西藏山南铬铁矿床采矿方法的探讨.pdf

西藏 山南铬铁 矿床采矿方 法 的探 讨 【 提要】文中根据西囊山南铬铁矿地理素件和高 山矿床的特点． 1 哿 舟了 矿床地质特征和证择采矿方{ 击的原则a 并按矿区地质特在舟绍了设计的开采 方寨 ． 一 、概况 铬铁 矿石是我 国短缺而需 求量又较大 的矿 种 ， 每 年 需进 口一定数 量铬 矿石 以满 足工业生 产需要 。西藏 自治 区是 我国铬铁 矿石 主要 产 地之 一 ， 在 已探 明的储 量 中约 占全国总储量的 4 5 ％， 而且多为矿右质量 好 、 品位 高 的 富矿。采 出 的矿石 可 不经 选 矿 ， 直接 利用。 目前西藏 开采 的铬 铁矿 石 ， 均 来 自矿体 埋藏 不 深 的露天 开采 ， 探 部 矿 体 亟待 开发利用 。山南铬 铁矿为一 深部矿 体 ． 是该 区开 采 的第一个坑 内铬铁矿 山 ， 也 是 目前 国 内开 采 海拔 最 高 的坑 内矿 山之 一 。搞好该矿建设并达到设计 开采 规模 ， 为 西 藏开 采 坑 内矿 山积 累经 验 、 培养 技 术力 量 、 增加铬铁矿 石开采 规模 ， 有着十分 重要 的意义 。 山南铬 铁矿位于 西藏 山南地 区 曲松县 境 内， 属 罗布萨矿 区的 Ⅶ号 矿群 ， 海拔 标高 d 4 0 0 m， 设 计开 采规 模为年产原矿石 2万 t ／ a 。因该矿 地处高寒 山区， 设计采 用连 续工 作制 年 工作 2 5 0天 、 每天 3班 、 每 班 7小 时工作制 ， 寒冷的 1 ～ 3月停产 。依据 矿体 赋存条 件和 地面地 形特 征 ， 设计 4 4 2 0 m 标 高 以上浅部矿体采 用人工 露天开 采。坑 内 部分 按矿体 的不 同标 高采 用不同的开拓方 式和 矿 体上 缓 下 陡的特 点 ， 采 用不 同 中段 高 度开 采 即 4 3 6 0 m 标高 以上 采用 多平硐 开 拓 ， 中段高 度 2 0 m； 4 3 6 0 4 2 8 5 m 采用平 硐一溜 井开 拓 ， 中段高度 2 5 m} 4 2 8 5 m 以下 采 用盲 斜井开拓 ， 中段高 度 3 0 m。 c r 一 5 7号 矿 体开 拓见 图 l 。 C r 1 0 ， c r 一 5 5号矿体 由 c r 一5 7号中段平巷进 入 。 圉 1 0 5 7 号 矿体开 拓平 面示 意圉 坑 内运 输 除 4 2 8 5 m平硐较长 、 运量 较 大 采 用 电机 车运 输外 ， 其 余 各 中段 为人推 0 ． 5 5 m。 矿车运输 。 坑 内通 风 采 用对 角式抽 出通风 。 二、 采矿方法 l 、 矿床地质特征 该 矿 开采 的罗布 莎矿 区Ⅵ号 矿群 ， 共 有 大 小 1 9个 矿 体 ， 设 计 开 采 对 象 为 c r 维普资讯 5 7 、 c r 一 1 0 、 c r 一5 5号三个矿 体 。其 余矿 体 均规 模 小 、 埋 藏 浅 ． 基 本 上 已露 天 开 采 完 毕 ， 不影 响主 矿体 开采 。 c r 一5 7号矿 体 矿 体地 表露 头 见于 西 3线 ～西 7线 { 赋存 标高 为 4 4 3 3 ～4 1 9 0 m} 矿体走 向近 东西 、 倾向南 东 ， 走 向长度 5 0 ～ 2 5 0 m{ 倾 角 2 5 5 0 。 ， 上缓下 陡。 4 2 8 5 m 以上 平均 约 3 5 ’ ， 以下 平均 4 8 ’ ； 矿 体厚度 0 ． 1 ～ 8 ． 0 2 m． 平均 2 ． 7 4 m。矿体呈似 脉状产 出。 0 1 0号 矿 体 ； 赋 存 标 高 为 4 4 3 0 ～ 4 3 3 0 m； 走 向长度 4 0 ～1 2 0 m； 倾角 3 0 ～4 8 。 ； 矿 体厚度 0 ． 2 ～3 ． 0 5 m． 平均 1 ． 5 m， 呈似脉 状产 出。该矿体位于西 8线～西 1 6线 间的 c r 一5 7号矿 体 上盘 ， 走 向、 倾 向 与 c r 一5 7 号大 致相似 ， 水平距离约 4 0 ～ 1 0 5 m。 0 5 5号 矿 体 赋 存 标 高 为 4 4 2 0 ～ 4 3 7 0 m； 走 向长度 4 0 ～9 0 m{ 倾角 3 5 ～4 5 。 ； 厚度 0 ． 4 ～3 m， 平均 1 ． 4 5 m； 该矿体位于西 3线 ～西 4线 间的 c r一 5 7号矿 体上 盘 ， 走 向、 倾 向与 上两矿 体相 似 。与 c r 一 5 7号矿 体水 平距离约 2 5 ～8 5 m。 矿体 近 矿 围岩 主要 是斜 辉辉 撇 岩 ， 次 为挤压构造破碎 带 。矿 石与围岩接触 界线 明显 ． 矿 区地 表及地 表 向辣部 1 O O m 以 内． 风化 严重 ． 岩石 比较 破碎 。 初期开采 4 3 6 0 m 水平 以上 ， 埋深 一般 不超 过 1 O O m， 矿 岩均 不稳固 ， 给 采矿 方法带来一 定困难 。 矿 体 位于 当地侵 蚀基准 面 以上 ， 上 部 地形 山坡较 陡 ． 有 利地 表水 排 泄 ； 矿 体 、 国 岩 富水 性 弱 ， 且 矿 体 附近无地 表 水补给 及 西藏少雨水 ． 为采矿方法提供 了有利条件 。 2 、 选择采矿 方法 原则 1 、 西藏缺乏 坑 内矿 开采经验 ． 工人 技 术 素质 低 。为此选 用的采矿 方法工艺要 求 简 单 可靠 、 易于 掌握 ； 采矿 设 备 容易操 作 ● 便于修理 。 2 、 铬 铁矿 石 是 我 国资源 中较少 而 需 求量较大 的矿 石原料 。 该矿又均 为富矿 ． 故 要求采 用矿石 损 失少 、 回采率 高 的采 矿 方 法 ． 以 充分利用矿石 资源 。 3 、 西 藏交通 不便 ， 要求采 用 的采矿 方 法废石 混入量 少 ． 采 出原 矿直 接 销 售和 减 少废石长途运输 。 4 、 矿 山位于 高寒缺氧 山 区， 要求 尽可 能采 用 劳动强 度 低 的采矿 方 法 ， 以改善 坑 内工人劳动条件 。 5 、 因地 制 宜 ， 充分 利 用 本 地 区 原 材 料 。 3 、 采矿方法选择 依 据 开 采 范 围 内三 个 矿 体 的赋 存条 件 矿 体倾 角 3 0 ～ 4 0 。 ． 属倾斜矿 体 ； 厚度薄 至 中厚 ； 矿体 、 近矿 围岩稳定 性较 整及允许 地表 陷落 的特点 ， 适 应上 述条件 的采矿法 有崩落法或 充填 法 。 为便 于采矿 方法选 择 ． 兹 将 c r 一5 7号 矿体 的厚度 以 3 m 为界划分薄 、 厚矿体 。经 计 算统 计结 果 大于 3 m矿体 下称厚矿体 的平均 厚 度为 4 ． 7 m 水平 厚度 约 8 ． 2 m { 小于3 m矿 体 下称薄矿 体 平 均厚度 1 ． 5 m。 厚矿 体主 要赋 存于 4 3 3 5 m 水平 以上 ， 矿 量 占 c r j 7号矿 体的 5 0 ％左右 ， 占开 采总量 的 3 8 ％ 。 薄矿体采矿采法 1 倾斜分条崩落 采矿 法 ； 2 长壁式崩 落采矿 法。 厚矿体 采矿 方法 】 j 分层 崩落采矿 法 ；， 2 分 层干式 充填采矿法 。 各 种采矿方 法技术经济 比较 见表 『 。 维普资讯 1 9 9 2 年第 5 期 暗金矿山设计与建设 l 9 表 1 采 矿方 法比 较 表 茧 薄矿体 厚度 l 5 m 厚矿体 厚度 ． 7 m， 项 目 位 赖薪分蕞崩落法 长壁崩落法 分层崩落涪 分层千式充填涪 矿块 构成要 素 中段高 度 2 5 2 5 2 5 2 5 矿块走向长度 4 O 4 0 4 0 4 O 两十矿块 矿捷斜 长 4 4 矿 体倾 角 3 5 3 5 3 5 主要 指 标 ， 采切 比 m， l t l 7 1 7 1 0 9 采切带 矿 比 l 2 1 2 8 矿 石损 失率 ％ I Z 1 2 l 0 B 废 石 混入事 l 0 l O l O 6 采出 原矿品 位 { 7 ． 5 5 7 ． 4 4 7 ． 5 9 ． 6 采场生产能力 8 0 0 0 l O 0 0 0 8 0 0 0 l 0 0 0 0 8 ∞0 ～1 0 0 0 O 8 0 0 0 l 0 0 0 0 工 作面工 效 I ／ 7 “ 班 2 ～2 ． 2 2 ～ 2 ． 2 l _ 8 从上 表 可以看 出 ； 薄矿体 的预 斜分条 崩落 法和长 壁崩 落法 的矿块 构成 要 素 、 采 切布 置 、 主要 技术经济指标均相 同 ． 不 同的 是采场凿岩落矿方 向 倾斜分条崩法视矿 体顶 板岩石稳 固 程度 ， 采用幅 度 3 ． 6 ～6 m 3 ～ 5 排 立柱宽度 分条 ． 自下 而上逆倾斜 推 进或 自上而下 伪倾 斜推进 。采完 一个 分 条 即进行放顶工 作 该采 矿方法特 点是 回 采工 作面 短 ， 安 全性 较好 。适 合 倾角大 干 3 O 的矿体 回采 。长 壁崩 落法 沿采 场走 向 ， 每 次 推 进 一 排 立 柱 间距 ， 适 合 惯 角 小 于 3 O 的矿体 回采。 厚 矿体 的分层 崩落法 适 用于近地表 ， 矿 、 岩 风化 较严 重 ． 顶 板岩 石易于 冒落 的矿 块 。它 的优 点是矿石 损失少 、 回采率高 ， 工 人在分层进路 中工作 ， 安全性较好 。 但存 在 分层进 路 出矿 不利 于机械 化作业 ， 出矿 劳 动强度 较大 ； 支 护 、 假顶材 料 消耗 较多 ； 回 采 工作面通 风条件稍差 等缺点。 厚矿体分 层干 式充填法 要求矿体 、 顶 板 围岩相对 稳 定， 允许 采场顶 板 暴露 面积 在 2 0 0 m 以上 ， 不能随采 随冒落 。 厚矿 体主 要赋存在 4 3 3 5 m标高 以上 ， 由于 4 3 6 0 m 以 上采 用多平 硐开 拓 ， 充填料可经 各采 场上 巾段平巷运入坑 内， 分层 充填采空 区 ， 不需 要增加充填井 巷工 程。充填 矸石 可利 用附 近露采废石 。为避 免墒 落矿石混 入充填矸 石 ， 每分层 分层高约 3 m 充填 的矸 石上 部 需 浇筑 厚约 3 0 0 ram 的砼 隔离 层 。 该 采矿 方 法 的 矿 石损 失率 低 、 采 切 比小 ， 但 存 在 回 采、 充填 工艺 复 杂 ； 充填矸 石 、 水泥 、 砂 、 碎 石用量大 ； 劳动强度大等缺 点 更重 要的是 厚矿体 位于 矿床上部 ， 近地袭 ， 距地 表深 度 一 般不超 过 I O O m， 风 化严 重 ， 难 于 保障 顶 板 允许 暴露 面积值 。 经上述分析 比较 ， 认 为初期开 地段 ， 采 用崩落 法 回采较 为合 理 ， 即薄 矿 体采 用 倾 斜分 条 崩 落法 和 厚 矿 体采 用 分 层崩 落 法 。 在生产实践中 ， 当掌握 了矿岩稳 固程 度 和积累 了采场 顶板 管理 经验后 ， 可 探 索采 场支护材料 消耗量步 、 矿块 生产能 力大 、 劳 动条件 较好 、 生 产安全可 靠和 经 济效 益好 维普资讯 2O 冶金 矿山设计与 建设 1 9 9 2年 第 5期 的采 矿方法 。 绍如 下 现就 倾斜分 条崩 落法 、 分 层崩 落法介 1 倾 斜分条崩 落法 见图 2 I Ⅱ 、 ⋯一 ， 、 ． ， ， L 1 ， ～ 图 2 倾 斜分 条崩落 法 0～中段平巷{ ～沿脉切割平巷 ， 一矿石蔼子 0⋯切割上山 回风联络平巷 l 一全 安 道 } ⑦一采扬术立往I 一密集支柱l 逆倾斜回采 下向曲倾斜回莱 中 段 高 度 2 0 ～ 2 5 m 4 2 8 5 m 以 下 为 回采方 向可分 自下而上逆 倾斜或 自上而下 3 0 m ， 矿块沿 走向长度 4 0 ～ 5 0 m， 矿块斜长 伪倾 斜推 进 见 图 2中的③ 、 ⑩ 。前者 便于 4 0 ～ 4 4 m 中段平巷布 置在矿体 下盘 脉外 ， 利用采 场 立柱 搭平 台凿岩 ． 后 再 可利 用 伪 矿石 溜 子 间距 5 ～6 m， 切 割上 山布 置在 矿 倾角小于 3 O 。 凿岩且 便于采场 集中出矿 。 块一 侧 沿矿 体掘 进 ， 电耙 切割 平巷 位于 中 采场采 用木立柱支护及 电耙 出矿。 段 平 巷 上方 沿矿 体走 向掘 进 ； 采场 通 上中 采场 通风 新鲜 风流 由平 巷、 人行 夭井 段 平巷安 全道 间距 1 0 ～ 1 5 m。由于 矿体 走 后作 矿 石溜 子 、 电 耙切 割平 巷 进 入采 场 向长度较短． 最大的 一5 7 号矿体 ． 每中 工作面； 污风经矿块上方联络巷、 安全道进 段一般为 2 ～4 个 矿块 } 另两个矿体为 l ～2 人上 中段平巷抽 出。考虑 到该矿开采 标高 个矿块 。由于矿体分散 ， 同水平每矿体 只安 为 4 4 2 0 4 4 0 0 m， 空气稀 薄 ， 风量按工作 面 排 一个矿 块 回采 ． 矿 块 同不需 要 留间距 ， 只 排尘风速 大于 0 ． 2 5 m／ s 计 算 。由于最 寒冷 留永久顶柱 上中段底柱 2 3 m。这样 ， 大 季节停产， 不考虑空气预热设施 大提高 了矿石 回采率 。 当 回采深部 。一 】 0 、 采 空区顶板管理 当采完一 个分条 时 ， c r一 5 5号矿体结 束时， 仍采用上 、 下两个 中 即进 行放顶 。 放 顶宽 度即为分条宽 。 放顶前 段 各一 个矿 块 回采 ， 上 中段 回采超 前下 中 加密靠矿壁 一排立柱并 留有 】 ． 2 m 左 右的 段一个矿块长度 。 宽度 ， 作为放顶后采场上下通道 。采用 回柱 矿块 回采为浅眼凿岩， 沿走 向分条落 绞车 自下而上撤柱。当撤柱后顶板不能 自 矿。分条宽度视顶板稳固程度 ， 一般 3 ． 6 ～ 行冒落的采场， 应采取强制放顶措施。 6 m 或更大 ， 沿 分条一 次推进 1 ． 2 ～ 1 ． 5 m。 2 分 层崩 落法 见 图 3 维普资讯 1 9 9 2年 第 5期 槽金矿 山设计 与建设 21 ] 三 。 r b ⋯⋯ 麓 ⋯⋯ ． 2 碧 l ／ ／ ／ l 4 0 ～ 5 0 m ⋯一～ j 、 l 一 圉 3 分 层崩藩 法 ①中段平巷 ； 一材料通风上山 ③一电耙上山； ①矿石} 岛于； 一 电靶巷道， 一联 络 平 巷； ⑦分层进路 一矿块界线 中段高 度 2 0 2 5 m。矿块 沿走 向布置 山、 分 层联络巷进入分层进路工作面 污风 长度 4 O ～5 0 m， 电耙 上 山游矿 体底板 布置 由安装于分层进路 、 分层联络巷 、 材料上山 在矿块 中央 ； 材料 兼人行 、 通风 上 山与电 至上 中段平 巷的风筒 ， 经 局扇抽 出 。 耙上 山平行 、 在平面上错开 3 ～5 m， 布置在 分层进路 采用木材 支护 ， 顶粱 、 立柱 间 矿体底盘 垂直距矿体 底板大于 3 m 的岩石 距 视地压大 小 ， 一 般为 0 ． 5 ～ 1 ． O m。放顶 中 ； 分 层联络平 巷 由材料上山 向矿体掘进 ， 前 ， 应在分 层避 路沿底 板铺设 地 梁和金 属 间距 为分 层高度 3 m ； 相邻 分层联络 平巷 网 ， 地梁铺设 ， 问距 0 ． 5 ～ I ． O m。金属 同的 在材料上山中分左右错开布置。由于厚矿 宽度应与进路宽相匹配。当采场在三条进 体均位于矿 体走 向中部 ， 相对集 中， 上 下矿 路宽 以内时 ， 采完一次放顶 。 个别采场大于 块基本对应 ， 且每水平 只有一个 矿块 回采 ， 三 条 进 路宽度 ， 可 采用“ 采 3 、 放 2 、 留 】 ， 不 留顶 、 底 柱及 间柱 ， 以利提 高 矿 石 回 采 采完最 后一条进 路 ， 一 次放 顶。 回柱绞车置 率 。 于 联络巷 附近 ， 放顶顺 序是 由两 翼 向中央 分层高度 3 m， 回采方 向由矿块 中央 向 两翼 回采。 第一分层进路沿矿 体上盘布置 ， 进路宽度 2 ． 5 ～3 m。当矿 体水平 厚 度 8 m 左右 时 ， 分三条进路采完 。 采矿进 路用浅眼 凿岩 、 落矿， 崩落矿石靠近电耙上山处， 直 接 由人工 扒入 电耙 上 山 ； 离 电扒上 山较远 处矿石 ， 由电耙 或 人工装腔轮 斗车运 送到 电耙上 山， 电耙扒 运至矿石漓井。 采场 通 风 新 鲜 风 流 经平 巷 、 材 料 上 回柱 。 为减少采场废石混入量 ， 两种采矿方 法均 可将 废石剔除于采空 区或 已回采的分 层进 路 。 两种采 矿方法均使用木材支护 。该地 区的加查 、 林芝等地木材 资源丰富 。 使用术 材支护 与 昂贵的水 泥相 比 ． 具 有方 便而经 济效益好 的优 点。 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