试验在凤凰山铜矿-360m 中段的Ⅱ号矿体进行,倾角为7585,平均厚度2025m 。矿石坚硬稳固,而水平节理发育,局部矿段比较破碎。矿体上盘为花岗闪长岩,属中等稳固;下盘为灰岩,较稳固。试验矿段选定在-360m 至-300m Ⅱ号矿体的原8号矿柱与9号矿房。矿段沿走向长45m ,高48m ,宽为矿体的厚度,平均为14m 。矿体倾角75以上。矿量11.5万t ,铜矿品位0.93。 试验矿段长45m ,高48m ,分为两个宽度不等的作业区,先采15m 宽的一分区,一分区崩矿、出矿完成后,跟随采用高水尾砂胶结料进行快速充填,分区间预留5.5m 宽的临时矿壁。该矿壁待二分区崩矿、出矿结束时,一次崩矿,并组织快速放出。 采场出矿振动机组连续作业系统由3台FSZ -Ⅱ振动出矿机、7节HZY 型分节振动运输列车、原矿碎X L -20型7t 架线式电机车主井矿仓。由此 实现采场出矿、运矿、筛分和处理大块的连续作业见图4 。 图4 凤凰山铜矿试验矿段无间柱连续大量采矿方案示意图 1一分区采后充填体 2预留临时矿壁 3二分区正在回采 试验取得了良好的技术经济指标采场综合生产能力845t/d ,采场连续出矿能力554t/h 技术生产能力;实际平均出矿能力185t/h ,采场振动连续出矿成本1.05元/t ;回采作业成本4.55元/t ,大块产出率5,采矿损失率9.15,矿石贫化率8.17。 3 认识与体会 1地下金属矿山连续开采技术在铜陵有色金属集团公司多年的研究与实践,是非常成功的,是独 具我国特色的,为我国地下金属矿的强化开采提供了 一种完整的、配套的、新的采矿工艺;它的推广应用必将产生重大的经济效益和社会效益。 2应加强无间柱连续开采技术的研究。采用不留矿柱、一步骤快速推进,实现高阶段、大矿段连续回采,并建立与之相适应的连续运输系统。 3应加强连续采矿工艺的岩石力学研究。地下金属矿山已实现了矿房或矿体段的连续回采,但随之而来的许多新的岩石力学问题还没有得到有效解决;今后应通过计算机数值模拟、相似材料模拟等手段加强连续采矿工艺的岩石力学研究,并在矿山建立观测站和观测网,采用多种手段对围岩或充填体应力、位移和稳定性进行全面监测,对岩体的稳定性进行预测预报;狮子山铜矿在这方面作了有益的尝试并取得了良好的效果。 4加强出矿、运矿及破碎设备的研制。推广应用地下连续开采技术的前提是有与之配套的大型高效的矿山设备。现有的连续出矿、运矿设备需要进一 2004年第3期/第25卷采矿工程21 采空区处理新技术的理论研究及应用实践 李纯青1,姚 香2 1.广东高要河台金矿;2.长春黄金研究院 摘要空场采矿法所形成的采空区,当其体积或面积达到一定数量之后,应使用充填、崩落或支 撑等方法进行处理。结合河台金矿采矿方法综合试验研究,发明类框架结构支撑空区的处理新技术,经过力学稳定性分析研究后认为,独立小体积采空区是稳定的,在云西矿区首先应用后,提高出矿品位,产生很好效果,现在高村矿区正在推广应用。 关键词岩金矿床;空场采矿法;类框架结构;空区处理新技术;理论研究;应用实践 中图分类号T D853.391.2 文献标识码B 文章编号1001-1277200403-0022-05 1 概 述 1.1 岩金矿山采空区处理概况 我国岩金矿山生产能力大于25t/d 的有1200多座,但其中85以上为中小型,平均每座地质储量不足5t ;以开采含金石英脉型矿床为主,蚀变岩及其它类型为辅。岩金地下开采矿山以浅眼留矿法为代表的空场采矿方法约占50,各种充填法占40以上,其余为崩落法及多种方法相结合[1]。 岩金矿山绝大多数为中小企业,又多以空场法采矿,又因生产能力小及采空区连续性差而未进行过专门处理。浏览近10年黄金杂志,仅见2座矿山进行过空区处理。据经验统计,采空区破坏性地压发生的时间一般在矿山规模开采后1520a 左右[2]。凡开采矿石体积达百万立方米的矿山,均应采取某种技 术处理采空区。但岩金矿山每年形成数百万立方米的采空区,开采数十年至今仍未见发生灾难性破坏事 故[3]。1.2 高村矿区采空区塌落原因 高村矿区采空区体积总计达62.86万m 3,造成矿体东段4088线长400m 、自40m 中段开始到120m 中段高120m ,平均厚度35m ,倾角6589的采空区基本连通。其塌落原因是多方面的,有客观地质条件原因,也有主观人为的因素。 1断裂构造作用。高村矿区的矿体长800m 有大小7条阶梯状断裂构造切穿矿体。构造破碎带附近的矿岩特别破碎,稳固性差,这些矿房采完之后,造成大量冒顶片帮。 2矿柱回采影响。矿柱在矿山生产中必须回采,因其矿量占矿块矿量30,但是,矿柱回采过去 收稿日期2003-09-28 作者简介李纯青1966-,男,湖南衡阳人,高级工程师,现从事岩金矿山采矿技术、管理工作;广东省高要市河台镇,526127 步改进和完善。 [参考文献] [1] 古德生.二十一世纪矿业[R].香山科学会议.北京,2001.[2] 吴爱祥,古德生,余佑林.我国地下金属矿山连续开采技术研究 [J ].金属矿山,1998713. [3] 李承通.大孔落矿振动机组出矿连续开采法试验研究[A].见陈 国秉.第五届全国采矿学术会议论文集[C].成都中国硅酸盐学会.1996.384386. [4] 湛江.我国地下金属矿山采矿连续出矿运矿设备研究的现状与 发展[J ].矿冶,1997,621215 Study and application of the technology of successively mining in Tongling N on 2ferrous metal mine Y uan Shilun 1,Hu G uobin 2,Y ang Chengxiang 2 1.The Technical center o f Tongling Non 2Ferrous Metal Group Co.,Ltd ; 2.Tongdu Copper Industry Shizishan Copper Mine Abstract The concept of successive mining in metal mine is described briefly and the researches ,popularization and application of the multi 2project of successively mining technology carried out in Shizishan C opper Mine ,Fenghuangshan C op 2per Mine and Anqing C opper Mine in the periods of 7th ,8th and 9th 5-year -plan are em phatically introduced. K eyw ords metal mine ;successive mining ;non 2ferrous metal mine ;research and application 编辑邢万芳22 采矿工程 黄 金 G OLD 2004年第3期/第25卷