采矿方法——精选推荐

采矿⽅法

1采矿⽅法

1.1矿床开采技术条件

矿区内铁矿床总体呈带状，产于变质表壳岩之中。矿带⾛向近南北，原地表出露长度1530m，宽度50m～150m，经多年开采,现地表出露长度1380m,宽度70m～158m,矿带往北延⾄13线北，逐渐尖灭,矿带南端⾄14线南被响⼭岩体吞噬。矿区内矿带由东向西共分为四个矿体，编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。其中Ⅱ号矿体规模最⼤，由多层矿体交织组成。1）Ⅰ号矿体

位于矿带东北部，分布于13线附近。呈透镜状产出，矿体⾛向北东34°，倾向南东，倾⾓75°。地表出露长度122m，矿体厚度2m～5m，地表厚度可达10m，平均厚度3.5m。矿体出露最⾼标⾼503m，在13线延深⾄454m标⾼尖灭，斜深49m。2）Ⅱ号矿体

分布于11线北⾄14线南，全长1380m，基本包括了⽬前的主要矿带。该矿体由多层矿体组成，总体呈南宽北窄中间厚⼤的层状展布。共分为三个矿体，编号为Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3号，各分矿体特征分述如下：

①Ⅱ-1号矿体

位于矿带西侧，地表分布在0线北⾄4线南，矿体向北侧伏⾄7线北，全长674m。矿体赋存标⾼：最⾼515.9m（不包括采出部分），最低-43m（7线）。在0线标⾼-27m以下，矿体被花岗岩体吞噬，最⼤斜深543.85m（0线）。矿体最⼤厚度72.41m（2线），⼀般厚度20m 左右，平均厚度26.63m，厚度变化系数19.11%，厚度变化不⼤。

矿体产状：2线以南⾛向近南北，倾向西，局部直⽴。2线以北⾛向逐渐变为38°，倾向东，倾⾓逐渐变缓，⼀般70°～85°。

②Ⅱ-2号矿体

位于Ⅱ-1号矿体东侧2m～20m附近，分布在9线北⾄14线南，全长1340m，与Ⅱ-1号矿体平⾏产出。矿体赋存最⾼标⾼640m（14线），⼀般标⾼504m左右（不包括采出部分）；最低标⾼-82m（1线），最⼤斜深597m（1线）。矿体最⼤厚度63.65m（6线），⼀般厚度23m

左右，平均厚度22.85m，厚度变化系数7.02%，厚度变化不⼤。

矿体产状：2线以南⾛向近南北，倾向西，局部直⽴。2线以北⾛向逐渐变为38°，倾向东，倾⾓逐渐变缓，⼀般70°～85°。

③Ⅱ-3号矿体

位于Ⅱ-2号矿体东侧2m～30m附近，与Ⅱ-2号矿体平⾏产出。分布在11线北⾄14线南，全长1380m。矿体赋存最⾼标⾼630m（14线），⼀般在504m左右（不包括采出部分），最低标⾼-56m（3线），最⼤斜深582m（3线）。矿体最⼤厚度45.77m（0线），⼀般厚度16m 左右，平均厚度16.33m，厚度变化系数69.99%，厚度变化较⼤。

矿体产状：2线以南⾛向近南北，倾向西，局部直⽴。2线以北，⾛向逐渐变为38°，倾向东，倾⾓逐渐变缓，⼀般70°～85°。

3）Ⅲ号矿体

位于Ⅱ号矿体的西侧，分布于0线北⾄2线南，呈透镜状产出，全部长度200m。矿体赋存最⾼标⾼505m（0线），⼀般504m左右（不包括采出部分），最低标⾼350m（2线），在350m以下逐渐尖灭，最⼤斜深157m（2线）。矿体最⼤厚度8.21m，平均厚度6.64m，厚度变化系数54%，厚度变化不⼤。

矿体产状：⾛向27°，倾向西，倾⾓87°。4）Ⅳ号矿体

位于Ⅲ号矿体的西侧，分布于0线两侧，呈透镜状产出，全部长度106m。矿体赋存最⾼标⾼505m（0线）（不包括采出部分），最⼤斜深74.5m（0线），432m标⾼以下逐渐尖灭。矿体最⼤厚度14.50m，最⼩厚度2m，平均厚度7.77m，厚度变化系数84%，厚度变化较⼤。

矿体产状：⾛向27°，倾向西，倾⾓87°

矿区内构造不发育，以块状岩类为主，沟⾕内分布有较薄的第四纪松散岩类，由砂、砾⽯夹亚粘⼟组成，其厚度为0m～5m。7线以北地表存在变质岩类的强风化带，分别属于散体结构和碎裂结构，但风化深度均⼩于50m。矿体与围岩岩⽯致密坚硬，稳定性良好。F1、F2断层破碎带和⽚理化挤压带属于散体结构，稳定性较差。区内岩⽯、矿⽯抗压、抗剪、抗拉强度⼤，属于坚硬岩类。岩⽯坚硬，稳定性好。1.2采矿⽅法选择

根据庙沟铁矿露天开采境界以外的矿体的赋存条件，采矿⽅法选择要考虑以下⼏个问题：1）地下开采规模较⼤、开采年下降速度较快，矿⽯品位较低，所以选择的采矿⽅法必须为矿块⽣产能⼒⼤、⽣产成本低；

2）采矿⽅法⼯艺简单，容易掌握。

地下开采各采矿⽅法类别间的差别主要是地压管理中的回采空区处理⽅法不同，按地压管理将采矿⽅法分为三类，分别为空场法、崩落法、充填法。

上述三类采矿⽅法中，空场法和崩落法都是采⽤崩落围岩的⽅法处理采空区。

崩落法中的⽆底柱分段崩落法采矿安全性好，灵活性⼤，作业好组织、机械化程度⾼，可采⽤⼤型现代化采矿设备，⽣产能⼒⼤，劳动效率⾼，开采成本低。因此，⽆底柱分段崩落法在国内外的矿⼭中得到了⼴泛的应⽤。

空场法中主要有分段空场法、阶段矿房法（或深孔阶段矿房法即VCR法）。空场法分两步骤回采，先回采矿房，后回采矿柱，不仅回采⼯序多，⽽且由于矿柱所占矿量较⼤（⼀般占阶段矿量的30%～40%），矿柱回收也较困难，导致⽣产⼯艺相对⽆底柱分段法复杂，⽣产能⼒也⽐⽆底柱分段崩落法低。因此如在空场法和崩落法中进⾏选择，庙沟铁矿适合的采矿⽅法为⽆底柱分段崩落法。

充填法采⽤充填的⽅法处理采空区，其采矿成本较⾼，因此以往主要在矿⽯价值较⾼的有⾊⾦属矿⼭和贵⾦属矿⼭有少量应⽤，在矿⽯价值较低的⿊⾊⾦属矿⼭应⽤较少。

近年来影响采⽤充填法开采的因素发⽣了如下的变化：a、随着科学技术的发展，充填成本在不断下降。

b、铁矿⽯的价格也有了较⼤幅度的上涨。⽬前采⽤充填法采矿的铁矿⼭，其由于矿⽯回采率增加和贫化率降低所产⽣的经济效益已⾜以抵销其充填成本。c、国家对耕地的保护、环境保护、安全⽣产的要求越来越⾼。

因此⽬前采⽤充填法开采的铁矿⼭不断增加，迫使其选⽤充填法

采矿的原因有为保护地表耕地、有为解决尾矿库占地、有为降低井下涌⽔、当然也有为保护地表村庄及其它建筑的。因上述原因采⽤充填采矿法的矿⼭有司家营铁矿、⽯⼈沟铁矿。

庙沟现有尾矿库剩余库容约700×104m3，仅可继续服务10年左右。重建尾矿库的选址⽐较困难，需征⽤⼤量⼟地。因此对于本矿⼭来讲，采⽤充填采矿法将尾矿充填于井下，减少尾矿库库容、节省尾矿库投资，也是⼀个可⾏的⽅案。现将庙沟铁矿采⽤⽆底柱分段崩落法开采和采⽤充填法开采两个⽅案进⾏技术经济⽐较。1.2.1充填采矿法及充填系统

充填采矿法：采⽤充填采矿时，开拓系统与⽆底柱分段崩落法相同，阶段⾼度仍为120m，采⽤⼤直径深孔的分段空场法。

矿块参数适当扩⼤可降低采切⽐、提⾼铲运机采矿效率、降低⽣产成本。按本矿区矿岩稳固、允许暴露⾯积1200m2，确定矿块长×宽=40m×30m或50m×25m。穿脉巷道间距100m。出矿采⽤6m3铲运机，铲运机⽣产能⼒为60×104t/台年。

回采采⽤两步法隔⼀采⼀，为节省充填成本，第⼀步矿块回采之后进⾏尾矿胶结充填，充填完毕后凝固时间不少于28天，充填体强度达到2MPa后进⾏相邻采场的回采，回采后采⽤全尾砂充填。1)充填采矿法矿⼭年产量的验证

设计采矿⽅法为分段空场开采嗣后充填法，对矿⼭可能达到的⽣产规模进⾏如下验证。

（1）按可布矿块数计算矿⼭⽣产能⼒

矿块参数为：中段⾼度120m，凿岩分段⾼度60m，矿块宽度20m，矿块长度100m，出矿采⽤6m3铲运机，铲运机⽣产能⼒为60×104t/台.a。⽣产能⼒采⽤如下计算公式：

A=KNqE/((1-Z))

式中：A—分段⽣产能⼒×104t/aK—矿块利⽤系数0.25N—可布矿块数

q—铲运机出矿效率60×104t/a

E—地质影响系数0.9

Z—副产矿⽯率10%

由于回采采⽤两步法隔⼀采⼀，第⼀步骤矿块回采之后进⾏尾矿胶结充填，充填完毕后凝固时间不少于28天，充填体强度达到2MPa 后才能进⾏相邻采场的回采。并且由于中段⾼度较⾼，第⼆步骤矿块采⽤全尾砂充填时，为了降低充填料浆对相邻矿块的侧压⼒，⼀般采⽤多个矿块交替充填，因此矿块利⽤系数较低。参考分段空场法矿块利⽤系数，开采条件中等⼀般为0.25～0.35；开采条件较差时为0.23～0.25。根据确定的矿块参数及各中段矿体平⾯图，确定可布矿块数，分别按利⽤系数0.20、0.23计算⽣产能⼒如下表：

分段⽣产能⼒计算表表1

（2）按矿⼭开采年下降速度验证⽣产能⼒

国内采⽤充填法开采年下降速度最⼤的矿⼭为红透⼭铜矿，该矿⼭的矿体⾛向长度330m～450m，矿体厚度3m～35m，矿体倾⾓70°～85°，矿体及围岩均稳固。采⽤2m3铲运机出矿的机械化分层充填采矿法和阶段空场嗣后充填采矿法，实际年下降速度31m。其他矿⼭的年下降速度均较⼩，⼀般为10m～12m。本次验证按年下降速度20m 进⾏验证。计算公式为：A= V×Q×α×E/h/（1-β）

式中：A—年产量，×104t/a；V—年下降速度，m/a；

Q—中段可采储量，×104t ；

α—矿⽯回采率，90%；

β—废⽯混⼊率，15%；

h—中段⾼度；

E—地质影响系数，取0.9。

经验证各中段⽣产能⼒见年下降速度验证表2。

年下降速度验证表表2

根据可布矿块数计算和年下降速度验证，确定采⽤充填法开采时，矿⼭⽣产规模为200×104t/a。2）充填系统设计

（1）开采顺序及⾸采中段

⽬前国内外采⽤充填法开采的矿⼭主要从安全性好和回采率⾼等⽅⾯考虑，⼀般采⽤从下向上开采顺序。因此推荐本矿⼭采⽤从下向上开采顺序，⾸采中段为0m中段。

（2）充填⽅式

设计采⽤：“两步法”开采，第⼀步骤矿块胶结充填，第⼆步骤矿块全尾砂充填。两种矿块结构参数⼀致，考虑局部矿体厚度较⼩，并且矿体之间有⼀个较厚的岩⽯夹层，初步统计第⼀步骤矿块和第⼆步骤矿块的⽐值约为4:5，因此胶结充填的⽐例为45%，全尾充填的⽐例55%。

（3）充填材料选择

本矿⼭采⽤充填法采矿的⽬的主要为减少尾矿库，因此充填⾻料应尽量采⽤本矿⼭选矿⼚尾矿，尾矿粒度为-200占60%～70%，平均粒径0.2mm，粒度中等偏粗。胶结材料为普通硅酸盐32.5#⽔泥。

另外，⽬前部分充填法矿⼭采⽤“胶固粉”作为胶结材料。据调查“胶固粉”⽐较适合粒度较细的尾矿，⽤量与⽔泥相当，充填体强度与采⽤⽔泥时相当或略⾼。但“胶固粉”的售价⽐⽔泥略低（外购），若⾃建“胶固粉”加⼯⼚，胶固粉成本约为⽔泥售价的60%～70%。充填成本中胶结材料费⽤占70%左右，若⾃建“胶固粉”加⼯⼚可⼤幅降低充填成本。

（4）充填⼯艺

尾砂胶结充填在国内外应⽤越来越⼴泛，从分级尾砂充填发展到全尾砂充填，从低浓度尾砂充填发展到⾼浓度尾砂充填，以及近年来的膏体充填技术。

⾼浓度全尾砂结构流胶结充填以略⾼于尾砂最⼤沉降浓度的浓度，降低了充填料浆输送阻⼒，可进⾏⾃流或以⾃流为主部分泵送，充填料浆进⼊采场后基本不脱⽔、不离析。⾼浓度全尾砂结构流胶结充填克服了低浓度尾砂胶结充填强度低和膏体充填料浆输送困难的缺点，吸收了其优点，提⾼了充填质量，降低了运营成本。⽬前已在南京铅锌银矿、草楼铁矿、诺普铁矿、⼭东张马屯铁矿等矿⼭相继使⽤，效果良好。因此，推荐采⽤全尾砂-⽔泥为充填材料的⾼浓度全尾砂结构流胶结充填，充填料浆的质量浓度暂定为70%。

（5）充填体强度

本矿⼭中段⾼度120m，充填体⾼度约100m，暴露⾯积约5000m2，应取较⾼的强度值。建议通过充填试验确定，暂按2MPa设计。