国外深井矿山采矿方法的应用及发展

国外深井矿山采矿方法的应用及发展

北京有色冶金设计研究总院李云武

【摘

要】

随着开采深度增加深井矿山越来越多深井采矿方法已成为深井采矿的一个重要课

题本文着重论述了国外深井矿山的开采现状通过实例介绍了国外深井采矿方法的应用与发展了解和借鉴国外深井矿山的开采方法和开采技术对我国深井矿山建设有极大的参考意义

关键词深井矿山深井采矿采矿方法

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前言深井开采的难度大大超过了一般浅部矿山遇到了许多浅部开采未遇到的各种技术

难题如地压高温提升回采充填排水通风支护环境保护等等这主要在于深部矿岩的地质构造贮存条件以

及

地应力等均与浅部矿岩有所不同有其自身

的特殊性目前仅从矿

体埋藏深度来说

通常把埋深超过左右的矿山

视为深井

矿山当然深浅是相对的一般来说深

度越深温度越高地压越严重岩爆越频繁开采难度也更大深井开采矿山以采矿

工业发达的国家居多据对个国外深井矿山的统计其中加拿大有个南非有

个美国有个共占其它则分布在十几个国家就矿石种类而言深井矿山主要为金矿和铜矿占其次是镍矿

钾盐矿和铅锌银矿等从埋藏深度来看多数埋深在一占埋深在

以上的较少超过的深井矿

有个其中以南非的卡里顿维尔业

金矿开采深度最深达到了随

着

开

采深度的增加深井矿山将逐渐增多各种技术难题将更加突出巫待需要深入探索和研究

国外深井矿山采矿方法的应用及发展—李

云

武邮编深井采矿方法的发展过

程

国外深井矿山开采历史较早在本世纪初有的矿山开采深度就超过了千米如巴西的米纳格兰德金矿年开采深度就达到在深井开采百年来的发展过程中主要经历了两个阶段第一阶段是传统常规采矿方法开采阶段由于受整个采矿技术水平的限制矿山开采设备落后技术发展缓慢理论研究试验探索非常不足基本上是按传统的开采方式进行开采因而产量低规模小效益差成本高特别是受诸如地压岩爆高温甚至火灾等各种因素的影响使深井开采生产极不稳定第二阶段机械化开采阶段到年代随着世界经济的快速发展新技术新设备不断出现和应用给矿山发展带来了深刻变革逐步实现了机械化生产如法等高效采矿方法的成功应用为大规模开发深井矿山创造了条件大型钻机凿岩台车铲运机卡车等无轨设备的使用大大提高了矿山生产能力劳动生产率成倍增加制冷站通风设施的建立也明显改善了深井作业面温度高环境差的工作条件,同时岩石力学理论的研究以及用先进仪器仪表对岩爆地应力的监测都为减少岩爆发生掌握地压活动起了重要作用这阶段是深井矿山发展较快的时间采矿法则用得越来越多虽然充填法直接成本有所增加但综合效益明显可减少采空区合拢变形和岩爆发生降低原岩散热同时可以解决尾砂排放地而对环境产生的污染

所以充填法在深井开采中有更大的作用和

发

展前景对于厚大矿体大规模开采时

大

都选择法开采有的矿山还进行嗣后充

填处理采空区如加拿大的南铜崖叩讲镍矿开采深采用

法开采规模“实际上许多深井矿山一般都采用过两三种方法并在生产过程中逐步改进发展和完善

米纳格兰德实例简介

金矿房柱

深井采矿方法应用概

况

深井采矿方法是深井开采的关键问题之一直接关系到深井采矿的成功与否从国外深井矿山的开采历史及经验可以看出空场法崩落法及充填采矿法都有应用。其中以空场法应用较多如房柱法分段空场法阶段矿房法等崩落法用得较少一般用在品位低规模大的矿山如美国的圣曼纽尔闭铜矿开采深度采用崩落法生产规模达到万“对于充填法和分层充填法米纳格兰德金矿是巴西最深的地下矿山年开采深度就达到年达到为当时世界上最深的地下矿山先后开掘了条竖井为竖井平铜开拓坑内电机车运输矿山生产能力为“原矿平均品位矿体厚度一倾角左右采矿方法曾采用过木支护和留矿柱空场法由于坑内木材加工引发一场大火致使矿山被迫关闭了几年重新恢复生产后采矿方法未变而在地压严重作用下发生大面积冒落使矿山生产受到极大影响不得不改变采矿方法采用分层充填法并用锚杆支护代替木支护房柱采矿法房柱法是该矿传统的采矿方法随开采深度增加此方法逐渐减少仅在矿体倾角较缓矿岩稳固性较好的地段使用矿块高度为采场内有多个回采作业面留矿柱支撑顶板矿柱直径间

距

一

,

矿柱一般留在低品位矿石中分段巷道和运

输巷道之间留有底柱上下中段通过天井连通天井作为人行材料通风之用凿岩

采气有腿浅孔凿岩机掌子面高度

一巩

有色矿山—

‘‘,宽一一次爆破落矿量饥炮孔直径孔深普通直线掏槽采用的馁油炸药和的乳胶炸药混合装药出

矿采用电耙直接将矿

石

耙到溜井中

下放到中段运输巷道装入矿车运出采场

工

效一州人班房柱采矿方法见图

矿量“月充填废石量“月分层充填采矿法见图

羹摹薰载…二交马二‘翻‘‘监‘‘‘习‘‘目蕊城砰恋。弘乙‘‘‘嗽

图房柱采矿方法

一中段运输巷道一放矿榴井

一人行通风天井一

矿

柱

分层充填法

在矿岩稳固性较差时采用上向水平分

层充填法矿块高度长度宽度

采切工程主要有穿脉巷道人行通风天井也作为充填井顺路架设矿石溜井

脉内切割拉底高一其底柱距中段运输巷道掌子面回采凿岩采用气腿凿岩机回采分层高度爆破矿石块度

炸药选用乳胶炸药和钱油炸药装药密度约。采场出矿采用电动或柴油铲运机将矿石卸入溜井放至中段运输平巷装入矿车当穿过断层或矿岩不稳固时需要采用

锚杆支护采场充填料来源为坑内掘进废石废石从上中段下放到采场充填分层均匀耙平后即可转入下一分层回采采场中回采充填作业交替进行一侧回采一侧充填

采场工效一“人班采场出

图分层充填采矿法一运输巷道一矿石溜井一充填

分层

一充填分层一炮孔一斜坡道一充填

井南非兰德弗坦金矿分

段充填法

兰德弗坦金矿为南非西

部采金有限公司下属矿山开采矿体走向长一倾角厚度一

目前

开采深度达到”采用竖井开拓矿山

采用长壁采矿法和分段充填采矿法因长壁法出矿品位不易控制贫化率最高达到,

且需留矿柱支撑顶板矿石损失大为控制

顶板冒落和岩爆发生逐步采用充填法回采应用分段充填法贫化损失率降低效率

有所提高矿块沿走向布置宽段高

一回采步距视允许暴露面积而定一般

为采切工程包括在矿体顶底盘分另开掘凿岩平巷和装矿平巷并从顶板凿岩平巷和底板装矿平巷分别掘进的凿岩

铜室和拉底矿石溜井沿装矿平巷布置天

井与运输平巷联通回采凿岩采用潜孔钻机

炮孔深度根据段高确定崩矿步距出矿采用或铲运机直接将矿石运至溜井然后装入翻长车运输采场凿岩平巷和凿岩铜室的支护量较大采

用

长的锚杆加金属网和长锚索联合支护

爆破出矿结束后即进行胶结充填以控

制采

空还冒落和岩爆发生充填前需要在出矿一巷和凿岩平巷端部砌筑隔墙并架设泄水管和透气管以保证充填接顶充填料为

全尾

砂和废石并加少量粉煤灰充填强度以保证充填体自立并在回采爆破相邻矿体时不片落采矿方法见图

国外深井矿山采矿方法的应用及发展—李

云

武邮编

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掘进废石和砂子矿山采用法开采采切回采时间不

到分层充填法的二分之一效率达到“班为分层充填法的一倍直接

生

产成本也降低近一半采矿方法见图

图分段充填采矿方

法

一出矿巷道一凿岩巷道一

矿石

一充填体一锚杆一锚索

霍姆斯特克金矿法

霍姆斯特克金矿位于美国南达科他州北黑山已经开采了年矿石产量万内产金量约“开采深度已超过矿体走向长倾角一厚度一呈透镜状平均品位矿山采用过方框支柱法留矿法上向水平分层充填法现以为主为有效控制地压把矿块划分小盘区沿走向布置盘区长一宽为矿体厚度平均高为采切工程主要有脉外运输平巷穿脉装矿巷道放矿溜井拉底凿岩巷道等采切凿岩采用气腿凿岩机和双臂柴油凿岩台车出碴设备采用”柴油铲运机回采凿岩采用讹潜孔钻机炮孔直径一孔网密度凿岩效率平均台班炮孔布置形式很关键在上盘一侧尽量多钻平行孔而且要先施工在下盘一侧布置成扇形孔炮孔排距为采用分段爆破每段爆破高度一每次炸药用量,每米崩矿量炸药消耗量出矿采用铲运机装运直接将矿石卸入溜井帜采场支护工程主要集中在凿岩巷道中采用锚索支护锚索长度一为防止采空区冒落采空区需要嗣后胶结充填处理充填骨料为尾砂耀圣认冬,图采矿方法,一装矿巷道一装矿穿脉炮孔一崩落矿石‘一凿岩巷道

深井采矿方法的发展趋势

从国外深井矿山的开采状况可以看出

深井采矿方法是一个不断发展变革和进步

的过程其发展过程是循序渐进的经历了由传统的采矿方法到机械化开采的发展阶段上述三个深井矿山采矿方法的实际应用中传统的采矿方法有应用大规模机械采矿方法也有应用这与各矿山的开采历史及开采技术条件有关而从采矿方法的发展方向来

说高效低成本安全可靠以及大规模

开采应是深井采矿方法今后发展的主要方向

其中法应用更有发展前景同时采用嗣后填处理采空区是防止冒落减少岩爆

降低原岩散热的有效途径目前采用法嗣后充填的深井矿山越来越多特别是在大型矿山更为适用从开采设备的发展方面来

说大型设备遥控设备电子技术等将在

深井采矿中得到广泛应用凿岩台车铲运机提升设备卡车运输爆破技术充填

工艺以及通风制冷设备等等都将得到进一步发展和提高并通过规模经营信息管理提高矿山效益降低经营成本同时在解决下转第页

有色矿山

—少冶