深部铜矿西部采矿方法试验及应用前景.pdf

诵 ， 聋 { ， 历段 彰 7 深部铜矿西部采矿方法 2．／ ／ 试验及应用前景 王 类明 白银有色金 属公 司， 甘肃 白银 ． 7 3 0 9 0 0 摘要。 奉文针对白银， ＼ 司深部铜矿开采现状和西部矿体赋存条件以及存在的技术问题． 提 出在不同地 段采用不同 的回采上艺， 并对此进行试骚研 究， 对试 验鼓果及应 用前景进打 了评 价。 关 麓调试 验研 究振动连续 出矿分段 空场采矿法 E x p e r i me n t a n d Ap p l ic a t io n P r o s p e c t o n Mnn g S y s t e ms f o r t h e W e s t Or e b o d yo ftheD白∞ Co p pe rMi n e W a ng Ya n m i n g B a l y l n No [ e r r o u s Me t a l s C o r p ， m i y i n． Ga n s u， 7 3 0 9 0 0 A B ST RA CT F o r t h e s e l e c t i o n o f a n a p p r o p r i a t e mini n g me ho d h the we s t o r e b o d y o f t h e De e p Co p p e r Mi n e ， h i y in No n i e r r o u s Me taL s C o r p 一 t h e s t a t e o l a r t s o f t h e mi n i n g s y s t e ms u s e d i n t h e mi n e ， the g e l o g i c a l O C c L I r f e n c e o f t h e o e b od y a n d t he v a r i o u s r e l e v a n t t e c h n i c a l p r o b l e ms a r e r e v i e we d ．I t i s c o n c l u d e d tha t d i ffe r e n t s t o p - ing me t h o d s s h o u l d b e a d o p t e d ．山 d i ffe r e n t z o B e s t o s u i t t h e v a r y i n g c o n d i t i o n s ． Th e r e f o r e． e x p e r i me n t a l i n v e s t i ． g a t i o n i s c c a d u c t ed t O d e t e r min e the a p p r o p r ia t e mi mn g s y s t e ms ， o f wh i c h s e v e r a l mi n ing s y s t e ms a re e v a l u a t ed a n d t h e i r a p p l i c a t in p r o s p e c t s a r e p r e v i e we d ． K EY W O RD S e x p e remin tal s t u d y c o n t i n u o u s mu c k i n g b y v i b r a t i n g． s u b l e v e l o p e n s t o p i n g ． 1 矿 山开采现状及 面临的问题 深部铜 矿在露天 矿 闭坑 转为井下 开采 后 ， 最初设计生产能力 1 0 0万 t ／ a ， 分东西两 个采区。 东部矿体厚度达到 6 5 m， 平均地质品 位 1 ． 7 Z 6 ； 西部矿体 形态复杂 ， 平均地质品 位 0 ． 8 9 ％， 两部分地质矿量基本相当。东西 两采区的设计开采比为 l l ， 采矿方法为 7 0 年 代我 国应 用较 为 广泛 的无底柱分 段崩 落 法。 1 9 8 7年投产后 ， 矿山产量逐年提高， 出矿 品位均保持在 1 ． 2 以上。目前 ， 东部已转至 世界采矿快报第 1 4卷1 9 9 8年 1辩总第 4 3 6 辩 三 中段 ， 西部 已转至二中段进行开采 。 尽管矿 山在生产 管理上作 出了很大 努 力 ， 但是从长 远考虑 ， 仍存在 着如 下技术 问 题 一是据计算深度每下降一个 中段 ， 地质品 位将下降 l 1 ， 东部三 中段及西部二 中段地 质 品位仅为 1 ． 3 4 6 ， 以现在实际的矿石 贫 化率 2 8 计算， 出矿品位仅为 0 ． 9 6 9 ， 矿 山 效益将大幅度下降。二是投产后矿山为了维 持效益的基本平衡 ， 调整了东西部开采比例 ， 使东部 富矿采出较 多， 给矿 山以后的生产带 来了极大的隐患。1 9 9 1年 ， 委托 长沙矿 山研 27 维普资讯 究院对深部铜矿生产能力作了评定 ， 认 为矿 山维持在 7 ； 万 t ／ a的规模比较适宜， 东西部 开采比例最好为东部 5 3 ， 西部 4 7 三是 投产初期 西部 采区 由于有矿石覆盖层 ， 损贫 指标还优于东部 ， 随着开采深度的下降 ， 矿石 覆盖层将逐渐减少 ， 由废石覆盖层替代 ， 有的 地方难 以形成覆盖层， 这样按 照现行采矿工 艺 ， 损贫指标还有增大的趋势 四是在投产初 期 由于矿体 比较厚大， 延伸也较长 ， 所采用的 无底桂分段 崩落法 由于具有作业安全、 采场 结构简单等特点 ， 可以布置许多 回采进路 ， 因 而 生产能力较大 ， 为矿 山年产量的完成起到 了重要作用 ， 而西部二 、 三 中段 以下矿体厚度 逐渐变小 ， 并在走 向方 向呈收缩趋势 ， 因此现 行采矿工艺在生产船力的完成上也将 出现困 难 根据上述情况 ， 必须寻求西部矿体合理开 采工艺 ， 进行采矿方法改造， 在不增加矿石开 采成本的前提下 ， 大幅度降低损失贫化 ， 将采 矿贫化率控制在 1 5 以下。 在 有色 总公司和 白银公司支持下， 深部 铜矿同西北 矿冶研究院合作 ， 以提高经济效 益 、 降低贫损指标为 目标， 在 4 1 矿体试验了 具 有开采强 度大， 贫化率 低的振动连续 出矿 阶段 空场 采矿法 在西部 矿体 厚度较 小的 8 7 5 ～9 7 5线试验 了具 有机 动灵括、 见效快 、 贫损指 标易于控制 的下 向分段 空场 出矿工 艺 ； 在 矿体厚度较大、 形 态较为复杂 的 1 0 0 0 ～ 1 0 5 0线 和 9 0 0线以东进行了一次崩 矿量 大 、 矿岩接触面小的高端壁崩落和高分段崩 落采矿试验 ， 均取得了显著的经济技术效果 ， 为整个 西部采 矿方 法改造 奠定 了 良好 的基 础 。 2 西部矿体分布及矿体特征 西部矿体原有地质储量 9 5 0 万t ， 平均地 质品位 0 ． 8 9 ， 主要矿体有 2 、 3 。 、 9 。 2 矿 体分布在 6 5 0 8 5 0线之间， 形态最为复杂， 倾角在 5 0 。 ～5 5 。 之 间， 厚度为 2 0 ～4 0 m， 处于 1 矿体延长线的上盘 ， 由几个分支复合的扁 2 8 豆状矿体组成 3 矿体分布在 9 0 0 1 1 0 0线 之 间， 长约 2 0 0 m左右 ， 厚 1 2 2 8 m， 倾角 5 0 。 ～ 6 O 。 ， 矿体呈不规则 的透镜状 ， 矿体上下盘 还有许多相互平行的小矿体， 9 矿体位于 8 0 0 9 0 0 线， 位于 2 矿体下盘， 矿体形态较 为规整， 倾角 6 O ， 厚度 l 5 2 0 m． 西部矿石类 型均为浸染状含铜黄铁 矿 ， 矿石遇水后软化 ， 有结块性 ， 围岩与矿体的稳固性较 l 矿体稍 差 ， 矿石 f 6 ～8 ， 容重 2 ． 9 2 t ／ m ， 矿石 与围 岩普遍受 区域动力变质作用的影响， 片理构 造发育 ， 时有少量层间小断层沿片理产生， 稳 定性中等 。 3 振动连续 出矿 阶段空场采矿 试验 1 9 8 7年 总公 可铜镍 局根据有关技术论 证 ， 立项进行。 深部铜矿西部空场法试验” ， 试 验地点选定在二中段 4 1 矿体。该矿体赋存 于 5 2 5 ～6 0 0 线之间的石英角斑凝灰岩 中， 位 于露天坑底下盘 ， 距 1 矿体 3 O ～4 0 m， 走 向 近 东 西 ， 倾 向南， 倾 角 6 O 。 左 右 ， 厚 度 l 1 ～ 2 0 m， 平 均厚 度 1 4 ． 9 m， 矿石为 浸染 状黄 铜 矿 ， 容 重 2 、 9 5 t ／ m。 ， f 9 ． 6 ， 平 均地 质 品 位 1 ． 5 8 6 ， 中间富两侧贫 。 3 ． 1 采场结构及回采工艺 试验采场利用上盘斜坡道和下盘人行材 料天井联合采准， 从上往下依次分段凿岩 ， 回 采分段沿走向布置 ， 双进路扇形中深孔落矿 ， 底部振动连续出矿 ， 强采强 出。 试验过程中采用正交设计和有限元综合 分 析 ， 优 化矿块结构参数为 矿房长度 4 0 m， 跨度为矿体最大厚度 2 0 m， 矿房垂高为 4 2 m， 顶柱厚 度为 l O m， 并根据凿岩设备和 出矿工 艺要求确定底柱高 8 m， 分段高 l O m。在布孔 上采用 了小抵抗线大孔距孔网参数 ， 采场大 爆 破时， 应用了多排 同段微差爆破和孔底反 向起爆技术 ， 取得了多分段多进路同时爆破 、 大块率 3 ． 0 5 的 良好效果， 为高技连续 出矿 创造了良好条件。 为提高底部 出矿效果 ， 在短 世界采矿快报繁 H 卷l 9 9 8卑第 l期总第 4 3 6 期 维普资讯 溜井上部安设了一台连续放矿机 ， 该机是一 种 柔性 结构 ， 具 有 筛分 、 助 流和 放矿多 种功 能 ， 以实现放矿机向短溜井连续供矿。 同时设 计 采用了梯形堑沟 ， 改善了眉 线口岩体应力 状态 ， 提高了岩体抗剪能力 ， 有效地维护了眉 线 E l 岩体稳定 ， 也减少了反向流动所造成的 高位悬拱和大块卡堵机率 ， 试验期间 由采场 到主溜井的平均出矿能力达到 6 1 5 t ／ d 。 在地压控制方面 ， 根据地应力变化规律 ， 在 选择 了合理 空场范 围和 推进 方式的基 础 上 ， 使 4 1 矿体 回采滞后 上盘 1 主矿体 ． 以 转移水平 应力 ， 从 1 6 8 0水平将 边坡崩通 ， 使 边坡压力转移到 4 1 矿体的下盘 。有限元模 拟表明， 上述措旖实旖后 ， 上盘主应力减少了 5 3 ， 顶柱应力减少 了 5 5 ． 6 ， 转 移前最大 主应力发生在上盘顶部拐角处， 转移后最大 主应力发生在下盘拐角处 ， 空场应力从数值 和分布上均 向有利于空场稳定方向转化， 使 上 盘 暴 露 面 积 达 1 3 7 2 m。 ， 顶 板 暴 露 面 积 7 3 2 m。 ， 空场暴露时间达 3 ’ 个月之久 ， 整个 回 采期 间空场处于稳定状 态。 3 ． 2 试验效果 由于试验采用了强化开采工艺和综合地 压控制手段． 确保了中等稳固凝灰岩空场稳 定， 取得了良好的技术经济指标。 采出矿石量 1 0 1 4 5 0 t ， 采 出矿 石品位 1 ． 5 0 4 ． 采 出金属 量 1 5 2 5 ． 8 5 t ， 采矿损失率 7 ． 9 ， 选矿损失率 4 ． 7 ， 采矿单位成本 4 7 ． 8 t ／ 元 ， 实现采选利 润 8 7 9 ． 1 8万元。1 9 9 2年该项成果通过了总 公 司组织的专家鉴定 ， 1 9 9 3年获总公司科技 进步二等奖 。 4 下向分段空场采矿试验 下 向分段空场 也 称无底部结构 分段空 场 法 试验地点选 择在西部 3 主矿体 8 7 5 9 7 5线 之间 。该地段 矿体厚度 较小 ， 为 6 ～ 1 0 m， 产状 特别是倾角 变化大 。 矿体若用无 底柱崩落法开采， 不但矿石贫化大， 而且容易 在矿体下盘产生大量的底盘损失， 回收效果 世界采矿快报第 1 4 卷1 9 9 8 年第 1 期总第 4 3 6 期 不理想 ， 原计划采用阶段空场法开采 ， 但 由于 底部结构施工难度大， 回采方式与周围矿体 干扰， 底部放矿困难， 限制了阶段窑场法在该 地段的应用 。经多方技术论证决定采用下向 分段空场采矿法 。 4 ． 1 采场结构布置 将矿块在垂直方 向上划分为 5个分段， 分段 高 1 0 m， 采 用下盘 采准 ， 沿走 向布置 进 路， 从矿体两端向中央后退式回采， 在顶柱保 护下从上 向下依次分段落矿出矿， 在 走向方 向不布置规则间柱， 只根据 品位高低 留不规 则问柱， 以控制上盘地压 。 4 ． 2 回采方式 回采工作首先从 1 6 8 5 水平开始 ． 在空场 情况 下进 行 爆破 ， 每 次爆 破 一 排 孔。采 用 wJ DO ． 7 5电动机铲运机端部 出矿 。1 6 7 5 、 1 6 6 5水平是在 上分段残 留矿石覆 盖层下出 矿 ， 每次 出矿不但可以放出松散矿石部分 ， 而 且爆破实体所 占空间可以由上部矿石补充， 因而可以放出整个崩落矿石量 。由于是在有 限矿石覆盖层下进行挤压爆 破 ， 使矿石的密 实程度 加大 ， 但在 出矿过程 中叉产生了不 同 程度的松动 ， 因此， 增加每次爆破排数并不影 响出矿效率。1 6 6 5 水平回采结束后， 立即爆 破顶柱 ． 变为无底柱分段崩落法 ， 底部矿石和 空场残留矿石在顶部为覆盖层的条件下顺利 放出。 4 ． 3 试验效果 试验期间采出矿量 1 2 ． 5 3万 t ， 采 出矿石 品位 1 ． 1 0 7 ， 采矿损失率 2 2 ． 7 8 ． 采矿贫 一 化率 1 3 ． 2 4 ． 采矿成本 5 2 ． 0 5元／ t ， 实现 采 选效益 4 2 1 ． 1 5万元。 5 高分段及高端壁崩落采矿 试验 1 9 9 1年根据矿 山西部 一中段实 际剩余 开采高度 立项在西部 2 矿体一中段 1 6 7 1 、 1 6 5 7进行高分段无底柱崩落试验 ． 将原来的 分段 高度 由 1 0 m 增加到 1 4 m， 进路 间距 由 2日 维普资讯 8 ． 3 3 m增大到1 0 m， 崩落步距由原来的 1 ． 2 m 随之增加到 2 ． 4 m。 在采矿过程中采用了小装 药系数爆破 ， 控制出矿眉线 ， 在大部分地段更 换了出矿设备， 把原来的 T． G更换为 wJ 一 0 ． 7 5 铲运机， 提高了铲入深度， 进路端面宽 由原来的 3 m增加到 3 ． 5 m， 使原工艺在结构 参数和开采方式上 日趋完善 。理论计算表明 该结构参 数 比原参 数矿 岩接触 面积减少 了 3 0 ． 3 ； i g对降低贫化有重要作用 ， 同时放出 矿石体积按高度的立方关系增加， 放出体表 面积按高度的平方关系增加 ， 因而有利于矿 石回收。试验中高分段崩落法矿石损失率为 2 ． ． 3 6 ， 贫化率为 2 I ． 9 ， 均 比低分段 相应 降低 。 高端壁崩落采矿试验选 择在一中段 3 矿体 1 0 0 0 1 0 5 0线， 试验时将其划分为两个 分段 ， 分段高度 1 4 m， 进路间距 1 0 m， 上下进 路对齐布置 ， 分段凿岩 ， 下分段集 中出矿 。原 计划分两步采用分段留矿侧向出矿工艺， 保 证矿岩接触面从 1 6 8 5 水平均匀下降， 大幅度 降低矿石贫化。 后来由于产量衔接需要， 回采 工艺改为由我国研究出的高端壁回采， 放矿 高度 2 8 m, 基本保证了下分段矿石无贫化顺 利放 出， 降低损失贫化 ， 底部 出矿巷道铺设混 凝土路面 ， 提高了铲运机出矿效率， 改善了出 矿条件。 试验指标 采 出矿石量 l 2 9 4 0 0 t 、 采 出矿 石品位 1 ． 0 6 4 、 采矿损失率 2 4 ． 5 、 采矿贫 化率 l 8 ． 6 3 ， 综合生产能力 Z 9 Z ． 3 t ／ d 。 西部低 品位复杂矿体采矿方法试验研究 于 1 9 9 3年底通过了总公司组织的专家鉴定 ， l 9 9 4年获科技进步二等奖。 6 采矿 方法试验效果 评价及应 用前景 几年来 ， 针对西部不 同地段不 同矿体形 态 ， 采用了不同的试验方案， 形成 了在复杂条 件 下多种采矿方 案的相互配套 ， 在 白银矿区 中稳凝灰岩 中采用先进的地压控制技术和强 采强出工艺 ， 基本上利用矿山原有设备 ， 实现 了较大范围的空场采矿 ， 获得 了良好的回收 效果 。现场使用 表明， 阶段空场法采矿强度 高， 贫损指标低 ， 作业安全 ， 出矿管理简单 ， 通 风条件好， 应用前景广， 可以大力推广使用。 下向分段空场 出矿工艺机动灵 活， 可边 采准 边回采， 见效快 ， 它具有无底柱分段崩落法的 大部分优点， 还可以利用空场出矿 ， 因而贫化 率较低。该工艺兼有有底部结构分段空场法 和无底部结构分段崩落法的一些优点， 特别 适合于形态复杂的薄矿体或小矿体。． _ 和 和 和和 和 和和 和 ■■ ■ 和 和t ■ ■ ■■ ■ ■ ■■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■■ ’ 叶 ■ 工 t 4 - ．会 议 消 息． 车 工 T 工 t 工4 - l 9 9 8 世 界 矿 业 博 览 会 E x p 。 m in 9 8 ， 1 9 9 8 -q - 月 1 2 ～ 1 6 日 在 智 利 圣 地 亚 哥 举 行 。 车 工 4 - g 0 ，C h ile ． 1 re l 5 6 ． 2 ． j 3 3 ． 2 8 3 8 ； F a x 5 6 ． 2 - j 3 3 ． 1 6 6 7 ； E ． m a ii in fo f is a ． c l 车 工 t ‘ 4 - 第 1 5 届 全 球 采 矿 技 术 交 易 会 M in m e 一 9 9 一 F m h G I。 b a I M in in g T e c h n 。 I。 g y 1 d e 车 F a r ] ．， 1 9 9 9 年 6 月 9 ～ l j 日 在 德 国 杜 塞 尔 多 走 举 行 。 车 工4 - 联 系 地 M in e tim e 9 9 ， T e。 9 ’ 仉 2 l 1 ‘ 4 - 6 n 9 9 1 ；F a x -a 4 9 ． O ． 2 n ‘ 4 5 6 o ’ 5 4 8 车 ．4 - - ‘ 1 斗 斗 斗 斗 斗斗 斗 斗斗 斗 斗 斗 斗 斗斗 斗 斗 斗斗 斗 斗 斗斗 斗 斗斗 斗 斗 斗 呻斗 斗 斗 斗 斗 斗斗 斗 斗 ．3 0． 世界采矿快报 第 卷 。 。 年第 期总第 弘期 t 维普资讯