茅草寨急倾斜煤——硫铁矿伴生矿床采矿方法分析.pdf

第2 7 卷 第3 期 青州 I业大 学 学报 l 9 9 8年6月 J OURN AL O F GUI Z H OU UNI VE RS I T Y O F T E C HNO L O GY V0 1 ． 2 7 No ． 3 J u n e ． 1 9 9 8 茅草寨急倾斜煤硫铁矿伴 p - 生 矿 床 采矿 方 法 分 析 王退 青州I学 军 5 5 0 0 0 3 岁 ． 2 ／ 2 | 摘要通过对急倾斜煤 硫铁矿伴生矿床赋存特点、 选矿漉程等方面的分析， 提 出了 这类 矿床初、 后期较为可行的采矿方法。 莩 书娄 嚣 8 ；汾T D 8 23 ；落T ． 辱Z 碗 j-T D 823 8 TD 823；T D871 6 锗 名 再 乐 中 国 国 书 资 料 分 类 号 ． ． ’ 凡 ． 1 料 ，_蜃 贵阳硫铁矿洛湾茅草寨矿段是硫铁矿层与煤直接伴生的急倾斜复合矿床， 属晚二迭世沉 积型硫铁矿床， 该类型占我省已探明的硫资源的9 5 。目前省内在产硫铁矿山多为工艺原始、 低回收率的乡镇小矿， 而急倾矿床 尚未见开采实例， 故有必要对这种类型的矿床开采方法进行 l 茅草寨矿段概况 1 ． 1 矿床赋存条件 该矿段地形为山地 ， 地面标高 1 0 3 5 ～1 3 7 5 。矿层露头最高标高1 3 1 5 。在勘探较好的 3 ～7 线矿段 1 1 0 0以上的矿床呈层状 ， 似层状产出， 单斜构造 ， 倾角 5 0 。 ～6 7 。 ， 平均 6 矿。硫 铁矿层产于乐平煤系 P D底部， 茅 口灰岩 【 P } 侵 蚀面上， 厚度变化为 2 ． 3 4 ～7 ． 4 8 ， 硫铁矿层 均厚 4 ． 0 。 煤层为其顶板 ， 为含硫略重 的烟煤、 层状 、 分布相当稳定， 均厚 0 ． 8 ～1 ． 5 m 。 煤层之上 有厚度 、 岩性不一的伪顶， 为砂质 、 炭质或硅质页岩， 厚度 O ～O ． 3 。再其上为较稳 固的燧石灰 岩 P ， 厚 3 1 ～5 8 m 。P 层之上囡对矿床开 采影响不大 ， 描述略 。 1 ． 2 矿石质量 矿 石类型为粘土岩硫铁矿。 矿层上都以星点状粒径 0 ． O 2 ～1 ． 0 mm细晶黄铁矿为主 ， 分布 均 匀， T S l 1 ． 3 2 ～g 3 ． o 1 ； 下部 为稀疏分布粒 径 2 ． 0 ～3 ． 0 mm 粗 晶状 黄铁矿， T S I 2 ． 8 9 ～ l 8 ． 6 9 ， 矿层平均含硫 1 4 ． 2 5 ， 属可选性贫矿石。脉石为泥质结构粘土矿物， 有害元素均低 于工业允许含量。矿石体重 3 ． 0 ， 湿度 I ． 1 7 ， 松散系数 I ． 6 1 。 2 矿产品种和质量对采矿方法的要求 2 ． I 伴生资源必须回收 从地质资料可知， 与硫铁矿层伴生的煤层， 厚度在 0 ． 8 ～I ． 5 ， 是国家矿产资源政策规定 1 9 9 7 1 2 2 0收穑 ■ 维普资讯 贵州I业大学学报 1 9 9 8年 必须回收矿产品。 所以， 本矿产品应为主产品硫精矿 ， 副产品煤炭。 为此 ， 采场工艺及采准系统 应当与后续选矿工艺流程统筹考虑。 2 ． 2 原矿品位不能低于量低工业品位 本矿地质报告储量计算标准最低工业品位为 1 2 ， 边界品位为 8 ， 这一标准基本上符合 我省当前工业水平， 所以采场工艺设计应尽量考虑矿石贫化后品位不低于 1 2 ， 接矿石平均 品位 1 4 ． 2 5 计算， 相应采场贫化率应低于以下计算值 即p a 一 1 4 ． 2 5 1 2 ／ 1 4 ． 25 一 1 6 。 为了达到上述要求 ， 采场工艺及采准系统一般应当实行分采分运。但是 ， 如果选矿工艺能 经济有效地将混入多量煤炭的原矿进行分选 ， 即单一煤产品在选矿工艺中产 出， 那么 ， 煤硫混 采将使采矿方法有更多的选择余地。 3 目前可行的选矿工艺及预测 茅草寨矿段之矿样在六十年代曾作过矿石可选性试验， 共进行了四次小型闭路试验， 硫铁 矿采用一次粗选和一次扫选。试验结论认为黄铁 矿比重大 ， 浮游性能好 ， 可用重选或浮选法 回 收， 精矿品位可迭 3 5 ， 回收率 8 6 ． 1 8 ， 尾矿品位 2 ． 8 ， 选矿 比为 3 ． 0 。 省化工厅综台了我省 多处乐平煤 系沉积硫铁矿石的选矿试验结果 后， 认为全省硫铁矿以中、 低品位为主 ， 有害杂 质少， 易选， 选矿成本低， 回收率高， 对化工无苛求， 一般化工流程成熟的制酸工艺都能使 用。推荐的选别流程为重浮联合流程， 即对 2 ～0 ． 3 mm级别采用梯形跳汰{ 细级别用浮选， 产 品为低品位 s 3 2 硫精矿 ， 回收率在 8 5 以上 ， 选矿比在 1 ． 9 3 ～4 ． 0 7之间。 对开采中混入的 较多的煤 ， 亦可得到含碳达标的硫精矿。 上述试验结果可看出， 目前较为成熟的工艺都没有分选 出单一的煤产品， 在入选原矿中无 论含煤量多少， 都混入尾矿当中成为弃品， 未充分考虑资源的综合回收。 但是， 无论从理论上还 是技术上 ， 由于煤炭与硫铁矿 原矿石 比重差在 1 ． 5以上 ， 用重选法对煤先进行选别后再选硫 精 矿是可能的 ， 随着选矿试验的深化 ， 煤炭综合回收是可以实现的 ， 煤硫混采的可行性也增大 。 4 采矿方法初筛选 4 ． 1 明显不可行或不适宜的采矿方法 从矿床倾角为急倾斜的特点， 很明显一般适于缓倾斜 以下倾角的采矿法， 如全面法 、 房桂 法和壁式崩落法均不能采用。 由于煤层有 自 燃倾向， 硫铁矿层局部地段含硫超过 1 8 ％以上也具有自燃性， 从安全上考 虑 ， 也不宜采用留矿法。 鉴于本矿矿石平均品位较低， 而且硫铁矿石属于低值矿产品， 降低采矿成本是企业是否盈 利的关键因素之一。所以 ， 成本高， 系统复杂的几类 充填法都不宜采用 。 由于 本矿矿床平均厚度偏薄且有一定变化， 对于采用大直径深孔凿岩的采法E h 于难 以控 制爆破效果 ， 可能崩落围岩 ， 大大贫化矿石 ， 如阶段凿岩矿房法等都不宜采用。 4 ． 2 可行的采矿方法 根据资源必须综合回收、 目前选矿工艺水平、 矿石品位低、 矿井生产能力 大等因素， 仅管 煤硫分采分运系统较复杂些， 也应当作为采矿方法需要优先考虑的条件。从围岩条件分析 ， 如 维普资讯 第 3 期 王迅 茅草寨急倾斜煤琉铁矿件生矿束采矿方法分析 8 1 先采煤层， 煤层伪顶之上厚 3 1 ～5 8 的隧石灰岩一般认为可列为中等稳定岩层， 采急倾斜薄 煤层不易崩落而可能人工强制崩落。但是， 当灰岩节理裂隙发育的情况下， 特别在急倾斜条件 下则可能成为具有假塑性可弯曲顶板或易控制崩落的顶板 。 根据 以上分析 ， 可提 出两个分采分 运方案 1 两矿块 同采 ， 超前矿块采煤 ， 滞后矿块采硫铁矿。 采煤考虑顶板易控和技术复杂性等因 素， 仍以倒 台阶法为宜 ， 除超前平巷为煤巷外， 以矿脉 内中段平巷作为区段平巷 ， 脉内天井为上 山， 溜煤眼亦在矿脉中掘出。 采矿方法宜采用有底柱崩落法或走 向回采巷无底柱崩落法。 矿块 走向长前者按电耙能力取 4 5 5 0 ， 后者因可用无轨设备搬运可增大到 6 O ， 分段垂高 6 ～8 。 这种方案的优点是矿块生产单一， 易管理， 机械化水平高， 矿块生产能力大 但是 ， 两种采矿法 都用 中深孔凿爆 ， 都存在着矿石贫化率将达到 2 O ～3 0 ， 损失率 1 5 以上 ， 采场通风差， 采矿 技术要求高等问题 。 有底柱法脉外巷多 ， 无底柱法设备投资大。 以上问题对于小型贫矿山来说， 无疑是须慎重考虑的缺点。 2 两矿块保产， 矿块内采用分层崩落法。矿块走向长 4 5 ， 分层电耙出矿 煤 ， 矿块两侧 各设一脉内共用天井， 即天井 中间用隔板分为溜矿 煤 格和行人、 运输 、 通风格 ， 出煤和 出硫铁 矿分别在两天井完成 。 采用 低分段 分层 ， 各分段从天井向煤层掘穿脉到顶板， 先采煤作为 切割槽 ， 分段 内须待煤切割采完后才能采硫铁矿 。 采矿工艺 中须作人工假顶 ， 浅眼凿岩放炮。 这 种方案最大的优点就是可使贫化率控制在 5 以下， 由于采矿面可髓矿层厚度变化而变化 ， 矿 石损失率可控制在 1 O 以下 。此外 ， 由于采煤时顶板暴露面积小， 安全性好 ， 也利于逐渐掌握 顶板情况和活动规律 与前方案相 比， 通风较好 ， 技术要求不高 ， 设备投资不大 ， 矿柱易回收等 ， 对于小矿比较有利 。这种方案的缺点是采切巷道量大， 采 准多于前方案 5 O 以上 ， 采面能力 小 ， 致使必须多面生产 ， 管理也复杂一些。 5 推荐方案 综前所述 ， 作者认为茅草寨矿段可在中段垂高统一划定前提下 ， 分期采用不同采矿方法 。 5 ． 1 开拓布置 1 1 0 0走向平硐布置在距矿脉底下盘 1 O 茅 E l 灰岩 内。根据 1 1 0 0标高以上矿体斜长， 划为两个 中段， 即l 1 6 O 和 1 1 0 0 ， 中段垂高 6 ， 斜长 6 9 。1 2 2 0回风平巷亦同平硐同层 位， 1 1 0 0 运输 中段平巷布置在矿脉内， 用集中斜溜井与平硐联络 ， 采用对角式通风， 风井也 在茅 口灰岩内。 5 ． 2 前期采矿方案 根据前节所分析不同采矿方案优缺点， 从矿井能力小、 技术要求、 选矿要求、 投资少等因素 综合考虑， 前期宜采用分采分运分层崩落法。其矿块采准系统见附图所示， 主要技术参数见下 表 。 s 、 3 后期方案 后期， 主要是指选矿工艺进一步研究试验后在能经济有效地预选煤炭和贫化较大的硫铁 矿的条件下 ， 在前期掌握 了顶板规律后 ， 可以不用分采分运而可煤硫混采。宜采用前节 所述两 法， 但从脉外巷道多少和系统复杂性租比， 以走向无底柱崩落法较优 。 维普资讯 8 2 贵州 I业大学学报 1 9 9 8 1 ． 投产矿块数 十 2 7 ． 贫化率 5 2 ． 同 时生产面数 十 6 8 ． 矿 石损失率 ％ 1 0 3 ． 切割面数 十 2 9 ． 采面工 敛 t ／ 人 d 4 ． 3 4 ． 采面生产能力 t ／ d 8 0 1 0 ． 采准 比 m／ 万吨 2 4 8 5 ． 日产煤量 t ／ d 4 2 6 ． 矿房 回采率 ％ 9 5 U 附 图矿 块 采 准 寨统 1 ． 中段平巷2 ． 中段溜井3 ． 天井 4 ． 中段 回风巷5 ． 回风 穿脉6 ． 分段平巷 7 ． 分段 穿脉8 ． 分段煤层 内联络巷9 ． 电耙硐 室1 0 问柱l 1 ． 采面 参 考 文献 1 ． 贵 州省化工 厅等 ． 贵州硫 资源开 发系统研究 摘要 ． 1 9 9 6年 6月 2 ． 陈留红 ． 贵州省煤系硫铁 矿石选 矿试验． 化工矿山技术 ． 1 9 9 7 4 l 5 ～1 6 AN ANALYS I S 0F TH E M I NI NG M ETHODS OF S TEEPLY I NCLI NED M I NERAL DEPOS I T OF C0AL PYRI TE ACCOM PANYI NG BED AT M A0CA0ZHAI W a n g C h i De p a r t me n t o f Mi n i n g En g i n e e r i n g， Gu i z h o u Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y Ab s t r a c t Th e c h a r a c t e r s o f s t e e p l y i n c l i n e d mi n e r a l d e p o s i t o f c o a l p y r i t e a c c o mp a n y i n g b e d a n d o f mi n e r a l p r o c e s s i n g a r e a n a l y s e d i n t h i s p a p e r ． Mo r e e ff e c t i v e mi n i n g me t h o d s 8 r e p u t f o r wa r d f o r t h a t mi n e r a l d e p o s i t i n i t s i n i t i a l a n d l a t e r p r e i o d o f mi n i n g ． Ke y W o r d s s t e e p l y i n c l i n e d a c c o mp a n y i n g mi n e r a l d e p o s i t ； mi n e r a l p r o c e s s i n g} s l i c i n g a n d c av i ng 维普资讯