多姆金矿薄矿脉的爬罐开采.pdf

多 姆 金 矿薄 矿 脉 的 爬 罐 开 采 多姆 金矿位于安大略 省蒂明斯城 的南 波 丘 派恩。它从 1 9 1 0 年起一直开采 到现 在。该 矿为多姆砂矿公司所有和经营，也是该公司 经营的1 9 座矿 山之一 。 采矿方法。 1 9 8 8 年 各种采矿方 法 的 比 重 如 下 薄 矿脉 采矿 法5 ． 5 、机械 化分层 充 填 法3 1 ． 8 ％、深孔 采矿 法5 3 。 7 ％、掘进9． 0 。 矿 山 日产量约3 4 0 0 吨，采用几种不 同的 多， 尽管 薄矿脉 的产量比选矿处理能力小得 但采矿方法对矿山的经济活力却有重要 围内岩体向 自由空 间方 向移动。 边坡附近岩体弹性变形的状态， 也根据 马格尼托戈尔斯克矿冶学院的方法对边坡附 近区的拉伸和压缩变形用实验室研究和理论 计算的结果得到了证实。这种方 法 的 基 础 是，人工充填体承受着滑坡锥体的整个岩石 重量 仅在 出现滑动线 的情 况下 。按全苏 矿 山地质力学和测量科 学研究所 的公式，考 虑 人工充 填体的变形 性质和 沿移 动盆地分布 的性质计算变形t 。 鲣 ， 1 式中8 一人工充填体变形 ，￡H 一} q 一滑坡锥体压力}o c 一人工充填体抗压 强 度，m一人工充填体的厚 度}其值沿滑坡 锥 体压力矢 量方 向确 定}q 。 一 相对下沉 } N， 、 N 一分别为沿倾向和沿走向的下面 开 采 系 数 ；N1 Dl ／ H，N 2 Dt ／ Hi D J 和D 2 一 分别为下 面沿倾 向和沿走 向开 采尺 寸J H一 人工充填体的平均高度，F Z 一标准的拉 伸一 压缩曲线函数， 按观测资 料，当 Z0 ， 0 ． 1 和0 ． 2 时分别等于 0 、1 ． 9和 3 ． 5 j L 一半 移动盆地 长度。 人工充填体 的压力 等于滑坡锥 体岩石 总 重减去作用于滑面的摩擦力和粘结力 ； n Q P． C O S ～ ． 1 一f 1 2 i 】 8 式 中 n 一 滑坡锥体分裂成 的岩块数}P 。 一 单元 岩块 重量J s 一滑坡 锥体单元岩块滑 面 相对 于水 平面 的倾 角，f f ～ 岩石沿滑 面的摩 擦 系数 。 完成的计算表明，在形成滑坡锥体面的 情况下，人工充填体承受 的全 部压力 等 于9 兆帕。 由于在地下开采 整个 面积 9 0 01 8 0 米上加 权平均厚度为4 5 米 的人工 充填体的 压缩为2 ． 5 ～3 ％，预计连坡附近岩体的变形 等于8 毫米／ 米。这证 明边坡未 产生 滑坡 。 分析 现场应 力测量结果和 边坡附近 地下 开采区上面岩石悬壁架弹性变形状态后，有 根据地认为，依次回采一个中段后，支承压 力区重新分布 并转移勐 了下部 中段 。随着下 面开采面 积的进一步扩大，滑坡 锥体体积增 大，因此剪应力会不成比例地升高。预计当 开采5 1 0 4 4 O 米中段时，剪应力会升高1 O ～ 1 5 。 因此，为预防边坡附近岩体可能产生滑 坡，在开采4 4 0 --3 8 0 米私5 1 0 --4 4 0 米中段对 必需严格按一定顺 序进 行开 采。这两个 中段 的矿体 必须从上 盘向露天矿边坡 回采，最好 沿走 向从 中央 向两翼，或从 两翼向中央 用连 续工作面推进，使二步骤回采的矿柱存在的 时间缩至最短。此外，开采这两个中段时， 必需在矿体中部留下废石夹层或不合格矿段 不采。 Fo p n uR 孤y p H a Ⅱ ， 1 9 9 0 ,7 ， 2 1 2 3 杨培章湘 沅 维普资讯 的影 响。因为开采高品位矿石可大大弥补低 产量的不足。 由于探明的薄矿脉 储 量 约 有 3 0 0 万吨，从而大大促进了对可替代的 采 矿 方法的研究。 作为对薄矿脉机械 化采矿法前期工作 的 延续，多姆金矿周意在试验采场用拉姆天井 掘进有限公司的阿利马克爬罐，并选择2 3 3 9 水平的 l 7 号采场进行了试验 。因为该采场能 够满足下述设计准则。矿脉 在走 向和倾 斜方 面比较稳定，无重大变化 矿脉为急倾斜， 允许采下矿石 自由通过底部水平 的 出 矿 巷 道 ，囤岩较 稳固，允许 采场有大 的暴露面而 不会 有过份 贫化。 试验 采场的围岩是 中等稳固的绿 岩。 矿 体为一 条窄的铁白云石 岩脉，脉宽 约 3 0 0毫 米，倾 角约6 5。 。 囤岩 中有持续的片理 ， 与 铁 白云石 岩脉 的方位一致 ，有一组 密集 的节 理，其方位几乎与采场轴线 直交，有一 条主 要的断层通 过采场 ，与采 场 轴 线 成 7 0 。 的 交角。 在采场设计中用边界元法对囤岩稳固性 作了研究，以所得岩石强度参数按现场岩体 类别加以计算，并用测得的原岩水平应力及 垂直应力值作了数值模拟试验。对采场的平 面和断面进行 了岩石 力学的分析。检验 了走 向长4 6 ，5 3 、6 l 和7 6 米的四种采场’结果表 明，走向长度超过4 6 米的就产生张应力和剪 切 破坏。在垂直断面上对采场高3 O 、3 8 和4 6 米也进 行了模拟结果是 高度超过3 8 米的就 出现张应力， 采场上下盘围岩产生动态片落。 模拟试验还表明，为了防止在矿柱边界 扩大超应力带，要求在两个3 0 ． 5 米长的采场 之回留宽度最小为9 ． 2 米的矿柱。 采 | 采准工程包括2 2 和2 3 水平的采 ／准巷道及采场的凿岩天井。由拉姆天井掘进 队承担这些采准工程。 为 给原有的切顶 平巷提供进路 ，在2 2 水 平的下盘 掘进 了一 条平 巷。 为采 场采完后 移 动阿利马克爬罐 设备要 掘进一 条进路 平巷 。 此 平巷断面为2 ． 7 53 ． 0 5 米，用 气腿凿岩机 凿岩和气动装 载机 出碴 。 在2 3 水平掘进一条扒 矿巷道和5 个 出 矿 口， 出矿 口间距 约 l 2 米，断面尺寸为3 ． 0 5 2 ． 7 5 米。原有的一条探矿巷道则用作拉底巷 道 。 用 阿利马 克天 井爬罐沿矿脉倾 斜掘进 了 两条2 ． 1 5 2 ． 7 5 米 的凿 岩天井 ，在 两条凿岩 天井 中同掘进一 条1 ． 8 31 ． 8 3米 的 捡 查天 并，用 于检 查炮孔的准确 性和提供利 于爆 破 的 自由面 。 天井掘进 采用S T H一 5 I 型阿利马克 爬罐 掘进 凿岩天井和捡查天井 爬罐安装在 导轨上 由两台气动马达组成的驱 动 装 置 驱 动 。导轨每 节长1 ． 8 3 米，为保证质 量 和 安 全，对导轨采取了特别的加强措施，从而使 其寿命 约延 长了3 倍 。此外 ，还 通过导 轨 供 气和给水， 为天井和采场爆破后的通风服务。 阿利马克天井 爬罐 由一 套齿轮齿条装置 传动的气动马达驱动， 并装 备有一 离心式制 动器和防止行走时自行滑落的安全装置}工 作平台Ⅲ U 是为此项试验特意设计的，其规格 为 1 ． 5 2 x1 ． 5 2 米到1 ． 8 3 2 ． 4 4 米 。 全 部天井都是 沿着矿脉倾斜 和上盘围 岩 接触带掘进的 。阿里马克天井掘进系统 的灵 活 性在 于允许爬罐在 1米范围内有3 。 的馈角 变化，从而可使天井作业人员随矿脒上盘_I 曩 角的起伏变 化进行作业 。 天井掘进 日进只约为4 ． 1 5 米，工班效率 为1 ． O 5 米。 深孔 凿岩 平台是 专 为试 验采 场设 计的。 为适应采场尺寸，平台可以展开，并装配有 找平装置，以根据天井倾斜的变 化 进 行 调 整。凿岩用S 3 6 塑 凿岩机 ，配MKV螺杆 推进 器，凿岩机架设在架柱上，架柱可随 同平 台 伸缩。用安装在平台每端的两个液压或顶尖 提供额外的稳台作用。 澡孔凿岩 一 排炮孔 由3 个平 行 孔 组 成，最小排距为0 ． 9 米， 炮孔直径为5 l 毫米， 9 维普资讯 4 0 0 米 天 井 导 孔 的 精 确 钻 进 帕斯明科有限公 司伊 路拉 矿位 于澳大利 亚 新南 威尔 士老 矿医中心 、科 巴尔 西北 4 7 公 里，是 一颇具规模 的铅锌 银矿 床。去年该矿 拟在其4 0 0 米和8 0 0 米水平之 间掘一天井 供运 输人员 及材 料之 用。计 划先钻一直径 3 0 0毫 米导孔，再 用冲 击工具扩 到3 3 0 毫米， 最 后 用天井钻机 向上 扩成直径 6 米、深4 0 0 米 的天 井 。导孔必须始终不偏 离直径 3 0 0 毫米 的 目 标，这不仅受制于天井钻进的要求，也是因 为将来用钢绳罐道。这任务艰巨，困如每3 O 米偏0 ． 5 ，4 0 0 米即偏 离 2 3 、术 。头 两 个 试 钻孔刚 钻5 0 6 0 米即偏 离了 目标而报废 ，原 因是采用了单镜头孔内摄影祝。 其 后 C． B． C 定向钻进队建议采用由加州韦尔博尔导 航 公司制造的We l a a v 定向仪，可提供通过 一 套计算机 软件包翻译的表面读 出数据。为 了 修正偏差，改用Na v i 定 向钻机 ，在 每 钻 取 6 ． 1 米 岩芯 之后 均进行测孔，倘超过容 许 偏 差，即用Na v i 钻机 的孔底 马迭修 正， 紧 随 马达 之后 用钢绳将We l n a v 定向仪 吊 孔 内 即可在修 正钻 进过程 中不断得到 表 面 读 出 数 据。 1 9 8 9 年7 月开始有关人员 的培训。 按操作 计划 需要 有每 6 米进行一次测 孔的集簇 镜 头 摄影 机，一根外径9 5 毫米并沿其3 米长 度 稳 定的全孔取岩 芯套 管和一段6 米 长的无磁 捧， 再加 上定 向孔 底马达。Na v i 钻机 由 9 2 ． 8毫 米侧钻钻头 ，带9 2 ． 1 毫 米稳 定器的孔底马达 和一个偏 向靴组成。一段6米 长、N墨规 格 6 9 ． 9 毫 米的无 磁绳索取 芯钻杆 和钻具稳 定器 与马达连 接。偏 向靴 即稳 定了钻 具又 产 生 了 良好 的偏 向作 用。 孔深为9 ～ l 3 ． 5 米不 等。 全部炮孔均在凿岩平台上钻凿。与检查 天 井贯通 的炮 孔都是 水平孔，但钻凿到矿枉 边界上的盲孔均向下烦斜1 O 。 ，以加大 爆 破 自由面。 从安装在深孔凿岩平台上部的第二个爬 罐进入此平台，增加这个爬罐便于凿岩工进 入凿岩平 台，并可立即开始 凿岩工作 而不干 扰凿岩机 的定 位 。 在检 查天井 中安装 第三 台爬罐， 以监 控 工程 过程 中凿岩的准确性， 因为后者对试验 的成功至关重要。所有贯通到检查天井的炮 孔都可用 肉眼看得 到。发 现全部炮孔距贯通 孔位误差在5 O 毫米 以内，这表明 炮 孔 没 有 偏斜 。 试验矿块的矿量为0 0 2 5 吨， 约 需 钻 凿 5 6 8 0 米炮孔，平均工班凿 岩效 率为9 2 ． 4 米。 爆破 从安装在天井爬罐下面的爆破 平台上进行装药 在导轨的最低点安装一套 制动装置，作为爆破额外的安全措施。 爆破组由4 人组成． 每次爆破两排炮孔， 其爆层厚3 ． 6 6 米或每天采6 8 0 吨矿石 。 崩矿后每次仅运出碎胀部分，其余矿石 存 于采 场中，以支撑采场两帮 。 为 了确定 采矿贫化率， 已进行过特别 的 取样。初步结果表明，贫化的采 矿 品位 为 4 ． 7 克／ 吨，符合预定要求。直接采矿费用忧 于普通留矿法，生产能力大约为它的两倍。 阿里马克天并爬 罐的使用，提 高了采矿 安全性。因为利用这种爬罐允许在不 良岩层 条件下作业，而且将大大减少使用普通留矿 法时通常必用的锚杆及其他支护措 施． CI M Bu l l e t e n ， 1 9 9 0 ， 6 ， 6 3 ～6 6 邓洪贵吴子振 维普资讯