倾斜薄状铅锌矿体开采方法研究.pdf

第 卷第期有色金属（矿山部分）年月犱 狅 犻：犼 犻 狊 狊 狀 倾斜薄状铅锌矿体开采方法研究周雷强，陈嘉（河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，郑州 ；河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 ）摘要：对倾斜薄状矿体进行开采时，常常会面临采矿方法选择难的问题。某矿区内的铅锌矿体主要赋存于断裂带中，矿区内待开采的矿体属于倾斜薄状矿体。为了开采矿区内的铅锌矿资源，采用平硐盲斜井的开拓方式，并根据矿区内矿体特征和开采技术条件，确定采用留矿全面采矿法对该铅锌矿进行开采。对留矿全面采矿法的采场矿块结构、采准、切割工程、回采落矿工艺进行了设计。结合相关经济指标，认为该采矿方法能够满足矿山实际生产需求，采用的留矿全面采矿法适合开采矿岩较稳固的倾斜薄状矿体，可为相关铅锌矿体的开采提供参考。关键词：倾斜薄状矿体；开拓方式；留矿全面法；采矿方法；铅锌矿床中图分类号：文献标志码：文章编号：（）犛 狋 狌 犱 狔狅 狀狋 犺 犲犿 犻 狀 犻 狀 犵犿 犲 狋 犺 狅 犱狅 犳犪 狀犻 狀 犮 犾 犻 狀 犲 犱狋 犺 犻 狀犾 犲 犪 犱 狕 犻 狀 犮犱 犲 狆 狅 狊 犻 狋 ，（，；，）犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋：，犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊：；收稿日期：基金项目：河南省高等学校重点科研项目（）作者介绍：周雷强（），男，高级工程师，从事矿山水工环地质管理工作。：。通信作者：陈嘉（），男，硕士研究生，从事岩石力学方面的研究。：。金属矿产资源具有种类多、赋存条件复杂、地质构造不同等特点，在对金属矿山进行开采时，需要根据其具体地质条件，选择合适的开采方法 。矿体的倾角和厚度对于采矿方法的选择、采场布置及采场生产能力等有很大程度的影响 。郝学冉等针对矿体赋存条件为缓倾斜极薄的钼镍矿体，采用上向水平削壁充填采矿法开采，对于相关特征矿体开采具有借鉴意义。王军民等基于黄金洞金矿开采矿脉为缓倾斜薄矿脉的特征，研究分析后选取了两步骤倾斜分条嗣后尾砂胶结充填采矿法，并通过采场试验取得了较好的经济效益。对于缓倾斜薄至中厚矿体，董凯程等结合某磷矿的地质条件，提出了不同条件下的采矿方法。倾角为 、厚度为 的矿体被称为倾斜薄状矿体，而留矿全面采矿法兼具留矿法和全面法的特点，通过实际第期周雷强等：倾斜薄状铅锌矿体开采方法研究应用可认为其适于倾斜薄状矿体的开采 。中厚矿体是指厚度为 的矿体，许多学者针对不同 倾 角 下 的 中 厚 矿 体 采 矿 方 法 进 行 了 研 究 与优化 。为了开发利用铅锌矿床，不同地区赋存条件不同的铅锌矿，选择的采矿方法是不同的 。二里河铅锌矿矿山对不同开采技术条件下铅锌矿体采矿方法不断进行优化，结合其 多年的生产实践，总结了不同地质条件下的采矿方法优选原则。红岭铅锌矿南西翼为急倾斜中厚矿体，经过工业应用表明该矿体采用无底柱浅孔留矿法能够实现高效开采。阿尔登铅锌矿原有的浅孔留矿法已无法满足矿山的生产，李阳松等 对其进行采矿方法优选后，提出分段空场采矿法作为其今后的采矿方法。倾斜薄状矿脉在我国金属资源中占有一定的比例，以往开发这类矿脉主要采用浅孔留矿法，随着时代的发展，需要对倾斜薄状矿脉的开发进行新的研究。某矿区内铅锌矿赋存条件为倾斜薄状矿体，基于铅锌矿的矿体特征和开采技术条件，通过对开采方法的分析，采用的留矿全面采矿法可实现矿山资源高效开发，对类似倾斜薄状矿体的开采具有参考意义。矿体特征和开采技术条件 矿体特征某矿区内主要开采两个矿体，号矿体为工业铅锌矿体，号矿体为低品位铅锌矿体。矿体主要赋存在断裂带内。断裂带分布在矿区南部，其断裂带宽度为 ，带内矿化程度高，可以发现黄铅锌矿化、方铅矿等，含矿带总体走向 ，断层倾角 ，倾向北东 ，是区内主要的含矿断裂带，两个矿体均属于薄状倾斜矿体。图为号矿体和号矿体相对位置示意图。号矿体赋存在含矿断裂带内，矿体分布标高 ，埋深 。矿体地表出露长度约，形态为横的“”形。控制长度 ，控制最大斜深 。矿体厚度 ，平均厚 度 为 。品 位 区 间 为 ，平均品位 ；品位区间为 ，平均品位 ；伴生矿产有、。号矿体在号矿体的北侧，位于号矿体上部，相距 左右。矿体分 布在 标 高 为 ，埋深 。矿体地表出露长度约，形态为横的“一”形。控制长度，控制最大斜伸 。矿体厚度为 ，平均厚度 。品位区间为 ，平均品位 ；品位区间为 ，平均品位 。图号矿体和号矿体相对位置示意图犉 犻 犵 犐狅 狉 犲犫 狅 犱 狔犪 狀 犱狅 狉 犲犫 狅 犱 狔狉 犲 犾 犪 狋 犻 狏 犲狆 狅 狊 犻 狋 犻 狅 狀犱 犻 犪 犵 狉 犪 犿 开采技术条件铅锌矿体赋存于含矿断裂带内，矿体形成原因为热液交代作用。铅锌矿床围岩主要由大理岩、白云石大理岩、片岩、板岩等组成，抗压强度为 ，围岩坚硬且致密，稳固程度较好，抗风化能力较强，矿体顶底板均为白云石大理岩，其中白云石大理岩比较完整，在无裂隙或裂隙发育少的情况下，工程地质条件简单，矿体的围岩界线与断层接触，矿体内夹石分布数量相对较少。矿区基岩的裂隙发育程度、风化程度由地表到地下深处逐渐降低，说明岩石的稳固性逐渐增强，矿体赋存于构造断裂带中，稳固性比较好。开采时掘进的巷道承载能力强，除了位于构造断裂带发育部位的巷道需要局部支护外，通常情况下可以不采取支护措施。开拓及运输系统 地采采区开拓运输方案矿区内的个矿体，矿体空间关系为上下重叠，两矿体距离较近，开采时采用同一个开拓系统，即平硐盲斜井开拓，共在 、四个中段布置有开拓巷道。号矿体和号矿体 中段均采用平硐开拓，利用 及 中段，向西掘进平巷至矿体西边界，与 通过回风天井连通，利用原有的 巷 道，向 巷 道 东 部 掘 进 回 风 天 井 与 风井连通。有色金属（矿山部分）第 卷 和 中段都采用盲斜井开拓，通过在 巷道内掘进盲斜井到井底，盲斜井井口标高为 ，井底标高为 ，盲斜井与 生产中段通过中部甩车场连接，在盲斜井下部设有 的平车场，平车场与 生产中段相连。在各中段掘进巷道至矿体端部，通过行人通风天井与上中段连通。在最低中段 中段布置有水泵房、内外水仓、泵房通道及管子道等。矿体 以下中段的矿石、废石及材料采用盲斜井提升，盲斜井斜长 ，垂直深度 ，倾角 。盲斜井采用斜井串车提升，每次提升辆矿车。平硐及中段运输方式采用矿车运输，矿山生产矿岩（废石）通过 运出，各中段运输轨距为 。开采顺序及首采中段按照先采上盘区矿体后采下盘区矿体的开采顺序，号矿体由于 中段以上设计利用储量较小，将 中段定为开采中段，先开采号矿体，待号矿体开采结束后，再在号矿体单个中段布置个回采采场同时开采。号矿体设 、三个生产中段，在每个生产中段均可布置 个矿块进行生产工作。以主运输平硐（）为界，可将号矿体分为东、西两翼。号矿体在号矿体西翼上部，相距 左 右。号 矿 体 开 采 储 量 较 小，设 及 开采中段，中段只能布置一个矿块进行开采。留矿全面采矿法矿山进行生产前，需要根据矿体的地质条件及赋存条件，矿石价值、品位及其分布特征，环境、经济等因素合理的选择适合矿山开采的采矿方法，不同条件情况下的矿体选择的采矿方法是不同的。留矿全面采矿法适用于矿体倾角为 、厚度比较薄的矿体，其结合了留矿法和全面法的特点，是适应性强、灵活程度高的采矿方法。根据矿区矿体赋存特征、矿床开采技术条件，矿区内的两个矿体属于倾斜薄矿体类型，结合矿山实际情况，拟采用采矿方法为留矿全面采矿法。矿块结构参数的选定矿块沿矿体走向方向布置，根据矿体赋存情况，设计的采场整个矿块长度，阶段高度为 ，分别留设高的底柱、高的顶柱（靠近采空区和地表矿块区域设置顶柱高为）和间隔设置隔离间柱。采场内根据岩石稳固情况和矿石品位留设不规则矿柱，不规则矿柱不进行回收。采准、切割工程采准、切割工程为：通过矿脉内的中段运输平巷向上掘人行通风天井、回风天井与上中段脉内运输平巷（回风平巷）相通，在围岩内掘天井。每隔向两侧位置掘进长度为的联络道，然后在下部距离运输平巷与底柱高度相同位置处，沿矿体走向开掘切割平巷，同时在矿块两端掘进采场放矿漏斗，两侧各布置一个放矿漏斗。通过这些工程完成一个矿块的采准、切割工作。回采工艺回采方式为自中段由内侧向外侧前进式开采，矿房自下而上进行回采工作，每次向上推进宽度为，由于矿体厚度小于，可沿矿体一次性将全部矿石采下，出矿时依靠电耙和放矿漏斗结合，出矿步骤与留矿法基本相同，进行局部放矿形成矿堆，为上方采场创造足够的操作空间，矿石开采完后，使用电耙配合进行大量放矿。当矿体厚度不超过 时，可部分顶板崩落以保障作业空间高度足够，确保回采高度自矿体底板开始高度不低于 。人员、材料通过人行上山经联络道进入采场。凿岩落矿采用 型的凿岩机凿岩落矿，凿岩前要仔细检查周围是否留有浮石和残（盲）炮；检查水、风管路、机械设备是否完好，待检查完毕后进行凿岩工作。凿岩时要严格遵守相关安全规程，确保凿岩过程的安全。凿岩采用的钻头直径为 ，炮孔深度为 ，孔间距 ，排间距 。爆破采用乳化炸药，装药方式为人工装药，使用专用电子雷管进行爆破作业。落矿方式为浅孔落矿，采用 型电耙出矿，矿石在采场底部通过放矿漏斗放入矿车并通过运输巷道运出。矿柱回采和采空区处理为了对矿石回采率进行提高，在每个中段开采后，需对间柱从下向上回采，矿柱回采时采取隔一个间柱采一个间柱的方式。为了维持运输巷道的安全，顶底柱不进行回收，回采完成后对采空区进行封闭处理。采场通风整个矿区采用两翼对角式通风，采区东、西分别布置有回风井。根据计算的风机所需风量及负压，选择 型轴流式通风机，在采区东翼 风井和采区西翼 风井各布置一台，第期周雷强等：倾斜薄状铅锌矿体开采方法研究配备电机功率为，风压范围为 ，风量范围为 。主通风机另配同型号电动机一台，风机转数狀 。由于号矿体储量小，开采时间短，因此主要对号矿体采区通风线路进行说明。采区东翼通风线路图为号矿体 中段采区东翼通风线路图。中段以上通风线路为：主运输平硐 东中段行人通风天井采场工作面；清洗工作面的污风由采场回风天井 回风中段回风天井（）风井地面。中段以下通风线路为：主运输平硐盲斜井车场中段运输平巷行人通风天井采场工作面；清洗工作面的污风由回风天井上部回风巷回风天井（）风井地面。图号矿体采区东翼通风线路图犉 犻 犵 犞 犲 狀 狋 犻 犾 犪 狋 犻 狅 狀犮 犻 狉 犮 狌 犻 狋犱 犻 犪 犵 狉 犪 犿狅 犳 狋 犺 犲 犲 犪 狊 狋狑 犻 狀 犵狅 犳犖 狅 狅 狉 犲犫 狅 犱 狔犿 犻 狀 犻 狀 犵犪 狉 犲 犪 采区西翼通风线路图为号矿体 中段采区西翼通风线路图。中段以上通风线路为：主运输平硐 西中段行人通风天井采场工作面；清洗工作面的污风由采场回风天井 西中段回风天井（）风井地面。中段以下通风线路为：主运输平硐盲斜井车场中段运输平巷行人通风天井采场工作面；清洗工作面的污风由采场回风天井上部 回 风 巷回 风 天 井（）风井地面。图号矿体采区西翼通风线路图犉 犻 犵 犞 犲 狀 狋 犻 犾 犪 狋 犻 狅 狀犮 犻 狉 犮 狌 犻 狋犱 犻 犪 犵 狉 犪 犿狅 犳 狋 犺 犲狑 犲 狊 狋狑 犻 狀 犵狅 犳犖 狅 狅 狉 犲犫 狅 犱 狔犿 犻 狀 犻 狀 犵犪 狉 犲 犪有色金属（矿山部分）第 卷 经济指标分析根据矿体的赋存条件及选择的采矿方法，选择两个采场进行工业试验，获得的留矿全面采矿法主要经济指标如表所示。由表的经济技术指标可以看出，采用留矿全面采矿法进行开采的采场贫化率、损失率较小，采场生产能力能够满足矿山的生产任务。因此，可以认为选择全面留矿采矿法可以开采矿岩较稳固的倾斜薄状矿体。表留矿全面法采矿法主要经济技术指标犜 犪 犫 犾 犲犕 犪 犼 狅 狉 犲 犮 狅 狀 狅 犿 犻 犮犪 狀 犱狋 犲 犮 犺 狀 犻 犮 犪 犾 犻 狀 犱 犲 狓 犲 狊狅 犳犳 狌 犾 犾 狊 犺 狉 犻 狀 犽 犪 犵 犲犿 犲 狋 犺 狅 犱序号指标名称指标采场生产能力（）凿岩台效（台班）采矿工效（工班）采切比（）损失率 贫化率 结论）矿区内主要开采两个矿体，对两个矿体的赋存条件进行了分析，两个矿体距离较近，共用一套开拓系统，采用平硐盲斜井的开拓方式。号矿体为主要开采矿体，设三个中段生产；号矿体储量小，设两个生产中段。）基于矿区内矿体为倾斜薄状矿体的开采技术条件，结合其相关工程要求，综合分析后认为该矿体适合采用留矿全面采矿法进行开采。）对留矿全面采矿法采场的矿块结构参数，采准、切割工程及回采落矿等进行了设计。通过分析采场工业试验获得的经济指标，认为留矿全面采矿法可应用 于矿岩 较 稳固 的倾 斜 薄 状 铅 锌 矿 体 的开采。参考文献解世俊金属矿床地下开采北京：冶金工业出版社，：，杨彪固体矿床开采方式影响因素和选择方法探讨矿业工程研究，（）：，（）：于润仓采矿工程师手册（上）北京：冶金工业出版社，（）：，刘树新，邢杰，宋德林，等白音哈尔矿薄及中厚破碎倾斜矿体开采技术研究黄金，（）：，（）：贾彦州鑫泰矿业公司薄至中厚复杂难采矿体采矿方法优化及应用黄金，（）：，（）：郝学冉，叶振华缓倾斜极薄钼镍采矿方法研究现代矿业，（）：，（）：，王军民，曹艳武，颜红迪，等缓倾斜薄矿脉高效规模化采矿工艺技术应用研究矿业研究与开发，（）：，（）：董凯程，杨小聪，田云飞，等缓倾斜薄至中厚矿体采矿方法研究矿业研究与开发，（）：，（）：刘贞表，李家泉倾斜、薄矿体开采方法的探讨现代矿业，（）：，（）：林友，尤本勇，董继德，等观天厂铜矿倾斜薄矿体开采工艺研究金属矿山，（）：，（）：汪洋，赵强，张海明，等基于留矿全面采矿法的倾斜薄矿体开采技术现代矿业，（）：，（）：严祥波，王贻明，徐恒，等某倾斜中厚矿体的留矿全面采矿法金属矿山，（）：，（）：杨宁，尹贤刚，欧任泽，等缓倾斜中厚矿体采矿方法研究矿业研究与开发，（）：，（）：（下转第 页）第期周光信等：非爆破机械钻进联合静力膨胀裂切技术应用研究化工，（）：，（）：王泗代非爆破破岩工艺在国外的应用有色金属设计，（）：，（）：，陈宝心，刘海卫，刘伟，等钻孔劈裂器破岩技术及其应用采矿技术，（）：，（）：贾海军，祁海莹，唐述明，等气动便携式矿山救援裂石机的设计矿业安全与环保，（）：，（）：康兰方，冀玉豪，王琳，等复杂环境下引水隧洞控制爆破与液压劈裂 破 岩 技 术 研 究 中 原 工 学 院 学 报，（）：，（）：范纯超，孙扬，黄丹，等极破碎不稳固难采矿体悬臂式掘进机机械落矿试验研究有色金属（矿山部分），（）：，（），（）：潘景升，闻德生，吕世君，等液压劈裂机在铁矿开采中的应用机械工程师，（）：，（）：李金龙开采贵金属薄矿脉的新方法：劈岩机无爆破采矿新工艺研究北京矿冶研究总院学报，（）：，（）：范 恩 荣新 型 静 液 压 破 岩 方 法 初 探 矿 山 机 械，（）：，（）：刘海卫钻孔劈裂器破岩机理的数值模拟研究武汉：武汉理工大学，：，（上接第 页）张东杰，拓明轩，刘树新，等急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术研究金属矿山，（）：，（）：夏建波，林友，林吉飞，等梁花阱铜矿急倾斜中厚矿体开采工艺研究金属矿山，（）：，（）：童大志，朱根鹏，任国顺，等红岭铅锌矿南西翼残留急倾斜薄矿体采矿方法优选及应用黄金，（）：，（）：赵兴东，黄雪松，关强兵，等后退式落矿干式充填采矿法在三道桥铅锌矿的实践采矿技术，（）：，（）：赵林海，李宗利，张磊，等二里河铅锌矿采矿方法的综合利用现代矿业，（）：，（）：曹学勇，朱根鹏，曲展鹏，等无底柱浅孔留矿采矿法在红岭铅锌矿的应用黄金，（）：，（）：李阳松，周礼阿尔登铅锌矿采矿方法优化研究有色金属：矿山部分，（）：，（），（）：，