胶结充填法开采的有效应用范围.pdf

层状矿床。矿床的特点是矿石 中的有用成分 分布不均匀， 水平应力很高 ， 为垂直应力的 5 倍 ， 垂直应力也较高 。 矿体 和围岩 的分界线不 明显 ， 因此 ， 通过取样化验边际品位确定工业 矿体的边界 。 矿石基本上 由霞石、 长石、 霓石 、 钛铌酸 钠铈矿石和其它矿物组成。主要回收的矿物 是钛铌酸钠铈矿一一种含钽、 铌 、 钛、 钍、 锶氧 化物和稀土元素氧化物的多成分矿物。矿石 中的钛铌 酸钠铈 占 3 ～5 ％ ， 因此 ， 9 0 ～ 9 5 的矿石尾矿贮存在尾矿池内。 在开采 初期 ， 用 连 续空场 采 矿法 开采 8 0 m。这种采矿法在卡尔纳苏尔特矿得到了 实际应用 ， 矿块开采既沿走向推进 ， 也上向或 沿倾斜推进。在宽工作面使用手持式风钻或 钻机和电耙绞车开采。在矿块间留带状矿柱 支护采空区 ， 在工作面附近用排柱支护顶板 。 空场采矿法的主要技术经济指标如下 矿 山 卡 鐾 藻 蓄 矿鼍 嚣 矿悼厚度 ， m 工作面工人的劳动 生产率， m0 ／ 工班 矿石损失率 ， 贫化率， 0 ． 7 3 ．0 8 1 5． 80 3 50 2． 6 8． 73 2 2 ． 30 1 2 ． 80 靠起爆药包 能量的再分配． 还是依靠增加爆 破气体对被破坏岩体的作用时间都有理由认 为， 这种药包结构可 以提高爆破的有效系数。 在进行工业试验爆破时抛出速度和，尘_ 气流 的上升高度明显降低。 使用小密度惰性材料间隔结构 ， 可以减 少炮孔装药量。这就意味着降低了压碎带内 的粉碎矿岩量 。 此外 ， 上部药包起爆后的爆炸 气体压实小密度惰性料 ， 使之密实， 从而封闭 住下部药包 的爆炸气体 ， 有助于爆炸气体渗 透到炮孔周围的裂 隙中。 依靠扩大药腔来降低上部药包区内的爆 炸气体压力， 可以降低炮泥的飞出速度， 从而 可以延长下部药包爆炸气体对被破坏岩石的 作用时间。 因此 ， 可降低从孔 IC l 喷出的尘气量 由于尘气封闭在炮孔中， 在爆下的矿岩中留 有部分尘气 ， 这些尘气仍留在露天坑内。 综上所述 ， 这种药包结构的工业试验证 实了其高效率 。捷尔诺夫卡矿务局露天矿根 据获得的结果 ， 使用了小密度惰性材料沿高 1 0 度分 间隔的药包爆 破台阶矿石的工艺． 还修 正了药包的一些结构参数和拟就了凿岩爆破 作业说明书。 五一矿根据岩石 的可爆性将 其分为三 类 普 氏硬度系数 f l O的软岩石． 这 种岩石 大约占 3 0 ； f 一1 1的中硬岩 石 ， 占 1 5 ～ 5 0 ； ￡ 1 5 2 0的坚硬岩石 ， 占 2 0 。露天 矿各水平炮孔的含水程度没有严格 的规律 。 根据露天 矿地质监测站的资料 ， 干炮孔不超 过 3 0 ， 水高达 6 m 的炮孔为 4 6 ， 其余 的 是含水量极多的炮孔。 因此， 凿岩爆破作业说 明书规定， 在水柱高达 6 m的炮孔 中， 下部药 包使用抗水炸药， 而装填 2 m 长的小密度惰 性材料以后， 其上部装填非抗水炸药 。 在爆破 软岩时． 上部药包的长度为 2 m． 炮泥长 6 m 在爆破坚硬岩石和 中等硬 度岩石 时， 上部药 包和炮泥长度相同， 均为 4 m。在水柱高度超 过 6 m的炮孔 中， 上部和下部药包全用抗水 炸药 。 WlV l E 1 1 0 1 5 9 胡爱华 湘源 维普资讯 箍 ● { ， 温博泽 罗矿初期开采厚度 不大 的富矿 体 为了提高矿石回采率和矿石质量而开采 了下部矿体 ， 所以出现了保护上部矿体的问 题 。 采用胶结充填采矿法可解决这个问题 。 用 水泥 、 碎石、 沙子作充填料组分 。但由于充填 料的成本 高 ， 故该 采矿法 只限于开 采厚 度 3 ． 5 m 及其 以上的富矿矿段。为 了扩大胶结 充填采矿法的有效使用范围． 进行了将钛铌 酸钠铈矿 石尾砂 含霞 石 5 0 ～5 5 作充 填料的研究 ． 这种尾砂是{ 艮 好的胶结剂。 用这 种尾砂作充填料组分不仅可 降低充填费用 ， 还保证可利用 5 0 ～6 0 的尾砂处理采空 区， 从而可显著降低建设和维修尾矿池的费 用 ， 还改善了矿 区的生态环境 。 俄罗斯科学院矿业学院的试验室的研究 结果表明可选择出合理的胶结充填料组分， 并可根据采矿法的结构特点 、 充填料各组分 的配比和硬化时间在很宽的范围内调节充填 料的性质 。 图 l用长进 路沿 走 向 回采矿 俸 、 胶结 ’充填采空区的两步骤采矿法 l 、 2 分别是 沿对角线掘i 雒 的运输和切割巷道{ 3 一巷道 附近的矿桂 } ● 、 5 分别是步骤和二步骤开采的矿带} 6 一回采 进路 } 7 通风一 充填巷道 ； 8 充填管道 ； 9 、 l 0 一 挡墙} l 】 一充填体 根据获得 的充填 料强度特性和流变性 质， 研究 了一系列新的充填采空区和使用 自 行式设备回采的采矿方案。 使用自行式设备 ， 工 作面 工人的劳 动生产 率可提高 1 ～ 2倍 ， 因 而降低了采矿成本。 使用充填采矿法 ， 矿块矿 石损失降低 了 7 5 ～8 0 ， 矿石 回采率提高 了 5 ～6 但实际上通常是采用空场采矿 法开采厚度不足 3 m、 倾角大于 】 0 o 的矿体 ， 使 用的设备是手持式风钻或钻机和电耙绞车。 研 究和试验的开采厚度超过 2 m， 倾角不 到 2 0 。 矿体的方案之一示于图 】 ， 这是一种沿 走向布置长进路、 使用 自行式设备进行 回采 后胶结充填的两步骤采矿方案 该 工 艺 的 实 质 如 下 矿 块 沿 走 向长 5 0 0 m， 沿倾斜宽 4 1 0 m， 矿块沿高度划分为两 个矿带 ， 每个矿带又分为第一和第二步骤开 采的两个小矿带。一步骤小矿带包括 3 个各 宽 5 ～5 ． 5 m 的进路， 而二步骤小矿带包括 2 个进路 。矿带和小矿带均按上 顷序进行开 采。 小矿带的进路沿走向、 同时下部进路超前 开采 。用水泥砂浆钢筋锚杆或聚酯树脂钢筋 锚杆支护进路顶板。步骤小矿带完全回采 和清理采空区后进行胶结充填 ， 二步骤小矿 带开采完后 用不添加水泥 的尾 矿充填采空 区 。 掘进分段和运输平巷、 对角倾斜巷道和 进路后开始进行回采。从切割下盘岩石开始 进路回采 ， 便形成水平场地 ， 让 自行式设备 有效作业 回采和掘进采准_ 切割巷道一样 ， 使用同样的凿岩台车和铲运机配套 自行式设 备 。顶板锚杆支护也使用 自行式设备。 上述采矿法的优点是 ； 结构简单、 劳动生 产率高、 矿石损失率低、 在所有开采阶段都可 使用统一的配套 自行设备来代替 移动式设 备。该采矿法的缺点是由于切割下盘岩石而 导致矿石贫化率高 为了提高采下矿石品位 ， 研 究和试用了 选别回采矿体和切割下盘岩石的两步骤采矿 方案， 在充填 已采 的第一条小矿带时可用切 割下盘的岩石作充填料。该方案除了在落矿 过程中同时爆破矿石和切割岩石时可分选矿 石和岩石以外 ， 在结构形式上与图 l所示 的 方案 完全 一致 。 在综合考虑成本 、 回采率和贫化率的前 维普资讯 提下 ， 按照采 l1 t 表 内矿石的利润标准评估所 比较采矿方法的经济效益。 0 ． 0 1 U。 一c K 式中 I 卜 1 c 钛铌酸钠铈精矿的价格； C 表 内钛铌酸钠铈 矿的 品位 ， ％； U。 一 精 矿中钛 铌酸钠 铈 矿 的 回收 率 ． ； C 一 c C C 。 ／ g t 采矿 、 充填和处理 1 t表内矿石的全 部 费用， 卢布 ； K a ／ c 一矿石的质量变化 系 数， ； a ～采下 矿 石 中钛锟 酸 钠铈 矿 的 品 位， ； K 一 K x K ～矿 床 中 的 矿 石 回 收 率 ， ； K 一Ⅱ ／ B 一矿石回采率 ， ； 口 _ _ 从矿 块开采的矿石量 ， t ； B 一矿块的表内储量 ， t 。 采矿方法的主要技术经济指标列于下 表 ’ 采矿方法的技术经济指标 从表中可看 出， 选别 回采方案 比混合 回 采方案更优越 利镧 图 2 两种采矿法的有艘使用范围 1 、 2 分别为腔结充填法和空场法 ； l 、 Ⅱ 分别是两种 采矿方法的有效使用范厨 为了在可比较条件下确定开采厚度不大 12 的缓倾斜钛锟酸钠铈矿矿体时有效使用胶结 充填法的范 围， 在矿体厚度 1 ． 5 ～ ． 0 m， 矿石 品位 1 ． 5 ～ ． 0 的条件下对胶结充填法和 空场采矿法进行了比较。将按公式计算的采 1 t 表 内矿量获得的利润作为效益标准 根据 计算的数据绘制不 同矿石 品位的利润与矿体 厚度的关系曲线图， 见图 2 。 上述关系 曲线的分析表 明， 与 空场采矿 法相 比， 胶结充填采矿法的有效使用范 围有 限。 例如 ， 在矿体厚度为 2 ． 1 ～ ． 0 m和矿石品 位分别为 4 ． O ～2 ． 5 的范弱内 ， 当矿石 品 位的 中 间值分 别为 2 ． 5 、 3 ． 2 ％和 3 ． 5 、 3 ． 0 时 ， 使用胶 结充填法在经 济上 是合理 的。 在上述边界线之外 ， 在研究的矿体厚度和 矿石品位范 围内使用胶结充填法没有效益， 因为 ， 充填 费用超过 了所损失有用矿物 的可 能获得的和 j 润 。 WME 1 1 0 ] 6 0 胡爱华 湘源 维普资讯