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缓倾斜极薄矿体安全高效采矿方案研究
2019-09-18
针对山东黄金鑫汇金矿高品位、缓倾斜极薄矿体,分别提出了电耙出矿下向中深孔抛 掷采矿法、电耙出矿倾向平行中深孔采矿法、电耙出矿浅孔全面采矿法、浅孔削壁充填采矿法4 种 采矿方法。从该矿生产实际和浅部缓倾斜石英脉群矿体开采技术条件出发,经过方案综合比较,最 终确定电耙出矿倾向平行中深孔采矿法为最优方案,同时对于矿体厚度大于1. 2 m 的矿体,可考虑 采用电耙出矿浅孔全面采矿法开采。
Serial No. 604 August. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 604期 2019 年 8 月第 8 期 缓倾斜极薄矿体安全高效采矿方案研究 1 2 1 1 1 1 李正灿 ꢀ 刘允秋 ꢀ 于向波 ꢀ 李官兵 ꢀ 徐永文 ꢀ 徐景阁 ( 1. 山东黄金矿业(鑫汇)有限公司;2. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 针对山东黄金鑫汇金矿高品位、缓倾斜极薄矿体,分别提出了电耙出矿下向中深孔抛 掷采矿法、电耙出矿倾向平行中深孔采矿法、电耙出矿浅孔全面采矿法、浅孔削壁充填采矿法 4 种 采矿方法。 从该矿生产实际和浅部缓倾斜石英脉群矿体开采技术条件出发,经过方案综合比较,最 终确定电耙出矿倾向平行中深孔采矿法为最优方案,同时对于矿体厚度大于 1. 2 m 的矿体,可考虑 采用电耙出矿浅孔全面采矿法开采。 关键词ꢀ 缓倾斜薄矿体ꢀ 中深孔ꢀ 充填采矿法ꢀ 非胶结充填 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 08. 024 3 1 ꢀ 矿山概况 t/ m ,松散系数为 1. 5,无氧化结块现象。 矿体和围 岩较坚硬,除局部构造破坏外,一般稳固性较好,矿 体平均品位为 12 ~ 20 g / t。 总体上,矿体开采技术 条件简单。 矿山现有采矿方法为盘区上向水平分层 山东黄金鑫汇金矿缓倾斜极薄石英脉群矿体位 # 于ꢁ230 m 中段, 所在矿体为 Ⅰ-1 矿体的支脉矿 [ 1] 体 。 矿体一般走向长度 50 ~ 100 m,倾向 E,倾角 ~ 20°,矿体厚度 0. 2 ~ 1 m,属于缓倾斜极薄矿体。 矿岩整体稳固性较好,硬度系数 f=8 ~ 13,密度 2. 7 [ 2] 0 充填采矿法和两步骤房柱嗣后充填采矿法 。 当 前采矿主要经济指标见表 1。 表 1ꢀ 矿山当前采矿经济指标 采场 生产能力 损失率 贫化率 / (m/ 万 t) 工效/ (t 台效 / (t 直接成本 直接成本 直接成本 直接成本 直接成本 回收率 直接成本 (t/ d) 采矿 / % 指标 100 ~ 120 10 ~ 12 8 ~ 10 250 ~ 300 采矿 采掘比 采矿 采矿 采矿 胶结充填 尾砂充填 平巷掘进 天溜井掘进 选冶 选冶 项目 3 3 3 3 / / % / 工班) / 台班) / (元/ t) / (元/ m ) / (元/ m ) / (元/ m ) / (元/ m ) / % / (元/ t) 6 ~ 8 40 ~ 50 63. 21 82. 24 18. 20 335. 50 437. 50 93. 1 83. 94 2 ꢀ 采矿方案设计及优选 出矿运输平巷、沿脉上山、盘区上部回风平巷等。 采 准工程施工步骤为先在盘区上、下部同步掘进断面 规格为 2. 3 m×2. 5 m 的脉内运输出矿平巷,再自下 而上沿采场中线向上掘进断面规格为 2. 5 m×2. 0 m 的脉内凿岩通风上山,连通上、下部运输平巷形成采 场回风通道。 在回采前自采场下部开始,以上山作 为中深孔回采的初始空间。 2 . 1ꢀ 采矿方案设计 根据鑫汇矿浅部缓倾斜极薄石英脉群矿体的开 采技术条件,无法采用崩落采矿法开采,所用采矿方 法仅局限在充填采矿法和空场嗣后充填采矿法范围 [ 2] 内 。 2 . 1. 1ꢀ 电耙出矿下向中深孔抛掷采矿法(方案一) 1)采场布置。 矿体以斜长 50 ~ 60 m 划分为 ( ( 3)回采、充填。 矿块回采开始,采用 YG-40 立 开采盘区,盘区高度内矿体沿走向每 10 ~ 12 m 左右 划分为采场,采场高为盘区高度,长为矿体斜长,宽 为矿体水平厚度。 盘区高度内的矿体实行以采场为 单元的顺序连续回采和尾砂非胶结充填,由于矿体 厚度薄,相邻采场间无需留矿柱或隔离,自一端向另 一端连续回采直至全矿块回采和充填完毕。 柱式凿岩机在凿岩上山中自下部脉内运输平巷处开 始向两侧钻凿下向平行深孔至采场边界,布孔范围 以矿体边界外推 5 ~ 10 cm 为宜,以控制过大的贫 化;然后采用微差顺序爆破方法顺坡向下抛掷爆破 落矿,崩下矿石采用电耙由采场工作面顺坡扒运至 下部出矿运输平巷中装车运出。 沿倾向自下而上分 次爆破、出矿。 回采出矿完毕后,采用分级尾砂充填 料非胶结充填采空区,采用管道输送尾砂充填料经 ( 2)采准切割。 采场主要采准工程有盘区下部 ꢀ ꢀ 李正灿(1986—),男,助理工程师,266715 山东省平度市新河镇 [ 3-7] 由上部运输平巷进入采场,充填至接顶为止 。 大庄子村 522 号。 7 4 ꢀ ꢀ 李正灿ꢀ 刘允秋等:缓倾斜极薄矿体安全高效采矿方案研究ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 8 月第 8 期 4)采场通风。 采场新鲜风流从下部出矿巷经 ( 表 3ꢀ 方案二的主要技术经济指标 采场凿岩上山进入工作面后,顺上山向上进入上部 运输平巷,污风进入回风系统排出。 方案一的主要 技术经济指标见表 2。 采场 采矿 损失率 贫化率 / % 采矿 采矿 效率 / (t/ 工班) / (元 / t) 采矿 直接成本 采切比 (m/ kt) 项目 生产能力 / / (t/ d) / % 指标 30 ~ 50 51. 02 4 ~ 6 14 ~ 16 2. 9 145. 18 表 2ꢀ 方案一的主要技术经济指标 采场 生产能力 / (m/ kt) 损失率 贫化率 (t/ d) 0 ~ 50 采切比 采矿 采矿 采矿 效率 / (t/ 工班) / (元/ t) 采矿 直接成本 左右划分为采场,采场高为盘区矿体高度,长为盘区 矿体长度,宽为矿体最小采幅 2 m 时的水平厚度。 盘区高度内的矿体实行以采场为单元的顺序连续回 采和尾砂非胶结充填。 由于矿体厚度较薄,相邻采 场交接处回采时,只采矿体不破底板围岩,采场间无 需留矿柱或隔离,自一端向另一端连续回采直至全 盘区回采和充填完毕。 内容 指标 / / % / % 3 63. 49 4 ~ 6 14 ~ 16 2. 41 169. 56 2 . 1. 2ꢀ 电耙出矿倾向平行中深孔采矿法(方案二) 1)采场布置。 按矿体沿倾向每 30 ~ 40 m 左 ( 右划分为盘区高度,盘区高度内再沿走向 30 ~ 40 m 左右划分为采场,采场高为盘区矿体高度,长为盘区 矿体长度,宽为矿体水平厚度。 盘区高度内的矿体 实行以采场为单元的顺序连续回采和尾砂非胶结充 填。 由于矿体厚度较薄,相邻采场间无需留矿柱或 隔离,自一端向另一端连续回采直至全盘区回采和 充填完毕。 (2)采准切割。 采场主要采准工程有盘区下部 出矿运输平巷、沿脉切割上山、盘区上部回风平巷 等。 采准工程施工步骤为先在盘区上、下部同步掘 进断面规格为 2. 3 m×2. 5 m 的脉内运输出矿平巷, 再自下而上沿采场中线向上掘进断面规格为 2. 0 m ×2. 0 m 的脉内凿岩通风上山,连通上、下部运输平 巷形成采场回风通道。 在回采前自采场下部开始, 以切割上山作为浅孔回采的初始自由面。 ( 2)采准切割。 采场主要采准工程有盘区下部 出矿运输平巷、沿脉切割上山、盘区上部回风平巷 等。 采准工程施工步骤为先在盘区上、下部同步掘 进断面规格为 2. 3 m×2. 5 m 的脉内运输出矿平巷, 再自下而上沿采场中线向上掘进断面规格为 2. 0 m ( 3) 回采、通风。 矿块回采自下部开始,采用 7 655 气腿式凿岩机凿岩,微差浅孔爆破落矿,采幅 按人员最小作业高度控制,即当矿体厚度大于 2 m 时,采幅为矿体厚度,当矿体厚度小于 2 m 时,采幅 为 2 m,实行矿岩混采,以保证人员作业空间高度。 自切割上山处开始向采场两端顺序回采,并在采场 平面上留下直径为 2. 5 m 左右的不规则点柱支撑顶 板。 崩下矿石采用电耙由采场工作面顺坡扒运至下 部脉出矿运输平巷中装车运出。 沿走向自中央向两 侧分次爆破、出矿,直至边界回采出矿完毕并清理残 矿,即采用分级尾砂充填料非胶结充填采空区。 采 用管道输送尾砂充填料经由上部运输平巷进入采 场,充填至接顶为止。 × 2. 0 m 的脉内切割上山,连通上、下部运输平巷形 成采场回风通道。 在回采前自采场下部开始,以切 割上山作为中深孔回采的初始自由面。 ( 3)回采、充填。 矿块回采开始,采用 YG-40 立 柱式凿岩机分别在上、下部运输平巷中,自切割上山 处开始向采场两端钻凿上向或下向与矿体倾向平行 深孔,布孔范围以矿体边界外推 5 ~ 10 cm 为宜,以 控制过大的贫化;然后采用微差顺序顺坡向下进行 抛掷爆破落矿,崩下矿石采用电耙由采场工作面顺 坡扒运至下部脉出矿运输平巷中装车运出。 沿倾向 自下而上分次爆破、出矿,直到回采出矿完毕并清理 残矿,即采用分级尾砂充填料非胶结充填采空区。 采用管道输送尾砂充填料经由上部运输平巷进入采 场,充填至接顶为止。 ( 4)采场通风。 采场新鲜风流从下部出矿巷道 经采场凿岩上山进入工作面后,顺上山向上进入上 部运输平巷,污风进入回风系统排出。 方案三的主 要技术经济指标见表 4。 ( 4)采场通风。 采场新鲜风流从下部出矿巷经 表 4ꢀ 方案三的主要技术经济指标 采场凿岩上山进入工作面后,顺上山向上进入上部 运输平巷,污风进入回风系统排出。 方案二主要技 术经济指标见表 3。 采场 采矿 损失率 贫化率 / % 采矿 采矿 效率 / (t/ 工班) / (元 / t) 采矿 直接成本 采切比 (m/ kt) 项目 生产能力 / / (t/ d) / % 5 0 ~ 70 38. 65 8 ~ 10 60 ~ 65 3. 91 117. 11 2 . 1. 3ꢀ 电耙出矿浅孔全面采矿法(方案三) 1)采场布置。 按矿体沿倾向每 50 ~ 60 m 左 右划分为盘区高度,盘区高度内再沿走向 30 ~ 40 m 指标 ( 2 . 1. 4ꢀ 浅孔削壁充填采矿法(方案四) 1)采场布置。 按矿体沿倾向每 50 ~ 60 m 左 ( 7 5 总第 604 期 现代矿业 2019 年 8 月第 8 期 右划分为盘区高度,盘区高度内再沿走向 30 ~ 40 m 左右划分为采场,采场高为盘区矿体高度,长为盘区 矿体长度,宽为矿体与削壁废石厚度之和。 盘区高 度内的矿体实行以采场为单元的顺序连续回采和削 壁废石充填,由于矿体厚度较薄,相邻采场交接处回 采时,只采矿体不削底板围岩,采场间无需留矿柱或 隔离,自一端向另一端连续回采直至全盘区回采完 毕。 装车运出。 削落围岩充填于采场形成回采工作空间 或平台,平整铺垫后崩落矿石,依此循环,沿倾向自 下而上顺序回采和削壁充填。 每次崩下矿石先由人 工搬运至电耙出矿上山,再采用电耙由采场工作面 顺坡扒运至下部脉出矿运输平巷中装车运出。 采场 采用边采边充削落废石非胶结充填方式,无需封闭 采场与外围的通道,回采完毕即采场充填完毕。 (4)采场通风。 采场新鲜风流从下部出矿运输 平巷经采场凿岩上山进入工作面后,顺上山向上进 入上部运输平巷,污风进入回风系统排出。 方案四 的主要技术经济指标见表 5。 ( 2)采准切割。 采场主要采准工程有盘区下部 出矿运输平巷、沿脉切割上山、盘区上部回风平巷 等。 采准工程施工步骤为先在盘区上、下部同步掘 进断面规格为 2. 3 m×2. 5 m 的脉内运输出矿平巷, 再自下而上沿采场中线向上掘进断面规格为 2. 0 m 表 5ꢀ 方案四的主要技术经济指标 采场 采矿 损失率 贫化率 / % 采矿 采矿 效率 / (t/ 工班) / (元 / t) 采矿 直接成本 采切比 (m/ kt) × 2. 0 m 的脉内凿岩通风上山,连通上、下部运输平 项目 生产能力 / / (t/ d) / % 巷而形成采场回风通道。 回采自采场下部开始,以 下部运输平巷和切割上山作为浅孔回采的初始自由 面。 指标 30 ~ 50 77. 3 4 ~ 6 8 ~ 12 1. 12 279. 62 2 . 2ꢀ 技术经济分析 结合表 6 分析可知:本研究计算的方案一、二、 三、四的单位采出矿石利润分别为 667. 20、749. 77、 ( 3)回采、通风。 矿块回采采用 7655 气腿式凿 岩机凿岩,微差浅孔爆破落矿,实行矿岩分采分出, 即先削落矿体厚度 2 倍左右的下盘围岩形成采场回 采作业空间,再爆破崩落矿体,将爆下矿石用人工搬 运到中央电耙道内,再由电耙扒运至下部运输平巷 1 7 61. 05、615. 33 元;单位地质矿量利润依次分别为 45. 70、791. 42、399. 93、649. 52 元。 可见,方案二优 势明显。 表 6ꢀ 4 种采矿方案特点对比 方案编号 一 优点 不足 采准布置简单、中深孔崩矿效率高、采矿贫损率低、空区充填费用低、作业安 上山凿岩施工难度较大、对中深孔凿岩精度要 全性较好 求高、作业面出矿残留多 采准布置简单、采准工程量少、中深孔崩矿效率高、采矿贫损率低、充填成本 较低、平巷中凿岩施工方便 二 三 四 对中深孔凿岩精度要求高 采准布置简单、回采边界变化灵活、采准工程量较少、采场出矿能力大、充填 存在点柱矿石损失、采矿贫化率大、入选品位大 成本较低 大降低 采准布置简单、回采边界变化灵活、采矿贫损率低、出矿品位高、采空区得到 回采工艺操作复杂、工作面出矿劳动强度大、采 同步处理 矿作业效率低、采矿直接成本高 及应用[J]. 黄金,2018(3):31-35. 3 ꢀ 结ꢀ 语 根据山东鑫汇矿生产实际和浅部缓倾斜石英脉 [ [ [ [ [ 3]ꢀ 董ꢀ 峰,郑成英,闵忠鹏. 复杂开采条件缓倾斜低品位矿体安 全高效回采试验研究[J]. 黄金,2018(12):27-31. 群矿体的开采技术条件,设计了 4 种开采方案,经过 详细的技术经济比选,确定电耙出矿倾向平行中深 孔采矿法(方案二)为最优方案;对于矿体厚度大于 4]ꢀ 张连富,吴爱祥,王洪江. 某 X 型细脉带状复杂矿体采矿方法 设计[J]. 矿业研究与开发,2017(1):10-13. 5]ꢀ 王贻明,吴爱祥,江怀春. 不良岩体条件下上向进路机械化高 强度采矿技术研究[J]. 金属矿山,2010(7):5-8. 1 . 2 m 的矿体,可考虑采用电耙出矿浅孔全面采矿 6]ꢀ 王ꢀ 莉,明世祥,张永达. 机械化上向水平分层充填连续采矿 法在某金矿的应用[J]. 矿业研究与开发,2015(7):5-8. 7]ꢀ 吕志文,刘允秋. 上向水平分层胶结充填法在东际金矿的应用 法(方案三)开采。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ J]. 现代矿业,2016(5):32-33. [ [ 1]ꢀ 白复锌,周罗中. 鑫汇金矿缓倾斜中厚复杂矿体采矿方法的优 选[J]. 采矿技术,2006(3):67-71. ( 收稿日期 2019-05-21ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) 2]ꢀ 余ꢀ 昕,曹ꢀ 帅,李正灿,等. 缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术 7 6
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