铜山铜矿分段凿岩阶段矿房嗣后充填采矿法工艺优化研究

铜山铜矿分段凿岩阶段矿房嗣后充填采矿法工艺优化研究吴贤振!饶运章!熊正明"南方冶金学院环境与建筑工程学院!江西赣州#$%&&&’摘要(根据铜山铜矿矿体赋存状态!改进了分段凿岩阶段矿房嗣后充填采矿法矿块结构参数!并采用铲运机堑沟出矿!降低了矿石损失率!提高了矿块生产能力)关键词(结构参数；铲运机堑沟出矿中图分类号(*+,-.)%文献标识码(/文章编号(%&&01%..2（.&&#）&$1&&&%1&$!地质概况及矿床开采技术条件铜山铜矿是铜陵有色金属（集团）公司的主要生产矿山之一，矿区内分布有大小数十个矿体)本次设计主要针对深部（1.304中段以下）的$号和#&号矿体，两个矿体的走向均为东西向，倾向南，倾角.&51335，矿体厚度为%&1.34，平均%34)在矿体倾向方向，其厚度、倾角及形状均不稳定，往下部具有变缓变薄的趋势)矿石类型主要为含铜黄铁矿、含铜磁铁矿等，平均铜品位%)-.6，矿体稳固性中等（!7-1,）；顶板围岩为大理岩与燧石岩，较稳固（!731,）；底板围岩为闪长岩和五通石英岩，不稳固（!7#1$）)矿石含硫高易自燃)矿石比重#)3894#，自然安息角#,5)矿区地表为大片农田和村庄，不允许陷落)该矿现有的采矿方法为电耙漏斗分段凿岩阶段矿房嗣后充填采矿法，矿块分矿房和矿柱，矿柱宽,1%&4，矿房宽%&1%$4，顶柱高-4，底柱高%&4，矿柱用尾砂胶结充填，矿房用尾砂充填)现行采矿方法的主要问题是：（%）矿块的顶、底柱的尺寸相对较大，矿块的损失率高；（.）底部出矿用电耙漏斗结构，采场的生产能力较低，仅在%3&89:左右)本次研究的主要目的是提高矿块生产能力和矿石回收率，主要内容是1#&%4和1#$34中段的采矿法方案优化、矿柱充分回收、矿块结构参数优化、矿石的出矿与运搬工艺的改造等)"采矿法方案优化设计原则、要求及优化选择的结果#!$根据矿山地质和开采条件与生产情况以及本研究的任务目标，对采矿法方案选择提出以下要求：（%）采场生产能力大)要实现年产铜料.0&&1#&&&8，必须切实提高矿山生产能力，因此采场的生产能力要大，确保在.&&89:以上)（.）采矿工效高)降低劳动的密集程度，提高采矿工效是降低成本、提高效益的主要途径之收稿日期：.&&#1&.1.%作者简介：吴贤振"%20%1’!男!讲师，在职博士生).&&#年0月;<=>?/@<A B<=*CD>?E?B*E*=*D <A FD*/@@=>GH ;IJ)!.&&#第.$卷第$期南方冶金学院学报KLJ).$!?L)$!南方冶金学院学报!""#年$月一%（#）采切比小%降低采切比可使回采同样的矿量节约生产费用，缩短生产周期，增加效益，应确保采切比小于&’()*+%（,）采矿损失率低%铜是国家建设的重要原料，供需缺口大，因此必须尽量减少矿石损失率%（’）采矿贫化率低%采矿贫化率的大小直接影响采矿成本和选矿回收率等重要技术经济指标，应使采矿贫化率比现有的采矿方法降低&"-%（.）采矿成本低%采矿成本是衡量企业经营管理水平和经济效益的重要技术指标之一，采矿成本越低，矿山经济效益越好%应确保采矿成本低于/%’元)+%（$）安全程度高%不安全就无法正常生产，所选采矿方法不仅要保证人员和设备的安全，还需要保证地表和村庄的安全%（0）施工简易%简单实用的方法和工艺有利于推广，有利于提高生产效率和加强管理%（/）采矿工艺易于掌握%（&"）充分利用矿山现有设备%根据以上采矿法方案选择的原则及要求，运用模糊数学原理，从电耙漏斗分段凿岩阶段矿房嗣后充填法、铲运机出矿堑沟分段凿岩阶段矿房嗣后充填法、上向水平分层尾砂充填法、分段矿房法、电耙漏斗留矿法共五种方案中优选出铲运机出矿堑沟分段凿岩阶段矿房嗣后充填法为最优方案%!铲运机堑沟分段凿岩阶段矿房嗣后充填采矿法垂直走向布置矿块，适用于矿体水平厚&’1!’(，倾角,’2以上%（&）矿块结构与参数%矿块垂直走向布置，每个矿块划分为矿房和矿柱，二步骤回采，先采矿柱，后采矿房%矿柱宽&"(，矿房宽&.(，矿块长等于矿体的水平厚（&’1!’(），阶段高,,(，自下而上分&、!、#、,四个分段，高度分别为&&(、&"(、&"(、&"(%&分段为堑沟拉底凿岩分段，堑沟拉底运搬底柱高.(，,分段上部留#(顶柱%矿柱和矿房皆分段凿岩，阶段出矿，嗣后一次充填，矿柱用尾砂胶结充填，矿房用尾砂充填%（!）采准工作%如图&所示，从上盘阶段运输平巷分别向矿房、矿柱掘进运搬横巷（!%03 !%0(!，矿柱和矿房各一条，均布于房、柱交界处），在运搬横巷内每隔01/(分别向矿房、矿柱掘#或,条装矿斜巷（!%03!%0(!，斜交于运搬横巷，分单边布置和双边交错布置），再由装矿斜巷分别向矿房、矿柱掘堑沟拉底凿岩横巷（!%03!%0(!，矿柱中央一条，矿房中央两条，中心距.(），由此构成堑沟拉底底部结构%将矿房专用运搬横巷末端延掘到矿体下盘，掘下盘铲运机运搬平巷（!%!3!%!(!）、阶段溜矿井（!!(，矿块下盘中央处）、人行天井（矿块下盘，!%"3!%"(!），再从&分段人行天井上掘!、#、,分段人行天井、分段凿岩横巷（!%03!%0(!）、分段凿岩联络平巷（!%03!%0(!），构成采准工程%以上采准巷道中，装矿斜巷和运搬横巷喷锚支护；溜矿井、人行天井及其它采准巷道一般不支护，矿岩破碎处喷锚支护，特别破碎处钢混支护%（#）切割工作%切割工作的主要工程是切割天井%采准工作完成后，在各分段凿岩横巷靠近上盘处上掘切割天井（!%03!%"(!）%切割天井不支护%第%!卷第!期吴贤振等：铜山铜矿分段凿岩阶段矿房嗣后充填采矿法工艺优化研究4（!）回采工括落矿、采场通风、出矿等"#"落矿$%&全部采准、切割工作完成后，开始切槽的凿岩工作"在切割天井的宽度范围（%’）内，用()*+,-型钻机凿!排上向扇形中深孔，扇面平行矿体走向（垂直分段凿岩横巷或堑沟拉底横巷），每排.+/-个孔，排距-"0+-"1’"排炮凿岩也用()*+,-型钻机，孔径22+0-’’，排距/"2+/"0’，孔底距/"2+/"1’，排面角,-3"排炮的布置有二种：/分段（堑沟拉底分段）和%、4、!分段的切割天井两侧的炮孔，以堑沟拉底横巷或分段凿岩横巷为作业场所，向上逐排钻凿扇形中深孔，扇面平行矿体走向；%、4、!分段的靠近下盘部分，以分段联络凿岩平巷为作业场所，向上逐排钻凿扇形中深孔，扇面垂直矿体走向"在同一循环的上下分段的回采部分异步正阶梯崩矿，阶梯面超前%+4排"%5岩石柱状炸药手工装药或粉状炸药装药器装药，装药系数-"1，导爆索+导爆管微差非电复式起爆，导爆管微差雷管由火雷管引爆"落矿顺序：从/分段开始，先崩切割立槽和靠近上盘的三角矿带，铲运机出矿形成补偿空间后，再往北崩落/分段的余下部分矿体和%分段的切割立槽和靠近上盘的三角矿带，依此类推，直到崩完!分段的全部矿体"6"采场通风每次崩矿后，借助矿井通风系统的总负压进行采场通风"新风由阶段运输平巷流入，经运搬横巷、装矿斜巷、拉底凿岩横巷进入采场工作面，清洗工作面后的污风经分段凿岩横巷、分段联络平巷、充填井排至上中段穿脉和阶段运输平巷"铲运机出矿时，一部分通风风路同采场的通风风路，另一部分风路由阶段运输平巷流入，经人行天井、充填井排至上中段穿脉和阶段运输平巷"7"出矿-南方冶金学院学报+&&7年(月各分段每次爆破崩落的矿石全部集结到堑沟拉底横巷形成的底部!形堑沟内出矿，出矿设备为"#$%&’()型铲运机（或者*+,、*-,）’铲运机由运搬横巷进入装矿斜巷装矿，原路退回到运搬横巷，再经矿体下盘的铲运机运搬联络平巷，卸入到阶段溜矿井内，矿石经下一中段放矿装车’二次破碎在拉底凿岩横巷或装矿斜巷内进行，敷土或裸露药包爆破破碎’.’嗣后充填矿房或矿柱各分段出矿完毕后，进行阶段一次胶结或尾砂充填’充填前需将全部装矿斜巷及其它各分段与空区相通的巷道用滤水密闭墙密闭并安装滤水管’密闭工作完成后，充填料浆自充填站经充填管路自流到上中段的阶段运输平巷，再经-分段的充填井注入采空区’为利于阶段矿柱的回采，矿房下部的!形堑沟应使用灰砂比/012%34的胶结料充填，充填高度3%56（比底部桃形条柱高+%76）’矿柱和矿房的充填应尽可能接顶’!试验采场的主要技术经济指标采准比：5’(+689:;矿石损失率：/+’)+<1包括顶、底柱损失4;矿石贫化率：2’-+<;生产直接成本：5’-)元8:;工班工效：/5’)&:8=’.;采场生产能力：+2&:8.’"方案优缺点优点：!基于三维有限差分法原理，运用>?@A软件计算分析，矿块的顶柱76、底柱26，与现行采矿法的顶柱26、底柱/&6相比，大大降低了矿石损失率’"+、7、-分段采用二种扇面的排炮布置方式，大大降低了矿石贫、损率’#阶段回采嗣后一次充填，矿块生产能力较大’$采用铲运机（或者*+,、*-,）出矿，生产效率较高’缺点：采准系数较大’参考文献：B/C解世俊’金属矿床地下开采BDC’北京：冶金工业出版社，/5(5’B+C王发芝’对老鸦岭深部矿体采矿方法的探讨B#C’南方冶金学院学报，+&&&，+/（7）：/27%/23’#$%&’()*+,’$%-./0+1%.%,’+2’$%#%3$,+4+5*+2 &(64%1%4&’+/7,58,)97447,5:7,7,5:%’$+);<=78,>?$%,@ABC D(,>?$8,5@=-CEF G$%,5>.7,51>EFGH:I JK LMNOPJM6QM:EM.@PFRO:QF:GPEH LMSOMQQPOMST UJG:RQPM VMW:O:G:Q JK DQ:EHHGPSIT,EMXRJG7-/&&&T AROME4B6H’083’I@FFJP.OMS:J:RQ JFFGPPQMFQ6JP=RJHJSI JK JPQYJ.I OM*JMSWREM FJ==QP6OMQT:RQ W:PGF:GPEH=EPE6Q:QP JK WGYHQNQH W:J=OMS EM.KOHHOMS6OMOMS6Q:RJ.REW YQQM O6=PJNQ.T EM. :RQ JPQ OW HJE.Q.JG:YI?Z$KPJ6:RQ:PQMFRT WJ:RQ HJWW JK JPQ.QFHOMQW EM.:RQ FE=EFO:I JK=PJ.GF:OJM OMFPQEWQW’J%*K+0)HI W:PGF:GPEH=EPE6Q:QP;?Z$;:PQMFR。