新桥硫铁矿地下采矿方法的改进.pdf

1 6 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 M e t a l r i ne de si gn an d e on s l r u ct i 0 n 磊 lU }4 ／ 钒 第 雩 ／ ， ／ ／ - 1 ，2 ∞ ㈣ 叫 。 。7 ， 。 新桥硫铁矿地 下采矿方 法的改进 一 李 同明 安徽铜化公司新 磊夏 铜陵 2 4 4 1 3 2 摘要 针对 新 侨硫 铁 矿地 下 开 采采 用 上 行水 平分 层 充 填 采矿 方 法 ． 存 在 着矿 石 损 失率 高 、 作 业条 件 差 、 采 下矿 石 自燃 、 通 风 与地 压 控制 困 难等 几 个 问舾 ， 提 出 改用 分段 空 场 嗣 后充 填 法试 采 方案 。 经 多年 生产 实践 表 明 ， 改进 后 的采 矿 方法 ． 其各 项技 术 经济 指 标均 得 到 显 著效 果 关键 词 高 硫矿 石 ；氧化 自燃 ； 采 矿方 法 中圉 分类 号 T D 8 5 3 ． 3 4 文献 标识 码 B I m pr o v e m e nt of unde r gr o und m i ni ng m e t h o d f o r X i nqi a o py r i t e m i ne LI Tong m i n g Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e u n de r g r ou n d mi n i n g o f Xi n q l a o p y r i t e mi n e ，wh e n a d o p t i n g t he b a c k - f i l l i n g me t h o d，t h e r e we r e s u c h p r o b l e ms a s h i g h l o s s r a t e o f o r e s ，p o o r o p e r a t i o n c o n d i t i o n，s p o n t a n e o u s c o mb u s t i o n o f t h e mi n e d o r e s ，a n d d i f f i c u l t c o n t r o l o f v e n t i l a t i o n a n d g r o u n d p r e s s u r e ，t h u s t h e s u b l e v e l o p e n s t o p e f i l l i n g me t h o d wa s p r o p o s e d．M a n y y e a r s o f p r a c t i c e s h o we d t h a t v a r i o u s t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c i n d e x e s h a d b e e n r e ma r k a b l y p e r f e c t e d a f t e r i mp r o v i n g t h e mi n i n g me t h o d ． Ke y wo r d s o r e s o f h i g h s u l ph u r c o n t e n t ；o x i d i z a t i o n a n d s p o n t a n e o u s c o m b u s t i o n；mi n i n g me t ho d 1 前言 新 桥硫 铁 矿 位 于 铜 陵市 东 郊 ， 距 市 区 2 6 k m， 是安徽省“ 八 五” 重点工程建设项 目。 这个矿 是一个以硫为主的多金属大型矿床 ， 目前以探 明 地质储量 1 ． 7亿 t ， 工业储量 1 ． 1亿 t ， 此外还 伴生有 金 、 银 、 铜 、 铁 、 锌 等 2 0多 种稀 有 金属 与 元 素。 一 期坑 采 硫 铁 矿 6 O万 t ／ a ， 工 程 始 建 于 1 9 8 4 年 ， 1 9 9 1 年正 式投 产 } 二 期露 天开 采年 采选 收稿 日期 ；1 9 9 9 1 2 --2 8 作 者简 介 李 同明 1 9 6 8 一 ． 安 徽铜睦 人 ． 安徽 铜化 公 司 新桥 硫铁 矿工 程师 。 9 0万 t规模 。 2 矿体赋存条件 新桥硫铁 矿床地 质储 量大 ， 一1 8 0 m 中段 以 上大部分顶板 围岩裂 隙地 带地 下水活动频繁 ， 顶 板 围岩为 灰岩 ， 含硫平 均品 位 2 9 ．2 ，属 高硫 矿 床 ，氧 化 铜 矿 平 均 氧 化 率 4 9 。 一 1 8 0 ～ 一 2 3 0 m 中段 有工业 储 量 7 6 6 ． 4 万 t ， 矿石平 均含 硫 3 0 ． 6 ，含铜 黄铁 矿 9 4 ． 2万 t 。 一2 3 0 m 中 段矿体 走向长度 4 8 0 m， 矿体平均厚 2 3 m， 倾 角 1 2 o 左右 ， 矿 石平均体 重 3 ． 7 1 t ／ m。 ， 矿石 硬度 系 数 f 一8 ～1 0 。 1 矿体 赋存 在 1 4 0 ～6 8 0 m 标高 ， 7 卜 I、 ． ． 维普资讯 莩 明 新 桥硫 铁矿 地下 采矿方 珐的 改进 占全矿 总储量 8 7 ． 赋存 于黄 龙灰 岩和船l l 灰 岩层 中． 底板 为高骊 山砂 质页岩 ． 顶 板有 闪长 岩 、 栖霞灰岩和船 山灰岩 。 矿体 呈层状 ， 产状与地 层产状 一致 ， 矿体 东翼 2 9线 东 ， 走 向北 东 ， 倾 向北西 ， 上部 倾 角为 4 5 。 ． 下部 较平缓 为 2 0 ； 矿体 西翼走 向因受 背斜 倾伏 端 影响 ， 拐 向北 西， 倾角平缓一般 约 l 2 。 ， 围岩硬度 系数 f 一6 ～l O 。 3 采矿方法评述 新桥硫铁矿 l 矿体 西翼 一2 3 0 m 中段的开 采 ， 原 由南 昌有 色冶 金设计研 究院设计 。 采 用上 行水平 分层 充填 采矿方 法 ， 采场沿 走向布置 ， 长 度 3 4m， 其 中矿房 3 0m， 矿 柱 4m， 阶段高度 5 0 m， 矿体真厚度 2 3 m， 倾 角 l 2 。 ， 水平厚度 1 1 0 m 矿房 面积 3 3 0 0 m ， 凿岩采 用 CT C 一 1 2 0型 双 机 凿岩 台车 ， YG Z 一 7 0型凿 岩机 ， 每个 采场 2台同 时作业 。 炮孔排距 0 ． 8 m， 孔距 1 ． 0 m， 炮孔直径 4 6 mm， 炮孔深 度 3 ． 4 m，崩矿高度 3 ， 0 m。 每次爆破 6 ～7排 炮孔 ， 爆破后 全面进行 顶板 检 查和 撬顶工 作。 崩下矿 石采用 2 m 柴 油铲 运 机 将矿 石运 到 溜矿 井 ， 溜 井下 部 用 电振放矿 机 装 车 。 充填工作 由采场一端 向人行 泄水井方 向后退 进行 ， 充 填 层厚度 为 2 ． 2 5 m， 每个 采 场配 l台 5 ． 5 k w 局扇进行辅助通风 。 该方法存在 的主要 问题 是 1 作业条件 差 。 人员在 3 3 0 0 m 空场 下作 业 ， 有 危及 人 身安 全之 处 ；通 风条 件差 ， 抽 出式 风流通过采场掌子 面产 生负压， 使得爆 破的矿 石 大 量氧化 ；矿石结块严重 ， 氧 化生成二氧化硫污 染 掌子 面 ， 采场温度高 ， 漏 风大 。 二氧化硫气体对 井下设 备 、 电气和主扇风机腐蚀性大 。 2 矿石损失率大 采场 中的断 层、 破碎带 、 三角带较多 ，铲运机装矿 易造 成矿石丢失 ， 回采 率 只有 8 0 ， 损 失率达 2 0 左 右 。 地下水活动 频繁 ， 影响矿石 回收 。 3 1 矿体属 高硫矿床 ， 氧化铜矿 的平均 氧 化率超 过 4 9 ， 根据 中南工业大学提 出的可行 性 研究报告 ， 矿石具 有 自燃性 ， 要 求快出矿 、 少丢 矿 。 在上 行水平 分层 充填 法的采 空区内丢矿 多 ， 充填 不密实 ， 必然导致矿 石 自燃 发火 ，且易 引起 装药 白爆 和早爆 ， 胶状黄 铁矿 混台碳质页岩也 易 发 火 。 鉴于 一2 3 0 m 中段 r 矿体西部开采 ，采用 水平分 层充填法 回采中存在的主要问题 ， 经研 究 论证改 用分 段空场嗣后充填方法 ， 并要求具备 以 下几个方面 的条件 ； 1 在南 昌有色 冶 金设计 研究 院编 制 的扩 大 初步设计 的第二 、 第三方 案基础 上 ， 原 则上达 到三 不进采 空区 ， 郎凿岩 、 出矿和 充填工 作不在 采空区内进行 2 将矿块分为矿房 和矿柱 矿壁 两部分 ， 在优化 采场 结构参 数同时 ， 逐步完善采场 回采工 艺 ， 提高采场 回采经济效益 。 3 采 场 分 两步 骤 回 采 ， 先 采矿 柱后 采矿 房 。 矿柱 矿壁 用胶结充填 ， 矿房 用尾砂 充填 或 水砂 、 块石充填 。 4 研究矿石氧化 发火周期 ， 抢 在矿石氧化 发火 前完 成采空区充填。 5 根 据采 场 生产 能力 ， 控制 一次爆 破量 ， 减 少崩落 矿 石在 采场 内的存 留时 间，降低 采场 内二氧 化硫 浓度。 6 一2 3 0 m 中段原九建 施工 1 ～8 穿脉 平巷 ，9 ～1 4 穿脉 平巷 由矿里 组织施工 ， 为便 于管理 进行 采 场 编号 采 用 三 位阿拉 伯 数字 表 示 ，其中第一个数字表 示穿脉平巷序号 ； 第二个 数字 表示 采场性 质 “ 0 ” 表示沿 走向矿柱 ， 1 ” 表 示垂直 走向矿柱 ， 2 ” 表 示矿房 ， 3 ” 表示三 角矿 带 ， 4 ” 表示矿壁 }第三个 数字表示 采场序号 ， 右 下 角第 四个 数字也表示 序号 。 傀加 ， 3 4 1 采场即为 3 穿脉平 巷 的矿壁 的1 采 场 ， 沿走 向矿 房 编号 前三个数字 表示其 所跨穿脉平 巷 。 4 分段 空场嗣后 充填采矿法的 试验 应 用 4 ． 1 采 场结构参 数 试验矿 块选 在 一2 3 0 m 中段 3 ～4 穿 脉 间的采 场 ，矿房垂直走 向布置 ，见 图 l 、 表 l 。 4 ． 2 采场切割工程 布置 矿 块 内每 l 1 m 垂 直矿 体走 向布置一条 电 耙道 ， 断面 为 2 mX 2 m，在 电耙遭两侧交错布 维普资讯 1 8 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 第3 2 卷 第 2 期 圉 1 分段 空场 嗣后 克填 采矿法 布置 示意 图 表 l 采场结 构参数 表 置 漏斗 ， 规格为 2 r l l X 2 m。 在矿房靠近上盘处布 设 一条规 格为 2 r l l X 2 r l l ， 人 行井 ， 分 别与各 分 段巷道 相通 。 分段 凿岩 巷道 规格为 2 ． 8 r l l X 2 ． 8 r ll ，溜矿井规格 为 2 r l l 2 r l l ， 采准 旖工必须严 格 按设计 要求 进 行 ， 先矿 柱后 矿 房 ， 一 次完 成 ， 以免造 成相互 影 响； 必须 优先旖工天 井 ， 以进一 步探 清矿体 顶板 及 破碎带情 况 ；旖 工时 注意相 邻坑 道顶板变化及爆破安全 4 ． 3回采与充填 矿块 回采从一侧 向另一侧推进 ， 根据 “ 三 不 进 ” 采 场原 则 ， 确保 安全生 产 ，回采时 先矿柱 后 矿房 由下而上分段 回采 ， 矿拄 矿 壁 采用胶结充 填 ， 矿房 用尾 砂 或水砂 充填 。 凿岩 采用 YGZ 一 9 0型钻 机在分 段凿岩 巷道 内钻 5 5 ～ 6 5 mm 垂直 扇 形 中深孔 ， 在凿岩 巷道 分层 两帮 垂直 分层 对称布置切割天井 ， 间距 5 ～6 r l l 爆 破 回采 从切 割 井开 始拉 槽形 成 自由面 ， 然后 一 、 二 、 三分层扇形 中深 孔分 排同时 爆破 落矿 。炮 孔排距 1 ． 2 ～ 1 ． 4 r l l ， 孔 底距 不大 于 1 ． 8 m， 分层高度 9 ～l O r l l ， 采场爆破 落矿后 ， 新鲜 风流从下 部 中段运 输 巷道经 电耙道进 入采 场 ， 污风 由上部采准巷 道排出 。 采场 矿石从底部 电耙道 向下耙运到溜矿井 集中出矿。 矿 柱 回采 结束后 ， 采 用胶结 充填空 区， 充填 体 强度控制在 3 ． 5～4 MP a 。矿房 采用尾砂 或 水砂 充填 ， 要求 充填料高度基本接顶 。 4 ． 4 主要技术经济指标比较 上 行水 平分层 充填法与 分段 空场 嗣后 充填 法 比较见表 2， 5 结语 新桥硫铁矿 1 矿 体西翼 --2 3 0 m 中段 原采 下转第 3 6页 维普资讯 3 6 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 第3 2 卷 第2 期 第二条管道 1 9 7 1年 建成 ， 用驭管 系统每 天 输 送 3 4 5 7 m 浓 度 约 0 ． 6 的 污 泥 ，垒长 1 0 k m， 管 径 3 5 0[ 1 2 r i 2 ， 管 材 同上 ， 泵 的 流量 为 3 ． 5 m ／ ml n ， 扬程 为 0 ． 4 3 MP a ，装 机 为 7 5 k W ， 共 设 2台。 第三条管遭 1 9 7 6年建 成 ， 用双管 系统每 天 输 送 7 5 5 0 m 生 污泥 ， 管 长约 1 k m，管外 径 为 5 0 0mm， 内村 7 0 r D _ m 厚 混 凝土 ， 实 际 内径 3 6 0 r D _ i l l ， 污泥 浓度 为 2 ，泵 的流量为 7 m ／ rai n ， 扬程为 0 ． 2 MP a， 装机为 5 5 k W ， 共 设 2台。 3 名古屋市 ， 共有 1 5个谔 水处理厂， 但 只 有 4个 污泥处 置设施 ， 故 各厂污 泥运往 该 4处 集 中处 置 。 共有 管 道 1 3条 ， 管 长 为 2 ． 5 ～ l 1 ． 8 k m 不等 ， 管径 为 2 0 0 ～4 5 0 mm，输送量 为每天 2 4 6 ～4 5 1 2 m ／ ml n ， 扬 程为 0 、 2 2 ～0 ． 3 5 MP a ， 装机为 1 9 ～5 5 k w，每天运 行时间 为 5～2 4小 时 ， 分 别于 1 9 6 8 ～ 1 9 7 8年 建成 。 长 期停 运 时用 水冲洗管 道 ， 运行 尚未发 生大 的事故 。 此 外 ， 京都 市 也建有 生污泥输送管道 ， 但 由 于输送量较小 ， 每天 只运 行 0 ． 5 ～1 ． 5 h [ 参考 文献 ] [ 】 ] 金儒霖 、 捌永龋 ． 污淀处置 [ M3 ． 北京 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 8 2 ． [ 2 ] 张慧福等译 ． 浆体与密封容器辅送拄术手册[ M3 ． 北京； 暗 盒 工业 出版社 ． 1 9 9 0 ． 上接第 1 2页 角度误 差分配 与边长误 差分配 绝对分成 两步 的 常规简易平 差更为合理 。 4 结语 因为 导线点的坐标 闭合差 ， 是角度 、 距离 联合误差 累积产生的 。 按本文提 出的方法 将 其统 一考 虑 ， 求 出角度 改正 数 和 测距相 对 误差 ，比普通 简易平差中先分 配角度误 差 再分 配 测边 误 差更 趋于 合 理 。 采用 本 文计 算方 法 ， 坐 标导 线不 必 将观 测坐 标 反算成 角 度和 边 长 ， 直接利用观测坐标采用四则运算就能达 到 简 易平差 的 目的 ， 计算 过程很 简便 ， 若编程计 算极 为方 便。 通过前述 公式 推导及 计算实例 ， 说 明本 文所提出的算法在理论上是正确的， 在实践上是 可行 的。 [ 参考 文献 ] [ 1 ] 捌延伯． 地形澍量学[ M ． 北京 冶金工业出舨拉 1 9 8 9 [ 2 ] 张坤宜． 光电酒距[ M 长掺 中南工业大学出驻社 ． 1 9 9 2 [ 司武祝酬绘科太 ． 划直平差基础 E M ． 北京 ． 攮 f 磐 出版杜 ， l 9 96 [ 4 ]中华人民共 和国国家标准． 工程攮 f 量规范C G ． 北京 测绘 出版 社 1 9 9 5 采遥设备 1 采用 1 2台铲运机及 l 2白凿岩台车F 2 采用 2 5古 3 0 k W 电耙． 1 6台 YG z 一9 O钻机． 用水平分层充填采矿法， 根据专家论证， 经矿设 失率降低 1 5 ． 4 ， 技术指标和经济效益明显 计室自行设计改用了分段空场嗣后充填法 改进 采用胶结与尾砂 或水砂 充填矿柱与矿房采空 后的采矿方法通过 3 一4 穿脉采场试 验获 得成 区， 对控 制矿 区地压 、抑制二 氧化 硫的 产生 改 功， 其作业条件、 通风条件均得到改善， 采场二 善采区作业安全和提高矿产资源回收率起到较 氧化硫浓度大大降低， 安全性较好 而且矿石损 好的作用 ， 社会效益也较明显。 维普资讯