浅谈金属矿山大水矿床的地下采矿方法.pdf

工 业 技 术 2 0 1 4 年 第3 3 期 l 科技创新与应用 浅谈金属矿山大水矿床的地下采矿方法 王超 群 1 、 云南金诚信力合矿山工程设计院有限公司， 云南 晏 永 明 z 敬皓 昆明 6 5 0 2 1 7 2 、 江西赣中钨业有限公司， 江西 丰城 3 3 1 1 0 9 摘 要 大水矿床是金属矿山当中最为常见的矿山类型， 做好对此类金属矿山的资源开采， 对 于我国金属矿业发展及经济水平提升 具有重要意义。作者结合实践工作经验， 在文章当中以点柱充填式采矿法为例， 对金属 Y d -, 大水矿床的地下采矿方法进行探讨。 关键词 金属矿山； 大水矿床 ； 地下采矿 ； 点柱充填式采矿 法 前言 大水矿床是我国金属矿山当中较为常见的一种类型， 其虽在我 国分布广泛 ， 但 由于开采难度较大 ， 以至于该类 型矿山资源并 非开 采首选。随着社会需求 的不断增大 ， 越来越 多的金属矿山被开采枯 竭 ， 从我 国目前的大水 矿床开采效果来看 ， 点柱充填式采矿法是较 有成效的开采方法之一 ， 做好对此方法的分析对于我国金属矿 山大 水矿床的地下采矿方法进步具有重要意义。 1大水矿床的充水类型 大水矿床是指矿坑涌水量每 日达到数万立方米 以上的矿床 ， 这 类矿床在我国分布较为广泛， 其虽具有一定的开采难度， 但从效益 方面还是 具有重大 开采意义 的。我国大水矿床的充水条件较为复 杂 ， 这与我 国水文地质条件有着直接 的关 系， 多种水源共同补给矿 坑， 其类型不仅包括岩溶水、 孔隙水、 裂隙水等 ， 还有地表水和大气 降水等。其中孔隙水为矿床的主要充水类型， 根据不同充水类型可 以将大水矿床分为岩溶含水层充水和孔隙含水层充水两种矿床冲 水类 型。 1 ． 1岩溶含水层充水 此类充水岩层根据不同的层次有着不同的特点， 其中裸露充水 层具有含水性不均的特点 ， 这与其无统一含水层和地下水位有直接 关 系 ， 此类充水层的充水流量 与大气 降水强度有直接关联 ， 易出现 大溶洞库存泥沙的情况， 威胁生产安全。覆盖及埋藏充水层则都具 有统一含水层和地下水位 ， 但覆盖充水层具有严重的地面谈下井下 泥沙 ， 其地下水对安全生产有所威胁 。同时埋藏充水层则具有丰富 的高压岩溶水 ， 此类充水层的井下泥沙对生产安全有所威胁。 1 ． 2孑 L 隙含水层充水 此类充水岩层具有埋藏浅的特点 ， 矿坑 内涌水量受大气降水影 响明显， 上部松散沉积物较多， 多以富有水的沙砾石层为主， 同时掺 有细粉砂 含水层与弱透水 的亚粘土 、 粘土层交互成层 ， 此类岩层具 有极强的不稳定性 ， 工程地质条件也较为复杂 。 2大水矿床的开采方法分析 大水矿床的地下采矿方法一直是采矿企业研究 的重点 内容 ， 在 我国当下的矿山开采水平上 ， 大水矿床的地下采矿方法也呈现 出了 百花 齐放 的现象 ， 例如 留隔水 矿柱 的房柱法 谷家 台铁 矿 、 业庄 矿 区 、 泗顶铅锌矿 ， 可超前疏 干的崩落法 西石门铁矿 、 北 溜河铁矿 、 程潮铁矿 、 空场嗣后充填采矿法 南沼河铁矿、 草楼铁矿 等等， 都 取得 了一定 的效果 ， 并 获得 了成 功 ， 但从 开采效率 、 经济效益 、 生产 安全 角度分析 ， 还是点柱式充填采矿法最为有效 ， 因此该方法成为 了我 国目前使用最为广泛的大水矿床的地下采矿方法。 3点柱充填法的应用优势 1 点柱充填法能够在一定数量的矿柱支持下实现对矿体上盘 的支撑 ， 避免海水深入 坑内 ， 对矿山的海 地部分产 生破坏 与不利影 响； 2 使用点柱充填法可 以实现全尾砂充填 ， 这样有利于提升 回采 矿石的回收率 ； 3 点柱充填法的机械化程度较高 ， 因此其劳动生产 率也交稿 ， 而且无轨生产设备的灵活应用 ， 还可以保 障设备安全 ， 如 果出现海水浸入井下的情况 ， 可以实现对设备 的随时撤离 ； 4 点柱 充填法可以实现对采场 内的分选 ， 实现对开采品位 的灵活控制。 4以点柱充填法的大水矿床开采 4 ． 1工程实例 某矿 区位置在海 湾部分 ，其矿体 由陆地向太平洋倾斜延伸 ， 由 于矿体断层较多 ， 故将其分 为三个主要开采矿段 ， 矿段代号 分别 为 A、 B、 C 。在三个开采矿段 当中， C矿段为充水矿床， 其 矿体与海底 的 最近距离仅为 4 0 m， 垂直延伸高度可达 3 0 0 m， 矿体走向全长为3 0 0 4 0 0 m， 厚度为 5 - 5 0 m， 倾角度数为 3 0 。 ～ 4 5 。 。 在该矿段中， 有矿体赋存 于矽卡岩 中， 围岩 为大理岩 和角页岩 ， 框体直接顶 板处有 宽度较 大 的主断层 ， 矿体和 围岩的节理发育较好 ， 属于中等稳固情况。 在矿体 当中地下涌水量不打， 与海水无直接联系。 4 I 2采场构成要素 海床底部留 6 0 m的护顶柱 ； 采场尺寸及分割后 的矿体 自然尺寸 长度在 5 0 ～ 1 0 0 m之间，宽度在 5 - 5 0 m之 间。方形点柱断面为 6 mx 6 m， 不 留间柱 ， 回采 1 0 年后 ， 可将点桩面改为 5 m x 5 m。点柱之间的 净宽度应控制在 8 - 9 m质检 ， 点柱 中心距为 1 4 m。 阶段顶底柱高在为 1 5 ～ 2 0 m之间 ， 段高 7 5 m。回采分层高度为 4 m， 分段充填时 ， 高度为 1 2．5m。 4 - 3采场的系统设置 根据对大水矿床的实际情况分析与了解， 可以不对其进行运输 阶段 和溜矿井的设置 ， 与此同时也 不设 置回采分段平巷 ， 取而代之 的是露天矿用的改装铲运机和卡车。 其 中铲运机的规格为 6 ． 5 m 3 ， 卡 车的规格为 3 5 4 0吨。在生产过程 中， 卡车可直接经 由斜坡道进入 到采场当中进行装车， 撞车后将矿产运往地表卸矿站进行卸矿。其 中矿床 中的阶段高为 7 5 m， 且每一阶段仅作 采开始时的切割分层 用 ， 在运输水平上不使用阶段高 。 4 ．4 回采工作 根据矿床的实际情况分析， 其回采 _r 作町以从斜坡道的采场联 络道开始 ， 其中第一层 的回采切割层高为 4 ． 5 5 m， 充填高度为 3 m， 预留空顶高度为 1 ． 5 ～ 2 m， 这样设置的 目的是为了保证下一层分层 同 采时 ， 能够有效的出矿和通风。第二层的同采切割高度 为 4 m， 充填 高度为 3 m， 预留空顶高度为 l ～ 1 ． 5 m。在此种 回采模式设计下 ， 所有 采场在无干扰情况下可 以实现同时凿岩和出矿 ， 实现 6 个采场的同 时工作 ， 日出矿量可达 1 5 0 0吨 ， 实现 回采工作的全面拉开。根据矿 区实际情况 的分析 ， 生产过程 中的凿岩设备应选择双臂 台车 ， 对于 部分矿体较薄的小采场， 可以选择使用手持式凿岩机， 保证凿矿的 精准性 ， 避免对 山体造成伤害。 4 ．5经济技术指标 在上述生产模式下 ， 矿产掌子面工人的工班平均劳动生产率可 达 4 8吨左右， 采场 的平均生产能力根据采场的实际大小有所差异 ， 其 中 日生产量最高 的可达 6 0 0吨 ，日生产量最低 的也有 3 0 0吨左 右。通过对点柱矿石的损失率计算 ， 其理论损失率约为 1 8 ．5 ％。 5结束语 综上所述 ， 点柱充填式采矿法作为 当下较 为成熟的矿 山开采方 法 ， 其对于金属矿 山大水矿床的开采具有非常重要的意义 ， 国内多 个 以此为主要技术 的大水矿床金属矿 山开采 ， 也客观证 明了其在大 水矿床的开采方面 的先进性与效果 。 随着金属矿产资源量的 日趋减 少 ， 今后的金属矿 山开采难度必然 还会增大 ， 因此我们必须要 在以 点柱充填式采矿法有效完成当下的大水矿床开采工作基础上， 加大 对点柱充填式采矿法 的技术深入研究 ，实现对该技术的进一步完 善 ， 让其能够更好地适用于难度更大的技术矿 山大水矿床的地下开 采工作 ， 为保证我国资源的有效开采提供坚实 、 有利的支持。 参 考 文献 [ 1 】 马俊． 金 山店铁矿塌 陷区回填体移动规律 与回填措施研 究『 D ] ． 武 汉科技大学， 2 0 1 2 ． [ 2 1 陆玉根． 大佛岩缓倾斜薄矿脉原生铝土矿地下开采综合技术研究 [ D 】 ． 中南大学， 2 0 1 2 ． [ 3 ] 林吉飞． 基 于三维可视化技 术的 淌塘铜矿 开采 方法优化研 究『 D ] ． 昆明理工大学， 2 0 1 2 ． [ 4 】 孙豁 然， 毛凤海 ， 安龙 ， 等． 论金属矿床地 下开采采矿 方法称谓Ⅲ． 金属矿山， 2 0 1 0 ， 2 1 3 1 7 ． [ 5 V ,J 、 辉 ．地 下金属矿山六边形进路 充填开采围岩稳 定性机理及控制 方法研究f D J ． 青 岛理工大学， 2 0 1 3 ． [ 6 1 刘晓亮 ， 褚 洪涛． 我 国复杂大水金 属矿床 的开采现状与发展 趋势 采矿技术 ， 2 0 0 8 ， 2 3 4 2 9 ． 一 1 01