某急倾斜厚大矿体采矿方法优选与应用.pdf

有有色色矿矿冶冶NON-FERROUS MINING AND METALLURGY第 40 卷第 2 期2024 年 4 月Vol.40No.2April 2024文章编号：1007-967X（2024）02-13-03某急倾斜厚大矿体采矿方法优选与应用*龙瑶1，吴杨2，龙坤3（1.贵州工程应用技术学院，贵州 贵阳 551700；2.中冶建工集团有限公司，重庆 400084；3.重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074）摘要：急倾斜厚大矿体是地下开采过程中的常见矿体形态之一，某金矿山原采用分段空场法开采矿区内急倾斜厚大矿体，随着开采深入和围岩条件劣化等原因，探索施工作业更安全和生产能力更高的采矿方法迫在眉睫。鉴于此，本文提出了盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法，并详细论述了该采矿方法的回采工艺，结合现场工业试验表明：新采矿方法不仅大幅提高了矿区机械化装备程度，重点将矿石损失率降低了 67.62%，矿石贫化率降低了45.07%，减少了资源浪费，形成的经济效益显著，可为类似急倾斜厚大矿体开采提供参考。关键词：急倾斜矿体；方案对比；现场应用中图分类号：TD 853文献标识码：A0引言传统空场法开采存在生产效率低、作业安全性差、矿石损失贫化严重等问题13，不利于矿山可持续发展，而充填法在采空区治理、机械化无轨设备应用等方面优势显著，在保障安全生产的前提下能大幅提高经济效益，各大矿山逐步由传统采矿工艺向充填法转型47。某地下金矿山早期采用分段空场法对矿体进行回采，留有多处采空区和未采矿柱，不但形成了较多安全隐患，而且浪费了大量矿产资源。为满足矿区现阶段生产要求，保证可持续高效发展目标，亟需对矿区内急倾斜厚大矿体开采方案进行专题研究，提高采场生产能力和采矿作业效率，实现急倾斜厚大矿体安全、高效、低贫损、低成本开采的目的。1工程概况某地下金矿山矿体赋存形态呈似层状，具有分支复合、膨大缩小现象，矿体总体连续性较好，平均倾角 73，平均厚度 10.12 m，属于典型的急倾斜厚大矿体。现状矿体埋深较浅，距离地面高差 150 m 左右，岩体构造交错复杂，围岩较为破碎，矿体开采容易造成上盘围岩失稳。矿区早期采用分段空场法对浅部矿体进行小规模回采，但随着生产规模扩大和新技术不断发展，分段空场法逐步暴露出以下三点问题：（1）采场出矿能力、劳动生产效率、机械化装备水平均不能满足现阶段生产规模要求。现有分段空场法主要作业工序均为人工作业，机械化装备程度极低，在仅有少量工作人员的前提下，难以实现大幅度提高采场生产能力和采矿作业效率的目标。（2）分段采准工程量大，施工困难，回采效率低。在分段空场法中，阶段高度内需要划分多个分段，大量分段采准工程的施工难度较大，掘进出碴难以采用机械设备，一般只能靠人工完成，工人劳动强度大，效率低，成本高，采场准备时间长，致使同时作业采场多，管理工作复杂化。（3）资源损失严重，作业安全风险高。分段空场法开采会导致上部存在大量采空区和未采矿柱，对下部中段采场可能形成较大地压，目前已累积多个中段的采空区只靠少量矿柱支撑，随开采中段的下移，采空区不断扩大，将形成围岩内的较大压力，人员直接进入采场作业，将面临较大的安全风险。2采矿方法选择根据开采技术特点以及采矿方法选择原则，结合该类矿体国内外研究现状以及开采经验，初步设计出了五种采矿方法，分别是盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法、应力拱连续开采上向水平分层充填采矿法、上向水平进路充填采矿法（垂直矿体走向）、预控顶上向双层进路充填采矿法和踏步式上向水平分层充填采矿法。*收稿日期：2023-07-24基金项目：重庆市博士后科学基金（CSTB2023NSCQ-BHX0234）。作者简介：龙瑶（1982），女，本科，助理工程师，主要研究方向为矿业工程与岩土工程。14有色矿冶第 40 卷表 1各方案优缺点对比方案 1方案 2方案 3方案 4方案 5名称盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法应力拱连续开采上向水平分层充填采矿法上向水平进路充填采矿法(垂直走向)预控顶上向双层进路充填采矿法踏步式上向水平分层充填采矿法优点局部不接顶充填，为下分层回采提供了爆破自由面，节约成本，爆破作业效果好，采准工程量小，施工安全性高，贫化损失率小，矿体适应能力强。机械化作业，可布置采场多，综合生产能力大，生产效率高，且采场回采作业时，施工条件一帮为围岩，另一帮为充填体，作业环境好。采准工程量小，施工安全性高，贫化损失率小，矿体适应能力强。采准工程量较小，施工安全性高，充填作业次数相对较少，贫化损失率相对较小。生产能力相对较高，生产效率较高，可布置采场数量相对较多。缺点局部不接顶工艺比较复杂。采准工程量稍大，前期生产能力较差。可布置采场有限，生产能力低，生产效率差，充填作业次数多可布置采场少，生产能力相对较低，生产效率差。采准工程量大，矿体适应能力一般。3盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法3.1盘区布置与构成要素采场下部不留矿石，直接由中段的底板向上回采，中段高度 50 m，分段高度 10 m，每个分段控制23 个分层的矿体回采。在盘区内划分为矿房矿柱，先采矿房后采矿柱，标准采矿方法图如图 1。图 1盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法（m）3.2采准工程布置采准工程包括平行矿体下盘布置的分段运输平巷、联络道（分段运输平巷与主斜坡道相通的联络道、分段运输平巷与采场相通的联络道、溜井联络道、风井联络道等）、溜矿井、通风充填井等。3.3回采工艺3.3.1回采顺序盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法先进行一步采的施工，采用分层采法，连续开采三个分层，每层回采高度为 2.5 m，最大控顶高度为 4.0 m，第三层回采完进行接顶充填；然后进行二步回采，然后进行二步回采，以相同方式连续开采六个分层，第六分层回采结束后进行接顶充填；再转为一步矿房的分层开采，以此类推，直至整个中段开采结束。顶柱与间柱待整个盘区内矿房回采充填养护后通过上向进路法进行回收。3.3.2凿岩爆破采场凿岩时选择液压凿岩台车等无轨设备机械化作业以增加凿岩效率，凿岩台车从分段运输平巷经采场联络道进入矿体。采场爆破采用 2#岩石乳化炸药进行光面爆破，以提高两帮和顶板的稳定性，起爆方式采用非电微差导爆管起爆，时间间隔 50 ms。回采至矿体边缘时应用 7655 式气腿式凿岩机依矿岩分界线走势控制采场边缘轮廓，减少矿石损失贫化。3.3.3通风新鲜风流通过主斜坡道进入分段运输平巷，再经采场联络道进入采场，根据采场的实际通风条件，第 2 期龙瑶等：某急倾斜厚大矿体采矿方法优选与应用可适当布置局扇辅助通风，清洗采场工作面的污风通过风机抽排到通风充填天井，排至上中段运输平巷，最后通过回风井排出地表。3.3.4支护采场支护主要以管缝式锚杆为主，支护网度视采场稳定性而定，由于矿体位于断裂带下，部分区域采场顶板可能较破碎，针对特别破碎区域可采用锚杆加挂金属网进行联合支护。3.3.5出矿采场出矿通过柴油铲运机将矿石铲出，再经采场联络道、分段运输平巷和溜井联络道将矿石运搬至分段溜井，最后经下盘阶段运输巷统一提升至地表。3.3.6充填充填工作包括充填挡墙砌筑、充填管线铺设及滤水工作等，在第三个分层开采结束后，立即对已采采场进行尾砂胶结充填。3.4主要技术经济指标通过采场工业试验，盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法及分段空场法的主要技术经济指标如表 2 所示。表 2试验采场两种不同采矿法主要技术经济指标生产技术指标综合生产能力采矿工效综合损失率综合贫化率采矿直接成本车间管理费矿山管理费单位矿石总成本单位t/dt/工班%元/t元/t元/t元/t两种采矿方法新采矿方法1 20030.283.44.929.570.00105.50205原采矿方法2108.8510.508.9240.0075.00108.00223.00由于无轨设备的大量投入，采场综合生产能力得以大幅提高，且不留有矿柱，极大降低了矿石损失率，达到了资源利用最大化的目的。以此可见，盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法在作业安全性和技术经济指标上远优越于分段空场法，矿区最终选用盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法作为急倾斜厚大矿体的最优采矿方法。4结论针对急倾斜厚大矿体开采难题，通过对多种采矿方案优缺点进行比较分析，确定了盘区房柱交替上升局部不接顶充填采矿法的最佳采矿方案，并在工业试验中也取得了良好的技术经济指标，新采矿方法的矿石损失率为 4.9%，矿石贫化率为 3.4%，盘区生产能力为 1 200 t/d，适合在矿区内急倾斜厚大矿体中推广应用，也为类似矿体开采技术研究积累了宝贵经验。参考文献：1 赵维浩，路石鑫.某金矿空场法转充填采矿法方案研究 J.有色矿冶，2023，39（2）：17-19.2 王雄荣，赵本山，梁巨理，等.某铜矿空场法转充填法采矿方法优化研究 J.采矿技术，2022，22（6）：158-160.3 史群辉，罗佳，闫宇，等.某金矿空场法转充填采矿法方案研究与实践 J.采矿技术，2021，21（3）：9-11，17.4 李泽春，张佳男，蔡跃杰，等.某金属矿山地下开采方法的选择与应用 J.现代矿业，2023，39（5）：52-55，236.5 王乾，王要善，王吉祥.上向水平进路充填法在山东某金矿的应用与实践 J.矿业工程，2022，20（4）：16-19.6 尹旭岩.急倾斜极厚大矿体开采方法研究及应用 D.重庆大学，2017.7 曲岩，涂旭东，马浩吉.深部急倾斜厚大金矿采矿方法选择及应用研究 J.现代矿业，2022，38（10）：77-80.Optimization and Application of Mining Methods for a Steep Inclined Thickand Large Ore BodyLONG Yao1，WU Yang2，LONG Kun3（1.Guizhou University of Engineering Science，Guiyang 551700，China；2.China Metallurgical Construction Engineering GroupCo.，Ltd.，Chongqing 400084，China；3.School of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）Abstract:Steeply inclined thick and large ore bodies are one of the common forms of ore bodies in underground mining.A certaingold mine originally used the segmented open pit method to open the steeply inclined thick and large ore body in the mining area.With the deepening of mining and the deterioration of surrounding rock conditions,it is urgent to explore safer construction operations and higher production capacity mining methods.In view of this,this article proposes the panel room column alternating rise local non roof filling mining method,and discusses in detail the mining process of this mining method.Combined with on-site industrial experiments,it is shown that the new mining method not only significantly improves the degree of mechanization equipment inthe mining area,but also focuses on reducing the ore loss rate by 67.62%and the ore dilution rate by 45.07%,reducing resourcewaste and achieving significant economic benefits.It can provide reference for the mining of similar steep and thick ore bodies.Key words:steeply inclined ore body;scheme comparison;on site application15