我国金属矿山大水矿床的地下开采采矿方法

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我国金属矿山大水矿床的地下开采采矿方法
作者:韩路朋
来源:《科技与企业》2012年第22期

【摘 要】我国金属矿山大水矿床的地下开采采矿方法随着经济的发展和采矿技术的进步
而改变。本文首先介绍我国大水矿床的充水类型,并主要通过点柱式充填采矿法实例分析和使
用成因分析,对我国大水矿床采矿方法的演变进行评述。

【关键词】金属矿山;大水矿床;地下开采;方法
水文地质条件复杂、矿坑每日的涌水量达数万立方米,一般被称为大水矿床。在我国这一
类矿床分布十分广泛,一些矿床因为效益差、水量大被迫关闭或者缓建,一些矿床则因为防治
水的难度大迟迟无法进行开采,其中更多的矿床因为采取合理的采矿方法以及科学有效的防水
治水措施,矿床得以顺利开采。

一、我国大水矿床充水类型
大水矿产充水条件一般较为复杂,充水的水源呈多样化态势。有多种水源共同地补给矿
坑,例如孔隙、岩溶水、裂隙水、大气降水以及地表水等;有以孔隙水、岩溶水作为主要充水
的水源的矿床;有以一般季节性岩溶水为主,到了雨季以降雨汇聚的地表水作为主要充水的水
源的矿床。总而言之,大致可以分成两大类,即以孔隙含水层充水为主要的矿床、以岩溶含水
层的充水为主要的矿床。如香化岭铅锌矿;覆盖类型具有统一的含水层与地下水位,由于存在
严重的地面塌陷,井下存泥沙,其地下水较大而影响正常生产,矿坑的涵水量特点上,所补给
的水量充沛,补给量比较稳定;埋藏类型也具有统一的含水层与地下水位,由于丰富的高压岩
溶水以及矿层顶的底板突水,使得部分地面塌陷、井下泥沙成为生产过程中常见的危险,矿坑
的涵水量特点上,补给的水流充沛且储存量大,补给稳定。

二、我国大水矿床采矿方法演变
我国大水矿床的采矿方法演变如下:进行留隔水矿柱之房柱法,其生产能力大,例如业庄
矿区以及泗顶铅锌矿等;到空场嗣再充填采矿法,利于进行地压的有效控制,例如草楼铁矿、
南洺河铁矿等等;点柱式的充填采矿法,例如三山岛金矿、南京铅锌银矿、白象山铁矿等,这
一方法是目前采用最广泛的方法,实际上是为房柱采矿法与充填采矿法相结合的产物,方法比
较新型。

(一)点柱式充填采矿法实例
第一,采场的结构参数以及回采工艺。某个矿床位于一个海湾,矿体从陆地向着太平洋而
倾斜延伸,全矿由上而下被若干个的断层切成3个主要矿区A、B、C。正在开采中的C段,
其海底和矿的最近的距离为45米,延深垂高为350米,走向全长350—450米,厚度为10—50
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米,倾角在30°—45°之间。矿体赋存在矽卡岩当中,围岩为大理岩与角页岩,矿体的直接顶板
处有一条宽度比较大的主断层,矿体与围岩的节理发育较好,属于中等稳固。整个矿井的地下
涌水不大,和海水不存在直接的水力联系。上述矿源起初采取露天开采,到了上世纪70年代
后转为坑内开采,并基本上实现了全无轨化的开采。

第二,采场的系统与特点。不进行运输阶段与溜矿井设置。无回采分段平巷,直接采用露
天矿用铲运机进行改装,进而和装载量为35—40吨的卡车直接进入到采场装车并运输至地表
的卸矿站。阶段高为75米,每一个阶段都只作为回采初始的切割分层,而非运输水平。

第三,采场的构成要素。海床底部留有60米高的护顶柱;采场的尺寸以及分割后矿体自
然的尺寸,通常长为50—100米,宽为10—50米;方形的点柱断面为6米×6米,基本上不留
间柱。回采10年之后,则将点柱断面改为5米×5米。点柱和点柱之间的净宽为8—10米,点
柱的中心距为14米;阶段顶底柱为15—20米,段高为75米。

第四,回采工作。回采步骤从斜坡道的采场联络道起,第一层回采的切割层高为4—5
米,充填高为3米,留有1—2米的空顶,作为下一个分层回采的通风与出矿用。第二层回采
的切割层高为3.5米,充填高为3米,留有1—2米的空顶。在正常的生产期间,所有的采场都
可以同时凿岩与出矿,日出矿石在1500吨上下。凿岩设备主要为双臂台车,在矿体较比较薄
的小采场则采用手持式凿岩机。

第五,经济技术指标。矿产的掌子面工人,其平均工班的劳动生产率在48吨左右。采场
的平均生产能力为300—600吨,通过计算点柱矿石的损失率理论上为18.5%。

(二)点柱式充填法使用的成因分析
首先,需要一定数量矿柱用来支撑上盘,保护海底免于遭受破坏,从而防止海水渗到坑
内。其次,机械化的程度与劳动生产率高,可采取生产灵活便捷的无轨设备,保证海水一旦渗
入到井下,可随时的撤离设备。最后,采场内部可以进行分选,以灵活控制住开采品位,稳定
或经过加固的点柱受制于三维方向的充填体,受力状况得到改善,能安全牢固地支撑住顶板,
对于保护海底防止沉降过大十分有帮助。为保证生产安全,对矿石进行构造地质学的分类,且
采取相应的措施支护。此外,存有比较大的断裂构造区域,或者存有节理的裂隙发育区域,采
取长锚索进行加固,使得矿体在回采时冒落情况大大地减少,回收率得到提升,贫化现象也大
大降低。

三、结论
随着经济快速增长,对资源的需求量不断加大。防治水技术以及采矿技术不断发展进步,
特别是填充技术取得新进展,使得大水矿床的地下开采采矿方法逐渐成熟。根据趋势,大水矿
床的地下开采采矿方法将基本上演变成充填采矿法,则点柱式充填法是重要的发展方向。

参考文献
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