典型急倾斜薄矿脉浅孔回采工艺优化.pdf
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1、第 卷第期有色金属(矿山部分)年月 d o i:/j i s s n 典型急倾斜薄矿脉浅孔回采工艺优化张庆旭,刘东锐,李士超,(广西桂华成有限责任公司,广西 贺州 ;长沙矿山研究院有限责任公司,长沙 ;国家金属采矿工程技术研究中心,长沙 )摘要:浅孔留矿法适用于急倾斜薄至中厚矿体的回采,具有开采成本低、工艺简单等特点,但也存在安全风险高、人员长期在暴露顶板下作业等问题.珊瑚矿矿体属于典型的急倾斜薄矿体,在使用浅孔回采过程中,存在爆破块度大、采场结构参数不合理、顶板稳固性差等问题.通过理论分析、工程类比等方法及手段,优化采场结构参数、凿岩爆破工艺、支护工艺以及出矿设备,现场试验表明,优化后各项技
2、术经济指标均得到较大的提升,为类似矿山提供良好的工程实践及理论基础.关键词:浅孔留矿;回采工艺;支护工艺;爆破工艺;优化研究;现场应用中图分类号:T D 文献标志码:A文章编号:()O p t i m i z a t i o no f s h a l l o wh o l e s t o p i n g t e c h n o l o g y i nt y p i c a l s t e e pt h i nv e i n sZ HANGQ i n g x u,L I UD o n g r u i,L IS h i c h a o,(G u a n g x iG u i h u a c h e
3、 n gC o,L t d,H e z h o uG u a n g x i ,C h i n a;C h a n g s h aM i n i n gR e s e a r c hI n s t i t u t eC o,L t d,C h a n g s h a ,C h i n a;N a t i o n a lM e t a lM i n i n gE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hC e n t e r,C h a n g s h a ,C h i n a)A b s t r a c t:S h a l l
4、o w h o l eS h r i n k a g es t o p i n gi ss u i t a b l ef o rt h em i n i n go fs t e e p l y i n c l i n e dt h i nt o m e d i u m t h i c ko r e b o d y I th a s t h ec h a r a c t e r i s t i c so f l o wm i n i n gc o s t a n ds i m p l et e c h n o l o g y,b u t i ta l s oh a ss o m ep r o b
5、 l e m s,s u c ha sh i g hs a f e t yr i s k,a n dp e r s o n n e lw o r k i n gu n d e re x p o s e dr o o f sf o ral o n gt i m e S h a n h uo r e i sat y p i c a ls t e e pt h i no r eb o d y I nt h ep r o c e s so f s h a l l o wh o l ee x t r a c t i o n,t h e r ea r es o m ep r o b l e m s,s u
6、 c ha s l a r g eb l a s t i n gb l o c k s,u n r e a s o n a b l es t o p es t r u c t u r a lp a r a m e t e r s,a n dp o o rr o o fs t a b i l i t y T h r o u g ht h e o r e t i c a la n a l y s i s,e n g i n e e r i n ga n a l o g y,a n do t h e rm e t h o d sa n dm e a n s,t h e s t o p e s t r
7、 u c t u r a l p a r a m e t e r s,d r i l l i n ga n db l a s t i n g t e c h n o l o g y,s u p p o r t t e c h n o l o g y,a n dm i n i n ge q u i p m e n t a r eo p t i m i z e d V a r i o u st e c h n i c a la n de c o n o m i ci n d i c a t o r sh a v eb e e ng r e a t l yi m p r o v e d I tp r
8、 o v i d e sg o o de n g i n e e r i n gp r a c t i c ea n da t h e o r e t i c a lb a s i s f o r s i m i l a rm i n e s K e yw o r d s:s h a l l o w h o l es h r i n k a g es t o p i n g;m i n i n gt e c h n o l o g y;s u p p o r t i n gt e c h n o l o g y;b l a s t i n gt e c h n o l o g y;o p t
9、i m i z a t i o nr e s e a r c h;f i e l da p p l i c a t i o n收稿日期:作者简介:张庆旭(),男,中级工程师,主要从事矿山生产管理工作,E m a i l:c o m.急倾斜极薄矿脉受产状和赋存条件的限制,属于难采矿体之一 .具有矿体薄、规模小、赋存条件简单、矿石价值高等特点,致使可供选择的采矿方法少,常采用浅孔留矿法进行回采,阶段控制地质储量少、开采速度快、开拓采准压力大导致矿山采掘失调,三级矿量失衡,影响生产 .珊瑚矿矿体平均厚度 m,矿体倾角 ,属于典型的急倾斜极薄至薄矿体.随着开采进入 m中段,开采受深度增加的影响逐渐增大
10、,岩体稳固性逐渐降低,采用浅孔回采工艺进行回采,安全风险快速增加.在开采过程中,比较突出的有凿岩爆破工艺不合理、支护形式单一等问题,随着国家安全形式的不断严峻,亟需针对珊瑚矿的 采 矿 方 法 进 行 全 方 面 的 优 化,保 证 生 产安全.第期张庆旭等:典型急倾斜薄矿脉浅孔回采工艺优化 矿山概况 矿山开采技术条件矿体为钨锡石英脉,钨平均品位 ,锡平均品位 ,在平面上为多条脉大致平行,呈群状分布,矿岩界线清晰.矿体厚度绝大多数在 m范围,最大 m,平均 m,矿体倾角 ,属 典 型 的 极 薄 至 薄 矿 体,矿 体 赋 存 在 m标高间.地表不允许崩落.矿岩中等稳固,节理裂隙发育,潜在裂隙
11、及结构滑面多,遇水稳固性较低,且界限明显,矿体产状变化大,交错、分支、复合严重,工程地质属简单至复杂类型.矿山开采现状矿山自 年开采投入生产,年生产能力为 万t,中段高度为 m,采用竖井盲斜井联合 开 拓,中 段 运 输 以 有 轨 运 输 为 主,m、m及 m三个中段同时回采,m中段为开拓中段,通风系统采用两翼对角式通风,主体采矿方法为浅孔留矿法,辅以少量的削壁充填采矿法,每天生产能力为 t,回采贫化率及损失率为 、,采场基本不支护,或采用坑木进行支护.采矿工艺及存在的问题 采矿工艺采场沿矿体走向布置,中段运输巷道布置在矿体上盘,采用漏斗放矿底部结构.采场尺寸参数为()m m m m(长高矿
12、),采场长度视矿岩情况调整,预留顶底间柱,分别为、m,为了采场出矿的顺利,漏斗中对中距离为m,每隔m开掘漏斗,且随着开采进入深部,为了保证回采过程中漏斗的稳定性,需采用拱浇筑的方式进行构筑.由采准天井在拉底切割平巷高程,施工拉底平巷,拉底高度应控制在m以内,与劈漏工作同时进行,另采用普通法,沿脉施工采准天井,兼顾人员材料及采场通风井,以及部分出矿功用(图).图浅孔留矿法标准方案F i g S t a n d a r ds c h e m eo f s h a l l o wh o l e r e t a i n i n gm e t h o d采场内回采顺序采用上行式回采,分层高度控制在m以内
13、,水平方向沿脉进行回采,单次回采长度为 m,采用Y S P 气动凿岩机、m钎杆进行凿岩,孔深为 m,岩石乳化炸药电子数码雷管起爆,单次爆破量为 t,炮孔采用“之”字或“一”字布置,具体视采场采幅确定,每次出矿量为爆破量的/,下次回采以本次回采的矿石为平台,爆破、通风、撬顶处理松石、平整工作场地,再有色金属(矿山部分)第 卷开始下个作业循环,直到当采场回采至顶柱时,进行大量放矿.矿石经漏斗下放运输平巷装矿车运出.存在的问题)安全性差、效率偏低受凿岩爆破工艺和支护工艺的影响,采场爆破效果不佳,顶板平整度差,劳动强度大,敲帮问顶阶段安全风险不可控,效率无法保证;)上盘围岩不稳固,采场片帮时有发生,采
14、场支护压力大,临时横撑支护强度不够,大量放矿时仍有大量上盘围岩离层造成大量二次贫化;)矿体产状变化大,工程地质条件中等至复杂,爆破产生的大块易夹在采场中间无法放出,造成极大的矿量损失;)回采过程中,采场尺寸参数较大,未按原方案进行施工,支护形式匮乏,支护量低,进一步加剧采场回采过程中的风险.回采工艺优化依据矿山开采现状、开采技术条件以及生产中存在的问题,以安全风险最低化、回采成本最低化、贫化损失最小化为目标,基于工程类比及理论分析 ,对浅孔回采工艺的各个工艺流程及尺寸进行全面的优化,进而实现安全高效回采.采场结构参数根据岩体力学理论以及类似矿山的开采经验,针对采幅在 m的浅孔留矿法的回采,采场
15、长度应控制在 m以内,采场高度及采幅保持不变,同时,为了顺应机械化开采趋势,取消底盘漏斗,简化底部结构,改用无底柱的方式进行回采,利用相邻脉的沿脉巷作为运输巷,并施工出矿巷;当相邻脉间距超过 m时,在两条脉中间施工运输巷和出矿巷.凿岩爆破工艺实际生产中,造成贫化损失率大、顶板破坏严重、浮石多等问题的主要原因是凿岩爆破参数不合理.根据普氏岩石分级、R Q D值分级、岩石可爆破性分级等方法,珊瑚矿矿岩属于难凿型,可爆性属于易爆难爆之间的中等可爆级别.依据可钻可爆性分级,凿岩视岩石坚硬程度和采幅采用“之”字形和梅花形布孔方式(图),布孔距离上下盘 mm以减少对上下盘围岩的扰动,最小抵抗线W、炮孔间距
16、a和堵塞长度依据经验公式确定为 、和 m,炸药单耗控制在 k g/m,炮孔堵塞采用水炮泥袋或黄泥巴,相邻药卷之间留有空气柱或填充有炮泥隔离.图梅花形和“之”字形炮孔布置F i g C l u bs h a p ea n dz i g z a gh o l e l a y o u t 采场支护工艺鉴于矿山采场主要采用坑木进行支护,相较于钢制结构,存在支护强度不足、易腐烂放热等缺点,无法满足安全生产需求.通过工程类比法,对采场的支护工艺进行优化,依据采场作业空间,选用锚杆双筋条的支护形式,锚杆杆体选用直径 mm的左旋螺纹钢,药卷选用水泥卷,双筋条由自身加工而成,双筋条宽 mm,用根直径 mm的钢筋
17、切割平行焊接而成,平行钢筋 相 距 mm,连 结 筋 采 用 同 径 钢 筋,间 隔 mm.双筋条可预制成多种规格,长度分别为 、mm等.出矿设备优选在采场结构优化的基础上,保证井下通风,对出矿设备进行 优选,以提 高采场的回 收效率,选用m电动铲运机进行出矿.现场应用根据浅孔留矿回采工艺的优化方式,选择位于 m至 m水平勘探线间的 采场作为试验采场(图).采场属于 矿脉,平均宽度 m,倾角为 ,钨品位为 ,锡品位为 ,钨锡矿石呈竹叶状产出于石英脉中.设计采用浅孔留矿法进行回采,采幅控制在 m,采场长度 m,高度为中段高,预留 m的顶柱,不留底柱及间柱,m布置一条出矿进路,天井规格 m m,分
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