现代地下采矿方法典型实例（十）：大直径深孔阶段空场法.pdf

现 代 地 下 采矿 方 法 典 型 实例 十 大直径深孔 阶段 空场法 核工业 总公司矿 冶研究设计院高 级工 程师胡际 平 7 0年代 ， 加 拿大国际镍 公司铜崖北矿和 莱 瓦克矿 用潜孔钻机 钻凿直径 】 6 5 mm的探炮 孔 ， 分别 用柱 状药包和球 状药包爆 破 ， 首 创了 V B M Ve r t i c a l Bl o c k M i n i n g 和 VC R Ve r t i c a l C r a t e r Re t r e a t 法 ，统 称大直径深 孔阶段空场 采矿法 。 由于作业安全、效率高、产量大 ，在短短的十 多年 内， 已有十几个 国家数 十个矿 山应用这种 高效率采矿方法 ， 其主要进展是 1 。孔内微差 爆 破成功 ，V C R法 已从 单层药 包发 展到多层药 包一次起爆 ，减少了装药爆破次数，增加了一 次 崩矿 量 ；2 ．配合使 用长锚索加 固围岩 ，在矿 岩 欠稳 固的情况下 ， 成功地 应用了这一方法 ， 3 。 创造了大直径深孔侧 向崩矿与 V C R法开 切割 槽的联合方案，劳动生产率和栗场生产能力进 一 步 提高 { ．随着深孔钻 机、钻 具和操 作技术 的不断 改进 ，炮孔精 确度明显提高 ，该法 已推 广应用到 急倾斜薄至 中厚 d ～5 m矿体 例 1美国霍姆斯 特克 Ho m e s t a k e 金矿 矿体 厚度 1 0 。 7 m，倾角 5 0 ～8 0 。 。如 图 l ， 采 场 长 6 0 m，阶 段 高 度 4 5 m。采 场 底 部 每 隔 7 ． 5 m布置 一条 出矿横 巷 。 先 在下 水平 用崩形炮 孔 拉底 ，拉底 高度约 1 5 m。然后 在上水平用 1 5 ～ l 7 b a r ] b a r 1 0 5 P a 高风 压潜孔钻机 向下钻 凿 与矿 体 平行 的 炮 孔 ，孔 径 i 6 5 ram，孔 深 约 5 0 m， 孔 网密度 2 。 d 2 ． ～3 3 m， 凿岩 效率平 均 4 7 ． 5 m／ 台 班 孔 内装 填 1 ～2层浆状炸 药 或乳化炸 药 ，每层药 包重 2 7 ． 2 k g ，爆 破高度 相应 为 3 ～d ． 5 m，每米炮孔崩矿 1 9 ． 3 t ．炸药 消 耗 平均 0 ． 7 5 k g ／ t 。 为了提 高爆 破效 率 ， 采场 中部 的炮孔先 起爆 ，其余 炮孔 按 同心圆或菱 形顺序 起爆 。这 样 ，每个炮孔都 有两个 自由面 ，兼有 漏 斗爆 破和 扩帮作 用 ， 形成 的破碎体积最 大 ， 块 32 度最适 中 爆 下 的矿 石在 底部 出矿横 巷用 S T2 B 型铲运机运 走 。在 受剪切破 坏的 区段 ，用长锚 索加固上盘 围岩 ， 锚 索长度 9 ～ 2 0 m，锚孔 间距 d ．6 m 。 图 I 雹 姆斯特 克金 矿 V C R采 矿法 l 切 Ⅱ L 层 2 l大血径 炮 孔 3 拉 厂 正她 孔 拉庇乎巷|5 出矿授巷|6 运j 自 平巷 团r I r 上 半 为 地孔起 爆 顺序 实践表 明 ，V C R法采 准和 回采所 用的时 问 仅 为原先分 层充填法的 【 ／ 2 ～ l ／ ，一个 1 0万 t 矿量 的采场 ， 生 产周 期不 到 i 0个 月，月出矿量 达 1万 t 。 包括采 准在 内， V C R法 的平 均效率 为 3 0 ． s t ／ 人 班 ，分 层 充填 法 仅 l 3 ． 2 t ／ 人 班 。直接采矿成 本 VC R法 d ． 9 1美元 ，分 层充 I 9 9 0年 第 l O 期 ～ 承一 ．一 ～ ～ 一 ⋯ ～I至 ⋯ ～ ⋯ 一r● 、 ● 二二] ■匕 一 维普资讯 填法 9 ． 9美元 。 例 2 加拿大 白马 Wh i t e h o r s e 铜矿 矿床 为硅卡 岩类型 ，矿体上 宽下窄 ，平均 厚度 2 4 m， 最 厚 4 0 m，倾斜 7 0 。 ，矿石平均 舍铜 2 ％ 。 原先 用分段 空场法开采 ，由于深部地 压增 大 ，下盘围岩 易 冒落 ， 改 用 V C R法 。如图 2， 采 场垂直 走 向布置 ， 矿房宽 1 8 ～2 0 m。 凿岩平巷 位 于上水 平矿房 中轴线上 ，宽度 4 ． 5 m。 从上 向下 用 1 7 ． 5 b a r的高 风压潜孔钻 机钻 凿直 径 l 6 5 mm 的 扇形 崩矿 炮孔 ， 孔深 6 O ～7 2 m， 排距 ． 2 m。 孔 内装填 Hy d r o me x T - 3炸药 ， 孔 内延发爆破 ，每 层高 3 m，一次爆破 2 4 3层 ，鼎多 1 1层 。最多 的一次 共爆 破 6排 孔 ，崩矿近 5 t 。矿 石 中等坚硬 ， 凿岩效 率 6 O re／ 台 班 ， 每米炮 孔 崩矿 3 2 t ， 炸药 消耗 0 ． 2 7 k g ／ t 。 矿石破碎均 匀 ， 二 次爆破 炸药 消耗量 从 4 5 g ／ t 减 至 8 g ／ t 贫 化率 从 1 9 减 至 l 0 。 图 2自马铜矿 V C R采矿法 1 晡 状葑也 F 2 切 埘地 孔 ，颤 ／ f 1 5 4 ，“ 径 6 t ra m|3 拉成地孔 ．血径 6 4 m ml● 矿横 巷 例 3 西班牙 阿尔马登 Al m a d e n 汞 矿 矿脉 厚度 ． 5 ～5 m急 倾斜 ，上盘 为石英 岩 ，下盘 为板 岩 原采用分层 充填法 ，回采周 期长 、生 产能 力 低 、成 本高 。后 改 用 VC R法 圈 3 ， 采 场长 3 0 m，阶段高 4 4 m。炮孔呈梅 花 国外金属矿山 形 排列 ，每排相问为 1 个 和 2个 炮孔 。用 A t l a s C o p c o R o c 3 0 6型高 风压 1 0 ． 5 b a r 潜孔钻 机钻 凿 1 6 5 ram炮孔 ， 孔距 2 ． 5 m． 排距 1 ． 2 5 m， 边孔 距 岩壁 0 ． 6 ～0 ． 8 m 药 包埋置 深度 2 ． 3 ～2 ． 6 m， 重 1 2 ． 5 ～1 8 ． 5 k g ， 单层爆破 。 石英 质矿石坚硬 ， 每米 炮孔崩矿 l 3 t ， 炸药 消耗 0 ． 5 ～0 ． 6 5 k g ／ t 。 采 用 稳杆器 ， 炮孔 偏斜 率不到 1 。 矿 山 日产 矿石 2 0 0 0 t ，4 个 采场工作 ，1 个 凿岩 ，3个爆破 ，全 员劳 动生 产率 1 o r ／ 人 班 ，贫化率 8 ，损 失很 小 。 图 3阿 尔马 登汞矿 V C R采 矿法 例 4 美 国 日照 S u n s h i n e 辗矿 石 英 方 解 石 矿 脉 厚 度 1 ． 5 ～ 】 5 m 平 均 6 ， 7 m，大部分大于 3 ． O re ，倾角 7 O 。 ～9 0 ，走 向长约 3 0 0 m， 垂 直深度 1 6 0 m； 弱岩是 稳固的安 山岩和流纹岩 ，矿岩接触 面清 晰 。采 用侧向崩 矿 的大直径深孔 阶段空场法 ，整 个矿体 只设上 下两个 水平 ， 划 为 5个分 段 ， 分 段高度 3 5 m 底 部运 输平 巷 布 置在 距 离矿 体 1 5 m 的 下 盘 围岩 中 ，沿运输 平巷 每隔 1 5 m掘 进 一条 出矿横 巷。 从出矿横 巷尽 端向上开 凿放 矿漏 斗 ，接着在放 矿点眉线 以上 l O m 处拉底 。然 后在矿 块端部分 段 水平之 间用深 孔爆 破 法 掘 进 33 m 蜘剖 天 井 ， 共钻 1 3个直径 1 B 5 m m 的 炮孔 ， 其中 5个中 33 维普资讯 心孔按 V C R法爆破 ，装药结构 如图 4 左 。 图 4 日照银 矿 V C R法 天井 深 孔爆 破装 药 结 { 句 壶 和 大直 径探 孔侧 向爆 破装 药 结构 中间为 边 孔 ，右 为 中心孔 I 砂于堵磨物 2 扦 肿 P fi ma r d导 索起爆的 A t l a s D e e k m a s t c r 起 曲包 l 3 2 7 g A t l a P o w e s ma x N o - 8 4 O捌 药 t N o ． 5 I 5软 药 卷 | 4 木 楔 5 2 ． g A t l a s Ar - x N o ． 3 2 0炸 药 ， N 。 r 4 l 0 戢药卷l 6 同 2 ， 底层J U 4 逛发驶 l 7 I 8 ． 1 k g N o ． 3 2 0 炸药， N o ． | 2 0 曲拄 B | ． 5 k gN o ． 3 2 0炸药t N o ． 4 1 0 软曲拄 9 2 7 2 k g N o 3 2 0 蚱药 t N O ． 5 3 0 硬 药卷I O 同 2 ， 戚 l l J 0 砸发裴 置 先 回采最下面的分段 ，依次从下 向上 回采 其余分段 。回采 时 ，用 Mi ni o n潜 孔钻 机 风压 1 7 ． 5 b a f 向下钻凿与矿体 倾斜 方向一致的大直 径 1 6 5 a l m 炮孔 ， 每排至少 3个炮孔 ， 排距 2 ． I ～ 3 m 取决 于矿体厚度 。穿孔速度 ] 5 ～ 2 1 m／ h 。炮孔装 药结构 见图 d 中 、右 。爆下的矿石 用 2 ． 6和 3 ． 8 m 铲 运 机 装入 1 2 ． 5和 2 2 ． 5 t自 卸汽 车 ，经斜坡道 运往选矿 厂。由于上盘未支 护 ，贫 化率约 为 1 O 。炸药 消耗 0 ． 8 5 k g ／ t 。矿 山 日产矿 石 7 0 0 t ， 只有 2 8名矿工 ，全员劳动生 产率高达 2 4 ． s t ／ 人 班 。 倒 5 西 班牙鲁维亚莱 斯 R u b l a l e s 铅锌 矿 矿体厚度 2 0 5 0 m， 倾斜接近 g 0 。 矿房宽 1 6 m，问柱宽 2 0 m。先 回采矿房 ， 在采场 中央或 上盘一侧用 V C R法爆出一条 5 m宽、6 0 m高的 3 切刮槽 ，其杂炮孔装填性 状铵 油药 包 ，多排微 差爆破 ，一次崩 矿 I 2万 t 为 了减 少爆 破对 闷 柱 的破坏 ．矿房边 界炮孔采 用减震爆破 ，将炸 药 装入一根直径 】 0 0 mm的 塑料管 内 ， 管 壁与孔 壁 之间用砂子填塞 。回采 间柱 时 ，先用 V C R法 爆 破采场中央 的一 排炮孔 ． 形 成超 前切割榴 ， 其 余 炮孔呈品字形依次超 前 ，多层漏 斗爆 破。每 次爆破 高度达 3 0 m。这样不 仅改善了顶 板应 力 状 况 ．而且 提高了爆破 效率 ，一次崩矿 3 万 t 。 矿 石硬 度中等 ． 孔网 3 ． 7 5 3 ． 7 5 m． 球状 药包埋 置 深度 2 ． 9 m，每 米 炮 孔崩 矿 4 0 t ，炸 药 消 耗 0 ． 2 5 ～ 0 ． 3 k g ／ t 一 L 图 5 鲁维 亚茉 斯铅 锌 矿大 直径 深 孔 阶段 空 场法 i 新崧横巷|2 断 硐室‘3 切荆} 占 灭 j } l 4 矿体迎捍5 崩厝地孔|6 出矿 桃拈 7 运输平粘8 垂直抱孔 近几年来 ，为了减少矿石 贫化 ，采 场标准 高度 已减 为 5 0 m。同时 将矿房和矿柱 的宽 度缩 到均 为 1 2 m。以前需 在采场顶部布 置两 条凿 岩 横巷 ，现 在只需要 在中心线上 布置 一条 凿岩横 巷 图 5 ，根据矿体 厚度 在某 些部位 通常是 两个地方将凿岩横巷扩大到采场全宽 ，形成 1 9 9 1 年第 1 0 期 维普资讯 坎克 贝里矿在 电气 化道 路上 前进 [ 英国] A．肯尼迪 世 界的 蛊属 价格经 常浮动 ，管理 费和环保 费不 断提高 。为了在这个 高度 竞 争的世界中得 以生存和发 展 ，几年来 ，瑞典 的布 利登 矿物公 司 B o l i d e t t Mi B ．e r a l AB 一 直引进 现代 化设 备和 采 矿方法 ，争取保持尽 可能低的 生产成本 。尤 其是该公 司所经营 的很 多矿 山都是 矿体复杂的 小型地下矿 。开采这些矿 山，要想 获得 利润是 很困难的。几年来，布剃登公司在应用现代化 设 备和采 矿 方 法方 面 已经 积 累了 丰富的经 验 ． 只要 新设 备和 新方法有降低成 本的希望 ，总是 立 即去试验 。这与很多矿 山公 司的 保守做 法大 不相 同 。甚 至一些大的跨 国公 司敢 常常不 愿意 试 用新型设 备和新的采矿方 法 ，除非在其 它地 方 经 过 一段 时 问 的 应 用后 证 明它 们是 很 成 功 的 特雷 勒堡集 团所属的布 利登 公司是一 家国 际公 司 ，不 仅在瑞 典 、而且在 其它 国家都有 矿 山。在海 外经 营的矿 山包括 格陵兰 的黑安 吉 尔锌铅银 矿 山 由于储量采 尽 ，预计今 年六月 关 闭 ； 西班牙 的阿斯纳 尔科 利西 含多金属 的黄 铁 矿 矿 山 见 Mi n i n 8 Ma g a z l n e J a n ．】 9 9 0 ，2 0 ～ 2 5 。目前 ， 该 公司也参与 沙特阿 拉伯的一个 露天 金矿的开发 该露天矿开 采麦 地那和利雅 得之问的苏海 巴拉 特金矿 床 见 Mi n i n g Ma g a z i n e J}F e b ． 2 4， 】 98 9 ， 1 4 0 。 布利登公 司在瑞 典的太部分 矿 山都是非 常 小的地 下矿 ，年 产量在 5 0万 t 以下 ，开采的矿 石 为含有 铜 、铅 、锌 、铝、银和黄 铁矿等多金 属矿石 。总的来说 ，这些 矿 山的矿物 种数和产 量差别很大 最小的赫 姆特 加金矿大约年 产矿 石 d万吨 。最 大的低 品位艾蒂克露天 矿 ，位于 北极 圈北 部 ， 年 产矿 石 1 1 4 0万吨 ，废石 8 0 0万 嘲 ，矿 石含铜和 贵 金属 。 市利登矿物 公 司采 用中心选矿 厂 ，这是 促 使竞 争能 力增 强的 另一个 因素 。很 多地 方矿山 给这些选矿 厂提 供矿石 ，这样那些小 型金属 矿 床才能够得 以开 采 。否则 的话 ，它 们没有 能力 负担 自建选 厂的 资金 。 坎克 贝里矿 凿岩硐 室 。1 2 m宽 的采场布置 4排炮孔 ，排距 4 m。中间两 排炮孔是垂 直的 ，左 右两俩 的炮孔 是 扇形孔 从 凿岩横巷钻 凿 中间两排 炮孔 ，从 凿岩 硐 室 钻 凿 扇形 孔． 先 在矿 房 中心 位置 用 V C R法 3个 中心孔 ，6个 周边孔形成一个六 边形垂直 切割槽 ， 用浆 状炸药爆 破 ， 每 次爆 2 ． 5 ～ 3 m高 然后 以切 割槽为 自由面 ，用铵 油炸药 进行梯 段爆 破 ， 每次爆 高 0 m。 外 侧的扇形 孔最 后 起爆 回采矿柱时 ， 每侧 留 】 ～2 m厚 的 矿皮 ， 国 外金 属矿 山 以便尽量减少爆 破对两侧 充填体的破坏 。这些 矿皮随 着采 场的 回采 会 自行片落 ， 可以 回收 。 采 矿场顶 部及上下盘 围岩用琴弦式锚 索加 固，进 一 步减少 了矿 石的贫化 目前矿 山年 产矿 石 7 6万 t ， 钻 凿炮 孔 1 0万 m 1 6 5 ram 韵 5 ． 2万 m， 5 1 ram 的 4 ． 8万 m ， 安 装锚 索 2 ． 8万 m， 掘进 巷道 3 6 0 0 m． 充填量 3 ． 6 万 t 。矿 山共有 3 8 9人 ，全 员劳动 生产率约为 8 ～ 】 0 t ／ 人 班 3 5 维普资讯