永丰萤石矿深部开拓及采矿方法选择.pdf

第1 3 卷 第3 期 每有毛尘 唐 1 9 9 9 年9 月 文章编号 o o 5 一 钾1 2 { 1 9 9 9 0 3 0 0 1 2 ． - 0 3 1 2 - I 永丰萤石矿深部 开拓及采矿方法选择 李科 { 江 西铜业 公 司德兴铜 矿 ．镥兴 3 5 4 2 2 4 摘 要 为了解决永丰萤石矿滥采乱挖、 生产能力低、 矿石损失大厦生产衔接等问题。 利用“ 三下 开采 理论 分析地 下采动影 响 ， 严格 圈定开采 范 围 ， 井结合 矿 山实 际科学 地选 择并 采方 法和组 织生 产 。通过几 年 的生产 实践 ， 取 得了较 显著 的经济效益 关 键 词 垡 岂 笠 蔓 垫 j 逝丝 砰缶 1 1 。 中 图分类号 T D 8 2 3 8 3 文献标识码 A ’ 。 n6l ’ 0前言、 在 肾 1 ．。 低 压 低 盐 充 填 萤 石 永 丰萤石矿位 于江西 永 丰县城南 0 k in 的北坑乡境 内， 南 与乐 安县交界 ， 是永丰县经 委所属的 中小型非 金属 矿 山。矿 区地表除北 端有一约 0 ． 2 3 h 的水库外 ，还有 一条引导 矿 区南端选矿厂工 业用 水至该水 库的引水 隧 道横贯矿区南 、 北 。同时 ， 还有一条矿 山与外 界联 系的进 出公路 通过 矿区 。走 向与矿体一 致 。这些情况既给矿山地下采矿带来了影 响 ， 又给矿体深 部资源 回收带来 了困难 。为 了防止地 表水 库对矿井充水 ，确保公路运输 安全， 尽可能地回收矿产资源， 必须分析地下采 动影响， 实行‘ ‘ 三下” 开采。 1矿 山地质概况 1 ． 1 矿 区地层 矿区地层主要是 陆相碎屑沉积为主 的下 石炭统华山岭组 C K ， 分布在矿区西部的半 山腰上。岩层倾 向 E， 倾角 6 07 5 o ； 局部 倾 向 N W， 倾角 4 5 5 5 。 ， 岩 层硅化破碎较为普遍。 区 内构造 以断裂 发育为特 征 ，主要有 N I 咂、 E W 及 N E三个方 向断层 ， 其萤石 矿体产于招 携大沽断裂带的花 岗岩硅化破碎带中， 该断裂带既是导矿通道 ， 又是容矿空间。 矿体 。 矿体形态成长透镜状 ， 走向 N E 6 。 ， 倾 向 E， 倾角 4 57 o 。 ， 长 1 2 0 G m． 宽 21 Z m 。矿体 直接 出露地表 ，出露最高标 高 4 4 0 m，钻孔控 制最低标 高为 2 3 0 m， 表明矿体延伸较大。矿 体连续性较好 ， 平均厚度 1 0 m。 矿体 中有 成矿后 的 w 向断层 ，倾 向 N， 倾角 7 08 o 。 ，断距 一般 37 m， 矿 体与围岩 界线不十分明显 ， 矿石品位一般中间高，向 两侧逐渐 降低 。 1 ． 3矿床水文地质 矿区无较大河流水系， 地表分布岩层为 华 山组石英 砂岩 和 斑状 花 岗岩 ，属 不透 水 层。地下水 主要是第 四系坡积 冲和断层破碎 带含水 ，以及赋存于构造裂晾 中的脉状裂隙 水。井下充 水主要来 源于地表 大气 降水 。 2 岩移 范围及 开采范 围确定 2 ． 1岩移范 围的确定 根据矿体上覆岩性质和埋藏’f 青况 ．参照 类似矿 山有关资料 “ 】 ， 确定该矿体 崩落 角为 7 5 。 ， 岩体移动角为 6 并据此确定矿体崩落 范围和岩体移动范 围， 见 图 1 、 图 2 。 从各地质纵剖面 图和 图 3可看 出，Ⅶ线 莩 品 葬 婆 ； 0l 97 - 27 ，男 ， 四 川 溪 县 ．德 兴 铜 矿 工 程 师 ．主 要 从 事 矿 山 采 矿 工 程 设 计 和 矿 山 安 全 技 术 研 究 。 维普资讯 第 l 3 卷 李科 永丰萤石矿深部开拓度采矿方法选择 图 3 3 s ＆ m水平及地表工业场地布 置 以北 的引水 隧道 和水库处 于移动范 围之 内 ， 矿 区地表公路大部分处在开采崩落范 围之 内， 因此 ， 应加强地表公路保护和影响分析 ； 地表设施中有的在崩落范围内， 有的在崩落 范 围之 外、 移动范 围内。 2 ． 2开采范围确定 2 ． 2 ． 1地表构筑物安全性分 析从地 质纵 剖面图可看 出，矿体在走 向上 ，其 中部埋藏 0 Ⅲ线 深 ， 南 、 北两端较浅。分布于 I～ Ⅲ线问 的地表 建筑物距采 区垂直深度达 8 0 m 以上 见图 2 。由文献[ 1 ] 可知 在采矿方法 适 当的情况下 ，地表 一般房屋和铁道线路在 这个采 深下 。 对 井下 采动敏感性不 大。 另外 ，矿 区公路虽绝大部分在矿体开采 崩落线 内， 除 1 9 9 4 年 5月 即在开 采 2 ‰中 段时 在公路 v线附近发生过长 6 m、宽 3 m 的小 面积沉降外 ， 再未 发生类似 现象。 由 “ 三下” 开采理论得知 ， 开采倾斜 矿体 时 ，矿体覆岩层 同一层 面上各 点移 动除 了偏 向下 山方 向外 ，移动大体 均匀 一致 ；而开采 急倾 斜矿 体时 ，虽也出现 “ 冒落带” 、“ 裂隙 带”和 “ 整体移动带 ” ， 但不会 出现充分采动 区。因此 ． 对厚度不大 、 围岩 又稳 固的矿体 ， 开采后 ，地表崩落范 围内不会产生较大的 “ 沉降”盆地。即使产生也是小面积光底 “ 盆 状” 。 公路及一般房屋不会受到太大影响 。 ／ 蔫 虱 业 ～ 一 一 一 维普资讯 1 4 扫南青毛量 启 第1 3 卷 2 ． 2 ． 2 地 表水影 响在矿 区Ⅶ线 以北 ，引 水水渠 进入水库 。据矿 区水文地质反映 ，矿 体上覆 岩属 隔水性较好 的中硬覆岩 。矿体在 深部尤其在 Ⅶ线 附近倾角趋缓为 5 o a 左右 ， 经 计算导水裂 隙带高度“ 为 6 3 m。 由图 1 可知 ，引水水 渠与采 区垂 直距离 为 5 0 m． 小 于导水裂带高度。， 由此 ， 当回采不 使用充 填法 时 ， 可确定 开采不能 达到 、 更不能 超过 Ⅶ线 以北。否则上覆 岩体错动 ，不仅水 渠隧硐 工程 被毁 ，而且会使井下发生大面积 充水 。 2 ． 2 ． 3 地 层破碎 带的影响从 矿体上覆 岩 体结构来看 ．矿体产 于招携一 大沽断裂花岗 岩硅化破碎带 中， 且矿体 中有成矿后 的 w 向 断层 ，它们均处 于开采移动带 内。由岩体力 学关于岩体结构 面变形机理得知 ，该破 碎带 和断层 属于 软弱结构 面 ， 形成块裂体边界 ， 控 制着覆 岩体 的变形和破坏方式 。最主要 方式 为块裂体沿 软弱结构 面滑 移 ，岩块变形量很 小 ， 其纵 向与横 向变形 比也很小 ⋯。 矿体在开 采以后 ，破碎带上下盘构成次级应力场的边 界。故 采空区必 须经适 当处理并 留一定 的保 安矿 柱 ， 以使 围岩溃屈 破坏 后 ， 达到 和重新处 于平衡 状态 ， 减小对地 表的影响。 通 过以上矿体采 动与地表保护相互影响 分析 ， 据矿床地质情况， 以及矿石运输生产成 本等综台考虑 ，确定该矿 2 9 8 m水平以下深 部 开 采 范 围为 Ⅱ线 半 至 V线 半 间 沿走 向 5 0 0 m长 的开采 区段 。 3开拓方式选择 矿 山深部开拓仍采用现有平硐和矿体下 盘盲斜井联台开拓方式。因为，该斜井的设 计大致与矿体平行 倾角为 2 8 。 ， 斜井与矿体 间距 为 1 8 m左右 ，在保持矿 山生产与管理前 后 统一的基础上 ， 技术 上是 可行 的。同时 ， 矿 山生产能力较小 ， 在开采深部时只需延 伸斜 井 即可。这样 ，基建投资小 ，开拓准备时 间 少， 掘进延伸较容易， 提产也较快。运输平巷 为沿走向脉内布置 。 4采矿方法选择 4 ． 1开采技术条件 矿体成长 透镜状 ， 中间厚 、 两端薄。在深 部 ， 矿体逐渐 收缩 。在 2 6 8 m水 平 ， 矿体走 向 长 约 8 0 0 m左 右 ， Ⅱ 一V线 间厚 度 为 6 ． 5 1 1 ． 5 m． 倾角为 4 56 。 。 。矿岩接触 比较 明显 ， 矿体 连续性好 。 萤石 矿平均抗压强度 为 9 ． 7 8 MP a ，抗剪 强度 0 ． 6 6 P 丑 ，硬度 f 8 ～1 0 ，稳 固性较好 ； 上、下 盘围岩为 矿化 硅化 角砾 岩 ，f 8 1 2 ， 稳 固性也较好 。 4 ． 2 采矿方法确定 由于 该矿深部 开采后 地表不 允许崩 落 ， 又因矿岩稳 固 ，地下采动对地 表公 路等设施 影 响不大 ，除 了Ⅶ线 以北 矿体 大约 1 5 0 m长 因地 表水必须充填采矿外 ，但 因其 厚度小和 品位较低 ，矿山实际情况不允许。故在圄定 开采 范围内元须专 门建立充填 系统 和用 充填 法进行 回采 ，故设计最后采用 浅孔留矿法作 为该 矿深 部 回采方法 。 虽然 分段采矿法安全 性较 好 ， 回采矿块速度快 ， 但 须开掘多条分段 凿岩巷道 和中央切 割天井 ， 基建 期长 ， 采准 、 切割 工 程量 太大 。加 之井下 凿 岩 设备 仅 有 Y T一2 4 和 Y S P一4 5钻机 。因此 ， 设计选择 了 浅孔 留矿 法。 矿 块 沿 走 向 布置 。矿 块 尺 寸 取 5 0 m 3 0 m 51 0 m ； 顶底 柱高分别 取 4 m和 5 m； 间柱宽取 8 m， 在间柱中布置 ．2 m2 ． 5 m的采 准天井及采场联络道； 漏斗间距取 6 m 。当矿 体厚度大 于 8 m时 ， 底 部布设双排谝 斗结构 ； 矿房顶板最大暴露面积为 5 0 0 n 4 ，小于顶柱 允许暴露 面积 8 ∞ 。 4 ． 3开 采保 安措 施 4 ． 3 ． 1 空区处理由于矿岩稳 固 ，且矿体 下转 第 l 8页 维普资讯