A黄沙坪矿低品位厚大多金属矿体采矿方法选择
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作者简介 : 徐 勇 ( 1963- ) , 男 , 高级工程师 , 主要从事采矿方法与充
填工艺方面的设计与研究工作。
2 大难题。
湖南有色金属
第 26 卷
高度 37 m, 宽为矿体厚度 ; 大于 15~ 20 m 时矿块垂 直走向布置, 其矿块尺寸应根据矿体的安全暴露面 积和矿体厚度来确定。 一个矿块沿倾向划分为底柱和分段, 底柱高度 由底部结构确定, 采用双电耙单侧斗川配堑沟的底 部结构, 其高度为 6 4 m, 斗川交错布置, 当矿体厚度 小于 8 m 时, 采用单电耙单侧斗川配堑沟的底部结 构; 分段高度则由矿体厚度和分段巷道的位置来确 定, 矿体厚度小于 15m 且分段巷道居中时分段高度 应小于 15 m; 矿体厚度大于 15 m 且分段巷道居中时 分段高度应小于 12 m 。 2 2 2 并中段分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法 当矿体为直立厚大矿体时, 为了提高回收率、 降 低采准切割工程量、 加大矿块的生产能力 , 通常中段 高度一般设定为 60~ 70 m 。基于此 , 并兼顾到黄沙 坪矿中段开拓的实际情况 , 考虑将两个中段并为一 个中段进行回采方案设计。 回采方 案还是分 段凿岩 阶段空 场嗣后 尾废充 填, 与方案一不同的是: ( 1) 中段高度变大 , 并中段前 中段高度变为 37 m, 并中段后中段高度变为 74 m; ( 2) 矿块结构尺寸变大 , 并中段前矿块尺寸为 66 m ( 长) 37 m( 高 ) , 并中段后矿块尺寸为 68 m ( 长 ) 74 m( 高 ) ; ( 3) 底部结构不同, 并中段前底部结构高 度为 6 4 m, 并中段后底部结构高度为 10 4 m; ( 4) 采切比降低, 并中段前采切比为 5 37 m/ kt , 其中作 为副产的采切比为 5 08 m/ kt, 工程在废石中的采切 比为 0 29 m/ kt; 并中段后采切比为 4 72 m/ kt , 其中 作为副产的采切比为 4 59 m/ kt , 工程在废石中的采 切比为 0 13 m/ kt 。 2 2 3 矿柱护壁充填和矿房分段凿岩阶段空场嗣 后充填联合采矿法 该方案特点是分段凿岩阶段空场, 要求将中段 矿体划分为矿块, 矿块又分矿房和间柱 , 首先回采间 柱, 然后对房间柱进行钢筋混凝土护壁分层废石胶 结充填, 接着回采矿房, 采后对其进行尾废充填。 根据矿体厚度不同, 矿块分沿走向布置和垂直 走向布置 , 以矿厚 15 m 为界 , 矿厚小于 15 m 时矿块 沿走向布置, 其矿块尺寸为: 长 75 m, 高度 37 m, 宽为 矿体厚度; 矿厚大于 15~ 20 m 时矿块垂直走向布置。 2 3 各采矿方案的综合比较 通过对分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法
方 案 优 点 缺 点
差, 且其生产能力偏小; 方案一和方案二安全性均较 好, 方案一生产能力小于方案二 , 但方案一回收率较 高, 且与目前黄沙坪矿中段高度一致, 较适合黄沙坪 现有的开采经济技术条件, 是可行的较好方案, 因此 推荐用方案一作为实施方案。
主要技术经济指标 生产能力: 400~ 500 t / d 采切比 : 5 37 m/ kt ( 矿石 5 08 m/ kt , 废石 0 29 m/ kt ) 回收率 : 83 62% 贫化率 : 6 6% 生产能力: 500~ 600 t / d 采切比 : 4 72 m/ kt ( 矿石 4 59 m/ kt , 废石 0 13 m/ kt ) 回收率 : 81 18% 贫化率 : 5 6% 生产能力: 300~ 400 t / d 采切比 : 5 69 m/ kt ( 矿石 5 44 m/ kt , 废石 0 25 m/ kt ) 回收率 : 86% 贫化率 : 5%
多金属资源的开采技术条件 黄沙坪矿是多金属矿床。矿体形态极为复杂 ,
铅锌资源 , 矿房沿走向布置, 采用 7655 型凿岩机钻 浅孔 , 30 kW 电耙出矿, 用废石充填 , 将阶段划分为 矿房和矿柱, 先回采矿房 , 后再回收矿柱。 矿房以水平分层自下而上进行回采, 一个分层 回采作业包括凿岩、 爆破、 出矿、 充填、 浇面和养护等 工序 , 该分层完成后 , 再转入下一分层作业。为了提 高矿柱的回收率, 在矿房每一分层充填前于两侧浇 筑 0 3 m 厚的混凝土隔墙 , 以防回采矿柱时矿房内 充填废石的混入。 该方法的主要技术经济指标为: 矿块生产能力 40~ 50 t / d, 贫化率 10% , 损失率 10% , 万吨采准比 60 5 m/ 万 t。 上向水平高分层干式充填采矿法具有工艺十分 复杂、 安全条件差、 劳动生产率低、 作业成本高的缺 点, 如何实现多金属矿床的高效低成本开采成为一
[ 1~ 4]
这些岩石多为比较稳定且不易风化的矿物组成 , 结 构紧密 , 矿石含硫低, 不自燃 , 不结块。多金属矿岩 物理力学性质列于表 1。 表1
矿岩 类别 矽卡岩
多金属矿岩物理力学性质表
抗压 强度 / M Pa 73 7 67 8 43 3 弹性 模量 / G Pa 12 64 8 88 11 0 抗拉 强度 / M Pa 8 92 7 03 11 49 内聚 力/ M Pa 30 5 28 3 24 9 内摩 擦角 /( ) 39 9 37 3 40 1
( 方案一 ) 、 并中段分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填 采矿法( 方案二 ) 、 矿柱混凝土护壁充填和矿房厚大多金属矿体采矿方法选择
3
凿岩阶段空场嗣后尾废充填联合采矿法 ( 方案三 ) 三 个方案的全面分析 , 三个方案的优缺点及主要技术 经济指标的比较列于表 2。 从表 2 可以看出 , 三种采矿方案各有优缺点。 方案三充填成本高, 充填在空区下作业, 安全性
第 26 卷第 3 期 2010 年 6 月
湖南有色金属
HU NA N N ON FERROU S M ET AL S
1
采
选
黄沙坪矿低品位厚大多金属矿体采矿方法选择
徐 勇 ,彭
1
康
2 410083)
( 1 湖南有色金属研究院 , 湖南 长沙 摘
410015; 2 中南大学 , 湖南 长沙
要 : 根据多金属矿的资源特征和开采技术条件 , 提出 了 3 种采 矿方案 , 即 分段凿岩 阶段空 场嗣
采矿方法对矿山企业生产的诸多生产指标有着 重要的影响。在设计阶段 , 采矿方法选择的合理、 正 确与否, 将直接影响到企业能否顺利投产, 能否按期 达产 , 是矿山 工程设计中的 一项十分重要 的工作。 在矿山生产中, 根据对矿体赋存形态、 矿岩物理力学 性质、 地质活动规律的深入了解和掌握 , 以及随着技 术的进步、 设备的更新, 应适时地改革采矿工艺, 甚 至改变采矿方法, 使企业始终保持在最佳经济效益 状态下运作
方案二
1 矿块准备时间长 2 回收率较低
方案三
1 充填成本高 2 作业环节多 , 工艺 复杂 , 管理 复 杂 , 生产能力低 3 充填应在空区下作业 , 影响安全 4 采切工程量比较大
3
结 论
在对黄沙坪矿现用采矿方法 上向分层充填
工业出版社 , 2006 [ 2] [ 3] [ 4] 谢世俊 孙宏华 王玉 国 [ J] [ 5] [ 6] [ 7] 金属矿床地下开采 [ M ] 北京: 冶金工业出版社, 1995 有 对我国金属矿床深部开采技术 的探讨及 展望 [ J ]
后尾废 充填采矿法、 并中段分段凿岩阶段空场嗣后 尾废充填采 矿法和 矿柱护 壁充填和 矿房分 段凿 岩阶段空场嗣后 尾废充填联合采矿法。对 3 种方案进行了设计 , 阐述了它们的特点、 结构参 数和优 缺点。最后 , 通过综合比较分析 , 推荐选用分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法作为深部 低品位 厚大多 金属矿体开采的实施方案。 关键词 : 采矿方法 ; 分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法 ; 厚大 ; 低品位 中图分 类号 : T D853 34 文献标识码 : A 文章编号 : 1003- 5540( 2010) 03- 0001- 03
[ 7, 8]
2
2 1
采矿方法方案选择
采矿方法选择原则与思路 黄沙坪多金属矿体采矿方法方案选择原则除了
[ 5, 6]
共有原则外 , 还有如下要求 : ( 1) 采矿方法选择正 确, 采场结构参数合理, 解决稳固围岩下的厚大极倾 斜矿体的安全开采; ( 2) 生产效率高 , 采场生产能力 大, 满足矿山 100 万 t / a 的要求 ; ( 3) 保证资源合理的 回收率 , 延长矿山服务年限; ( 4) 开采废石回填, 实现 资源、 生态、 环保的和谐发展。 根据黄沙坪多金属矿体采矿方法方案选择的具 体原则 , 选择其采矿方法方案的思路为 : ( 1) 凿岩、 爆 破和出矿作业 应在暴露 面积不大 的水平 巷道内进 行, 这样工作比较安全、 方便和高效; ( 2) 爆破、 出矿 和充填全部或部分利用自重, 这样生产成本和经济 效益就会好 ; ( 3) 凿岩、 爆破、 出矿和充填平行作业 , 这样凿岩、 出矿和充填的工效高, 劳动生产率高就自 然高; ( 4) 在矿块全高上凿岩、 爆破、 出矿和充填 , 这样 回采强度高、 采场生产能力大; ( 5) 用两种采矿方法组 合, 可以充分合理地回收地下资源, 采矿损失率降低。 2 2 采矿方法初选 由于多金属矿床矿岩稳固 , 不能选用崩落采矿 法, 考虑到充填法的生产能力小、 成本高被排除。空 场法有浅孔、 中深孔和深孔三种方法 , 因浅孔方法生 产能力小、 不安全而被排除, 深孔方法不能很好地适 应多金属矿厚度和倾角变化大的特点。因此, 黄沙坪 矿多金属矿床矿房回采方案应选用分段空场采矿法。 由于地表不允许陷落 , 必须对采空区进行处理 , 考虑长久维持空场的矿柱损失大而不选用 , 同时矿 山也应解决井下废石消化 , 因此空区处理采用嗣后 废石和尾砂耦合充填。 基于以上考虑, 初步选出了在技术上可行的采 矿方法方案 , 它们分别为 : ( 1) 分段凿岩阶段空场 嗣后尾废充填采矿法 ( 方案一 ) ; ( 2) 并中段分段凿岩 阶段空场嗣后尾废充填采矿法 ( 方案二 ) ; ( 3) 矿柱护 壁充填和矿房分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填联合 采矿法( 方案三 ) 。 2 2 1 分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法 将中段矿体划分为矿块, 矿块又分矿房和 房间 柱, 先采矿房, 后采矿柱。根据矿体厚度不同, 矿块分 沿走向布置和垂直走向布置 , 以 15 m 矿厚为界, 小 于 15 m 时矿块沿走向布置, 其矿块尺寸为: 长 66 m ,
填工艺方面的设计与研究工作。
2 大难题。
湖南有色金属
第 26 卷
高度 37 m, 宽为矿体厚度 ; 大于 15~ 20 m 时矿块垂 直走向布置, 其矿块尺寸应根据矿体的安全暴露面 积和矿体厚度来确定。 一个矿块沿倾向划分为底柱和分段, 底柱高度 由底部结构确定, 采用双电耙单侧斗川配堑沟的底 部结构, 其高度为 6 4 m, 斗川交错布置, 当矿体厚度 小于 8 m 时, 采用单电耙单侧斗川配堑沟的底部结 构; 分段高度则由矿体厚度和分段巷道的位置来确 定, 矿体厚度小于 15m 且分段巷道居中时分段高度 应小于 15 m; 矿体厚度大于 15 m 且分段巷道居中时 分段高度应小于 12 m 。 2 2 2 并中段分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法 当矿体为直立厚大矿体时, 为了提高回收率、 降 低采准切割工程量、 加大矿块的生产能力 , 通常中段 高度一般设定为 60~ 70 m 。基于此 , 并兼顾到黄沙 坪矿中段开拓的实际情况 , 考虑将两个中段并为一 个中段进行回采方案设计。 回采方 案还是分 段凿岩 阶段空 场嗣后 尾废充 填, 与方案一不同的是: ( 1) 中段高度变大 , 并中段前 中段高度变为 37 m, 并中段后中段高度变为 74 m; ( 2) 矿块结构尺寸变大 , 并中段前矿块尺寸为 66 m ( 长) 37 m( 高 ) , 并中段后矿块尺寸为 68 m ( 长 ) 74 m( 高 ) ; ( 3) 底部结构不同, 并中段前底部结构高 度为 6 4 m, 并中段后底部结构高度为 10 4 m; ( 4) 采切比降低, 并中段前采切比为 5 37 m/ kt , 其中作 为副产的采切比为 5 08 m/ kt, 工程在废石中的采切 比为 0 29 m/ kt; 并中段后采切比为 4 72 m/ kt , 其中 作为副产的采切比为 4 59 m/ kt , 工程在废石中的采 切比为 0 13 m/ kt 。 2 2 3 矿柱护壁充填和矿房分段凿岩阶段空场嗣 后充填联合采矿法 该方案特点是分段凿岩阶段空场, 要求将中段 矿体划分为矿块, 矿块又分矿房和间柱 , 首先回采间 柱, 然后对房间柱进行钢筋混凝土护壁分层废石胶 结充填, 接着回采矿房, 采后对其进行尾废充填。 根据矿体厚度不同, 矿块分沿走向布置和垂直 走向布置 , 以矿厚 15 m 为界 , 矿厚小于 15 m 时矿块 沿走向布置, 其矿块尺寸为: 长 75 m, 高度 37 m, 宽为 矿体厚度; 矿厚大于 15~ 20 m 时矿块垂直走向布置。 2 3 各采矿方案的综合比较 通过对分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法
方 案 优 点 缺 点
差, 且其生产能力偏小; 方案一和方案二安全性均较 好, 方案一生产能力小于方案二 , 但方案一回收率较 高, 且与目前黄沙坪矿中段高度一致, 较适合黄沙坪 现有的开采经济技术条件, 是可行的较好方案, 因此 推荐用方案一作为实施方案。
主要技术经济指标 生产能力: 400~ 500 t / d 采切比 : 5 37 m/ kt ( 矿石 5 08 m/ kt , 废石 0 29 m/ kt ) 回收率 : 83 62% 贫化率 : 6 6% 生产能力: 500~ 600 t / d 采切比 : 4 72 m/ kt ( 矿石 4 59 m/ kt , 废石 0 13 m/ kt ) 回收率 : 81 18% 贫化率 : 5 6% 生产能力: 300~ 400 t / d 采切比 : 5 69 m/ kt ( 矿石 5 44 m/ kt , 废石 0 25 m/ kt ) 回收率 : 86% 贫化率 : 5%
多金属资源的开采技术条件 黄沙坪矿是多金属矿床。矿体形态极为复杂 ,
铅锌资源 , 矿房沿走向布置, 采用 7655 型凿岩机钻 浅孔 , 30 kW 电耙出矿, 用废石充填 , 将阶段划分为 矿房和矿柱, 先回采矿房 , 后再回收矿柱。 矿房以水平分层自下而上进行回采, 一个分层 回采作业包括凿岩、 爆破、 出矿、 充填、 浇面和养护等 工序 , 该分层完成后 , 再转入下一分层作业。为了提 高矿柱的回收率, 在矿房每一分层充填前于两侧浇 筑 0 3 m 厚的混凝土隔墙 , 以防回采矿柱时矿房内 充填废石的混入。 该方法的主要技术经济指标为: 矿块生产能力 40~ 50 t / d, 贫化率 10% , 损失率 10% , 万吨采准比 60 5 m/ 万 t。 上向水平高分层干式充填采矿法具有工艺十分 复杂、 安全条件差、 劳动生产率低、 作业成本高的缺 点, 如何实现多金属矿床的高效低成本开采成为一
[ 1~ 4]
这些岩石多为比较稳定且不易风化的矿物组成 , 结 构紧密 , 矿石含硫低, 不自燃 , 不结块。多金属矿岩 物理力学性质列于表 1。 表1
矿岩 类别 矽卡岩
多金属矿岩物理力学性质表
抗压 强度 / M Pa 73 7 67 8 43 3 弹性 模量 / G Pa 12 64 8 88 11 0 抗拉 强度 / M Pa 8 92 7 03 11 49 内聚 力/ M Pa 30 5 28 3 24 9 内摩 擦角 /( ) 39 9 37 3 40 1
( 方案一 ) 、 并中段分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填 采矿法( 方案二 ) 、 矿柱混凝土护壁充填和矿房厚大多金属矿体采矿方法选择
3
凿岩阶段空场嗣后尾废充填联合采矿法 ( 方案三 ) 三 个方案的全面分析 , 三个方案的优缺点及主要技术 经济指标的比较列于表 2。 从表 2 可以看出 , 三种采矿方案各有优缺点。 方案三充填成本高, 充填在空区下作业, 安全性
第 26 卷第 3 期 2010 年 6 月
湖南有色金属
HU NA N N ON FERROU S M ET AL S
1
采
选
黄沙坪矿低品位厚大多金属矿体采矿方法选择
徐 勇 ,彭
1
康
2 410083)
( 1 湖南有色金属研究院 , 湖南 长沙 摘
410015; 2 中南大学 , 湖南 长沙
要 : 根据多金属矿的资源特征和开采技术条件 , 提出 了 3 种采 矿方案 , 即 分段凿岩 阶段空 场嗣
采矿方法对矿山企业生产的诸多生产指标有着 重要的影响。在设计阶段 , 采矿方法选择的合理、 正 确与否, 将直接影响到企业能否顺利投产, 能否按期 达产 , 是矿山 工程设计中的 一项十分重要 的工作。 在矿山生产中, 根据对矿体赋存形态、 矿岩物理力学 性质、 地质活动规律的深入了解和掌握 , 以及随着技 术的进步、 设备的更新, 应适时地改革采矿工艺, 甚 至改变采矿方法, 使企业始终保持在最佳经济效益 状态下运作
方案二
1 矿块准备时间长 2 回收率较低
方案三
1 充填成本高 2 作业环节多 , 工艺 复杂 , 管理 复 杂 , 生产能力低 3 充填应在空区下作业 , 影响安全 4 采切工程量比较大
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结 论
在对黄沙坪矿现用采矿方法 上向分层充填
工业出版社 , 2006 [ 2] [ 3] [ 4] 谢世俊 孙宏华 王玉 国 [ J] [ 5] [ 6] [ 7] 金属矿床地下开采 [ M ] 北京: 冶金工业出版社, 1995 有 对我国金属矿床深部开采技术 的探讨及 展望 [ J ]
后尾废 充填采矿法、 并中段分段凿岩阶段空场嗣后 尾废充填采 矿法和 矿柱护 壁充填和 矿房分 段凿 岩阶段空场嗣后 尾废充填联合采矿法。对 3 种方案进行了设计 , 阐述了它们的特点、 结构参 数和优 缺点。最后 , 通过综合比较分析 , 推荐选用分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法作为深部 低品位 厚大多 金属矿体开采的实施方案。 关键词 : 采矿方法 ; 分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法 ; 厚大 ; 低品位 中图分 类号 : T D853 34 文献标识码 : A 文章编号 : 1003- 5540( 2010) 03- 0001- 03
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采矿方法方案选择
采矿方法选择原则与思路 黄沙坪多金属矿体采矿方法方案选择原则除了
[ 5, 6]
共有原则外 , 还有如下要求 : ( 1) 采矿方法选择正 确, 采场结构参数合理, 解决稳固围岩下的厚大极倾 斜矿体的安全开采; ( 2) 生产效率高 , 采场生产能力 大, 满足矿山 100 万 t / a 的要求 ; ( 3) 保证资源合理的 回收率 , 延长矿山服务年限; ( 4) 开采废石回填, 实现 资源、 生态、 环保的和谐发展。 根据黄沙坪多金属矿体采矿方法方案选择的具 体原则 , 选择其采矿方法方案的思路为 : ( 1) 凿岩、 爆 破和出矿作业 应在暴露 面积不大 的水平 巷道内进 行, 这样工作比较安全、 方便和高效; ( 2) 爆破、 出矿 和充填全部或部分利用自重, 这样生产成本和经济 效益就会好 ; ( 3) 凿岩、 爆破、 出矿和充填平行作业 , 这样凿岩、 出矿和充填的工效高, 劳动生产率高就自 然高; ( 4) 在矿块全高上凿岩、 爆破、 出矿和充填 , 这样 回采强度高、 采场生产能力大; ( 5) 用两种采矿方法组 合, 可以充分合理地回收地下资源, 采矿损失率降低。 2 2 采矿方法初选 由于多金属矿床矿岩稳固 , 不能选用崩落采矿 法, 考虑到充填法的生产能力小、 成本高被排除。空 场法有浅孔、 中深孔和深孔三种方法 , 因浅孔方法生 产能力小、 不安全而被排除, 深孔方法不能很好地适 应多金属矿厚度和倾角变化大的特点。因此, 黄沙坪 矿多金属矿床矿房回采方案应选用分段空场采矿法。 由于地表不允许陷落 , 必须对采空区进行处理 , 考虑长久维持空场的矿柱损失大而不选用 , 同时矿 山也应解决井下废石消化 , 因此空区处理采用嗣后 废石和尾砂耦合充填。 基于以上考虑, 初步选出了在技术上可行的采 矿方法方案 , 它们分别为 : ( 1) 分段凿岩阶段空场 嗣后尾废充填采矿法 ( 方案一 ) ; ( 2) 并中段分段凿岩 阶段空场嗣后尾废充填采矿法 ( 方案二 ) ; ( 3) 矿柱护 壁充填和矿房分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填联合 采矿法( 方案三 ) 。 2 2 1 分段凿岩阶段空场嗣后尾废充填采矿法 将中段矿体划分为矿块, 矿块又分矿房和 房间 柱, 先采矿房, 后采矿柱。根据矿体厚度不同, 矿块分 沿走向布置和垂直走向布置 , 以 15 m 矿厚为界, 小 于 15 m 时矿块沿走向布置, 其矿块尺寸为: 长 66 m ,
