扎仓茶卡Ⅱ湖硼镁矿采矿方法研究与实践.pdf

I S S N 1 0 o 52 7 6 3 C N 4 31 21 5 ／ TD 矿业研究与开发 第 2 4卷 第 2期 MI NI NG R ＆ D，Vo 1 ． 2 4， N o ． 2 2 0 0 4年 4月 Ap r ． 2 0 0 4 扎 仓 茶 卡 Ⅱ湖 硼 镁 矿 采 矿 方 法 研 究 与 实 践 赖长征 ， 张淑香 I ． 西藏 自治区矿业开发总公司， 西藏 拉萨8 5 0 0 0 1 ； 2 ． 哈尔滨黄金设计研究院， 黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 7 6 摘要 扎仓茶卡矿 区是我 国重要的硼镁 矿生产基地， Ⅱ湖 是该矿区新近探 明的一处资源， 硼镁矿储量达 1 3 7万 t 。由 于该矿矿石 坚韧 ． 而且赋存在湖水面 以下 ， 给 开采 工作 带来 了很 多困难。在论述该处资源开采难点的基础上， 对可采用 的各种对策也进行 了分析 、 比较 ， 并介 绍了所选生产 方案在 实践 中的应用效果。 关键词 硼镁矿； 采矿方法； 疏干； 挡水围堰； 防渗墙 中图分类号 T D 8 5 3 ， 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 2 7 6 3 2 0 0 4 O 2 0 o 1 9一O 3 S t u d y a n d P r a c t i c e o f Mi n i n g Me t h o d i n I I L a k e Bo r o ma g n e s i t e Mi n e U C h a n gz h e n g ．Zh A NG S h ux i n g 2 1 ． Ti b e t Au t o n o mo u sr e g i o n Ge n e r al D e v e l o p me n t Co r p o r a t i o n f o r Mi n e r a l Re s o u r c e s ，L h a s a ，T i b e t 8 5 0 0 01 ， C h i n a；2．Ha r b i n De s i g n a n d Re s e a rch I n s t i t u t e o f Go l d E n gin e e ri n g ， Ha r b i n ，He i l o n g j i a n g 1 5 0 0 7 6， C h i n a Ab s t r a c t z a e h o n g e h a k a mi n e r a l fi e l d i s a n i mp o r t an t mi n i n g b a s e o f be mma g n e s i t e i n Ch i n a ．I n t h e mi n e r a l fi e l d，a b r o ma g n e s i t e d e p o s i t n a me d I I L a k e h as b e e n p r o v e n r e c e n t l y w h e r e t h e r e s e r v e o f b r o ma g n e s i t e i s u p t o 1 ． 3 71 0 6 t ．1 l l i s d e po s i t e x i s t s u nd e rt h e l a k e wa t e r an d i t s o r e and r o c k a r e t o u g h，S O t h e s e b rin g a b o u t many d i ffic u l t i e s t o e x p l o i t t h e d e p osi t ．T h i s p a p e r d i s c us s e s t h e d i ffic ult i e s o f e x p l o i t i n g t h i s r e s o u r c e，an aly z e s a n d c o mp a r e s v a r i o us a d o p t abl e me asu r e r s，an d p r e s e n t s t h e s e l e c t e d e x p l o i t a t i o n p l an h a s r e a c h ed p r a c t i c al r e s u l t s ． Ke y W o r d s Bo r o ma gn e s i t e，Mi n i n g me t h o d， De wa t e r i n g，Wa t e r e o ffe r d a n l ，An t i s e e pwa l l 1 问题 的提 出 扎仓茶卡硼镁矿是我国的重要硼矿生产基地 ， 从 2 O世纪 7 O年代开始 至今 已生产硼镁 矿近 6 O 万 t 。 近年来 ， 中国地质科学院盐湖与热水研究发展 中心在该矿区进行 了全面的地质勘探 与研究 ， 新提 交了硼镁矿储量 1 3 7 ． 6 0万 t ， 其 中高品质的硼镁矿 5 6 ． 2 2 万 t B 0 ， 的含量大于 2 4 ％ ， 为该矿 区今后 的发展提供 了充分的资源保证。 该矿区的硼镁矿资源主要分布在 I 湖和 Ⅱ湖 之间的高堤 、 低堤 以及 Ⅱ湖的湖东缘及湖边。其中 高堤和低堤的硼镁矿大部分赋存在湖水 面以上 ， 矿 石类型为松散状 白硼镁矿， 人工用锹、 镐就可挖掘， 非常容易开采。而分布在其它地方的矿体 以下简 称为 Ⅱ湖矿体 则绝大部分赋存在湖水以下 ， 矿石 类型以柱硼镁矿为主， 结构紧密， 硬度很大， 人工开 采十分困难。经过几十年的开采 ， 该矿区的高堤和 低堤矿体已基本开采完毕 ， 目前保有 的可采储量 十 分有限。因此 ， 如何经济合理地开采 Ⅱ 湖矿体 ， 是矿 山面临的一个必须解决的难题。 2 开采的难点 Ⅱ湖矿体的开采难点主要有以下几个方面。 1 湖水淹没。湖水水面标高因季节不同而有 所变化， 变化范围约在 7 O～ 8 0 c m之间。2 0 0 2年夏 季， 湖水水面比矿体地表高出约 2 O～ 3 0 c m 随雨季 变化 ， 而 2 0 0 3年 3月中旬测定的湖水面却 比矿体 地表低 5 0 c m。一旦进入夏季， 开采区域 内一片沼 泽， 人和车辆都无法进入。 2 地下水渗透。 Ⅱ湖矿体的矿石类型以柱硼 镁矿为主， 呈纤维状和网状的多孔结构， 现场称之为 “ 蜂窝” 矿石。透水性极强。 3 矿石坚硬。柱硼镁矿十分坚硬。在试采过 程当中， 工人用钢钎 、 大锤进行开采 ， 采出矿石不足 1 0 t ， 却断了4根钢钎， 损坏了 l 5把镐。用大锤砸采 矿石 ， 几乎和砸砼块一样， 劳动强度很大， 采矿效率 十分低下， 生产成本很高。 收稿 日期 2 0 0 3 1 0 1 8 ． 作者简介 赖长征 1 9 6 3 一 ， 男， 江西省大余县， 高级工程师 ， 主要从事采矿技术和矿山管理工作 维普资讯 矿 业 研 究 与 开 发 第 2 4卷 4 表土剥离。Ⅱ湖矿体上覆有一层 0 ． 3～ 0 ． 6 m厚 的碳 酸盐粘土 ， 需要在开采前进行 剥离。 经计算， 平均剥采 比为 0 ． 8 。由于该粘土层 的粘性 很大， 人工剥离的效率很低 ， 而且劳动强度也十分 大， 不可能靠人工进行大量的剥离。 5 湖底松软。矿层虽然十分坚硬， 但穿透矿 层之后便是松软的、 厚厚的湖底沉积物 淤泥 ， 其 厚度 目前尚不清楚。该层淤泥的承载能力很差 ， 人、 畜均无法在其上站立 。 3 方案设想 针对上述开采难点 ， 现场生产人员想了很多办 法， 都无法从根本上解决上述存在的问题。原因是 1 不能用炸药爆破 ， 因为柱硼镁矿是一种多 孔结构的矿石 ， 而且矿体的厚度有限， 又赋存在水面 以下， 炸药能量得不到充分利用 ， 且将造成大量的损 失与贫化 ； 2 必须解决水淹和渗水问题 ， 否则 ， 水中捞矿 是不可想象的， 不仅要损失大量的矿石 ， 而且对矿石 质量也有致命的影响。 为了解决 Ⅱ湖硼镁矿的采矿方案问题， 作者到 现场进行了调查， 认定只有采用工程机械 推土机 和挖掘机 开采才是唯一可行 的方案， 因此 ， 解决水 淹和地下水渗透问题是整个方案的关键。 对地表水 ， 修筑围堰即可 ， 但地下水的渗透是一 个难以解决的问题。通过对地质资料的研究和现场 调查 ， 发现穿透矿体以后 ， 其下伏的是一层黑色淤泥 层， 仍属于碳酸盐类粘土， 粒度极细， 透水性很差。 地下水主要是从多孔的柱硼镁矿中渗透而来的， 因 此 ， 防渗透水主要是防矿层 中的渗透水。考虑到矿 层厚度比较薄 ， 决定采用修筑防渗墙的方法。 4 现场试验 由于当时的条件所限， 加上时间紧迫 ， 整个试验 工作以达到目的为主， 过程 比较简单。试验 的过程 如下。 1 开挖抽水井和观测井。在 已形成的采空区 内， 用人工挖掘规格为 0 ． 4 m 0 ． 7 m1 ． 1 m 深 的抽水井， 并在其南北两侧以5 ， l O ， 1 5 m的间距分 别布置了4口规格不等 的观测井， 以测定抽水过程 中水位的变化情况。 2 抽水试验。受当时矿 区条件所限， 只找到 了一台小型潜水泵 ， 其功率为 7 5 0 w， 扬程为 1 0 m， 流量为 1 0 m 。 ／ h ， 抽水测点参数及结果见表 1和 表 2 。 表 1 抽水井、 观测井及测点参数 表 2 抽水时水井水位变化情况 抽水时间 水面至观测点的距离 c m m i n 抽水井1 观测井 2 观测井 3 观测井 4 观测井 2 5 1 5 3 O 6 o 9 o 1 2 O 根据表 2 ， 抽水漏斗的影响半径见图 1 。 观 抽 观 观 观 测 水 测 测 测 井 井 井 井 井 图 1 抽水漏斗影响半径 通过表 2和图 1 可以看出， 矿体的渗透性是很 好的， 必须进行堵水疏干； 根据抽水影响半径， 估算 出在 1 0 0 m 1 0 0 m的范围内， 矿层的渗透量大致在 5 0 m ／ h左右， 加上矿层下面粘土层的少量渗透 ， 总 的渗水量不会超过 1 0 0 m ／ h 。 为了进一步确定矿层以下的粘土层渗水不会对 采矿造成影响， 在抽水试验区以 2 0 m 2 0 m的范围 作 了一小型试生产。在该范围的四周人工挖掘防渗 墙， 之后再进行抽水试验。试验表 明， 经过 2 0 m i n 的抽水后 ， 四周来水量不能弥补抽走的水量 ， 抽水工 作因水量不足而停止。这充分地证明了矿层含水是 影响采矿工作的主要因素 ， 而矿层之下的粘土层含 水对采矿工作的影响是十分有限的。 通过试验， 矿山制定了围堰防地表水一 防渗墙 防地下水一表土剥离一采场疏干一挖掘机采矿一汽 车运输的采矿工艺流程。 鼯 叭 舛 舛 舛 O O O O O O O 2 3 4 6 8 8 8 i}l 勰 i；1 鼯 虬 舛 O O O O O O O ％ ∞ 乏 }乏 }乏 } L L 维普资讯 第 2 期 赖长征 ， 等 扎仓茶卡 I I 湖硼镁矿采矿方法研究与实践 2 1 5 生产实践 5 ． 1采准工作 1 修筑挡水围堰挡住地表水。这项工作由推 土机来完成 ， 围堰用的材料 为矿体地表的粘土。围 堰的高度不低于 1 m， 并要用推土机压实以防渗透； 2 修筑防渗墙挡住地下水。这项工作由挖掘 机和推土机配合完成 。在预先确定的年度开采范围 之内， 划分成若干个小的开采 区域 主要依据采场 疏干能力而定 ， 在其四周用挖掘机开挖出宽 2 m、 深穿透矿层的沟渠， 之后用推土机将地表粘土层填 入沟渠中并压实； 3 地表剥离和清理。这项工作由推土机和人 工配合完成。先是用推土机将矿体表面的粘土盖层 推至指定的位置， 再用人工将因矿体表面凹凸不平 而残留下来的表土清理干净。 其实， 在剥离工作进行 的同时， 也可把修筑围 堰、 防渗墙的工作一同完成。围堰和防渗墙的剖面 结构见图 2 。 图 2 挡水 围堰和防渗墙的结构 5 ． 2 回采工作 回采工作分成两部分 ， 一是用挖掘机将矿体挖 出来 ， 二是用汽车把挖出来的矿石运走。其间， 对于 一 些大块矿石 由挖掘机直接装车 ， 小块的矿石则人 工装袋之后再装车。在回采过程中， 开采规划是十 分重要的， 既要满足采矿的要求， 又必须预留出运输 道路。一旦破坏 了运输道路 ， 对安全生产是十分不 利的。1 号采场的平面布置见图 3 。 5 ． 3 辅助工作 辅助工作实际上只有一项， 即疏干。挡水围堰 和防渗墙只能把采场之外的绝大部分地表水和地下 水挡在外面， 而不能把矿石中含的水 以及从矿体底 板淤泥层中渗透过来的水挡住。另外， 大气降水也 会给采矿工作造成影响。因此， 在生产过程中， 采场 的疏干工作是一项十分重要 的辅助工作 ， 尤其在夏 季， 一刻 也不 能停止。否则 ， 采 场 就有 被淹 没 的 危险。 图 3 采场平面布置图 ， 采准工作从 2 0 0 3 年 4月中旬开始， 同年 5月中 旬正式采矿， 至 9月底， 在近半年的时间里 ， 共完成 围堰土方工程 1 8 0 0 m ； 表土剥离 1 5 0 0 0 m ； 修防渗 墙 1 1 5 0 m 挖 、 填方共计 3 7 0 0 m ； 采出矿石近 2万 t 。采矿成本初步估算在 3 0 t 以内， 基本上达到 了预期 目的， 取得 了较好的经济效益。 6 结论 经过近半年的生产实践， 证明当初制定的采矿 方案是可行的。尤其是防渗墙防地下水和矿层间水 方案的成功是整个采矿方案的关键 ， 为其他后续工 艺环节的实施提供了保障。 机械采矿方法在扎仓茶卡 Ⅱ湖硼镁矿区的成功 应用 ， 是一次具有重要意义的尝试， 也是西藏硼镁矿 开采史上的一个重大突破。不仅在 Ⅱ湖矿区实现了 由人工开采到机械化开采的转变， 而且对今后同类 型的硼镁矿的开采也具有一定的借鉴和指导意义。 在采矿方案成功应用的同时， 其它的问题也开 始显露出来。其中最为紧迫的问题有两个 一是大 块矿石的破碎， 挖掘机采下来的矿石块度较大 ， 最大 者达数百公斤， 由于现场条件限制， 破碎工作的难度 很大； 二是矿石中的夹层清除， 机械采矿不比人工采 矿 ， 很难将矿石中的许多夹层清除， 采出矿石的质量 受到较大的影响。尽快解决这两个问题， 对 Ⅱ湖矿 区下一步的生产有重大意义。 维普资讯