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缓倾斜薄矿体采矿方法试验分析

发布日期:2020-05-30  浏览次数:1400
 改扩建工程设计

1.矿山生产能力

白云矿业公司拟定矿山总体规模为2000t/d,即66万t/a。其中一采区承担500t/d的生产能力,二采区承担500t/d的生产能力,三采区承担1000t/d的生产能力。产品为合质。计算矿山服务年限为6.7a。由于三采区主要开采对象60#脉带属深部尚未封闭矿体,资源前景较好,服务年限延续的可靠性较大,考虑企业的未来发展,根据设计委托方要求,设计主竖井矿石提升能力3000t/d。

2.地质资源简介

根据矿体赋存位置自西向东分为3个矿区:西部一采区位于12~35勘探线,主要分布有1号、2号、2-1号等金矿体以及1、银2、银3、银4矿体;中部二采区位于16~56勘探线,主要分布有10号脉带、11号脉、117号脉及44号脉金矿体等;东部三采区位于60~76勘探线,主要分布有60号脉带及15号金矿体等,由于44号脉与三采区处于同一开拓系统内,因此,把44号脉归入三采区。以2号脉带为例介绍其矿体主要特征:2号脉带走向延长650m,倾斜延伸达900m。走向80°~90°,倾向南,倾角25°~30°。金平均品位3.45×10-6,脉厚0.96~11.53m。金矿化类型为含金硅化蚀变岩型—含金硅钾蚀变岩。矿体形态为似层状-层状。金属矿物以黄矿为主;非金属矿物主要为长石石英云母。矿体围岩为黑云母变粒岩及矽线石云母片岩。赋存标高为180~470m。

3.推荐采矿方法

本次设计开采的主要矿体倾角20°~40°,矿体厚度一般在1.0~5.0m,上盘围岩易于崩落,矿石有可能贫化。根据白云矿区矿体赋存条件及开采技术条件,依据充分利用矿产资源和保证采区地表安全的原则,本次可行性研究选择三采区44号、15号、60号矿脉主要采矿方法为上向水平分层尾砂充填采矿法,占总量的50%;对一采区、二采区倾角小于30°,矿石及围岩稳固的矿体,选用全面采矿法,占总量的50%。其要求每一个采场的生产能力达到40t/d,另有10%的副产矿石,每一个采区同时作业中段为1~2个,同时作业采场为10~20个。考虑到地表不允许塌陷,全面采矿法开采形成的空区,采用尾砂或废石嗣后充填的方法处理[2]。

留矿全面采矿法及试验采矿方法

1.开采简况及试验采矿方法

目前,白云金矿有3个采区,其中一采区是主要生产矿区,采用竖井开拓,竖井井筒断面4.5m×2.2m,井口标高560m,井底标高245m,井深315m,下设500m、470m、440m、410m、380m、350m、320m、290m、260m共9个中段;采用对角式通风系统;采矿方法主要为全面采矿法。其他2个采区,一个采用平硐—盲竖井与盲斜井联合开拓,另一个正在进行竖井开拓;采矿方法也是全面采矿法或房柱采矿法。白云金矿现生产能力为430t/d,由于采矿工艺和出矿设备相对落后等原因,全面采矿法矿块生产能力仅为25~35t/d,与设计要求的矿块生产能力达到40~50t/d有较大的差距。因此,急需进行安全、高效、经济的采矿方法试验研究,以提高矿山生产能力和企业经济效益。根据白云金矿生产实际情况,通过现场考察与资料分析,确定在一采区380m中段25~29勘探线的矿块进行采矿方法试验研究,即25~27勘探线、27~29勘探线2条穿脉之间,可以设置2个采场。在该处进行采矿方法试验研究的好处主要有以下几点:一是该矿块位于一采区西部末端,试验不会影响到其他采场的正常生产;二是矿量级别达到采矿方法试验施工设计要求。矿体倾角为35°~40°,真厚度3.0~5.0m,应用普通全面采矿法因倾角大,工人作业困难,从而影响作业效率及安全性,但是矿体倾角又接近自然安息角,应用普通留矿采矿法矿石不能借自重出矿,所以选用留矿全面采矿法。留矿全面采矿法既具有留矿法采场布置和回采方式等特点,又具有全面法采场回采、矿石运搬和顶板管理等特点,是两种采矿法组合而成的一种复合式采矿工艺(见图1)。

2.留矿全面采矿法施工

白云金矿正在进行采切工程施工的试验采场正是上述的试验地点,留矿全面采矿法施工设计[3]采切工程包括如下一些内容:1)行人通风上山。行人通风上山的规格为2.0m×2.0m。上山尽量贴近矿体下盘掘进,角度与矿体倾角一致。2)切割(拉底)平巷。按照所选采矿方法设计,在回采过程中需沿采场底部掘进切割平巷,平巷规格为2.0m×2.0m,坡度为3‰。3)联络道。在采场上山中每隔5.0m高差掘进1层联络道,规格为2.0m×2.0m。4)末端行人通风天井。由于410m中段主巷布置在矿体中,为维护主巷安全与保证通风,采场末端需设计末端行人通风天井,可作为采场安全出口,规格为1.8m×1.6m(目前白云金矿正在上部中段进行运输巷道改造工程施工)。所有工程不足200m,不到3个月可以施工完毕。

试验研究主要内容及效果

所有采场在完成所有采切工程之后于2012年10月便进行回采工作:沿底部切割层扩帮至矿体边界,出净全部矿石,然后在采场溜矿井(上覆隔筛)处沿矿体下盘掘进倾斜上山,即作为出矿溜槽,按照设计此处使用厚度3.0~4.0mm、长度2.0m的钢板弯折成为高度0.5m、长度1.5m的溜槽,钢板高度0.5m的一侧靠近采场用锚杆固定与矿石接触,另一侧与上山巷道接触,以便于矿石自然溜下来。上山一直与上一个联络道贯通,然后,以此工作面进行采场分层压顶作业,每一层高度约2.0m,从采场正面一直向后面推进。此时需要注意:一是保证其顶板完整不被破坏,增强安全性;二是采场下盘还需要开帮,要不造成矿石损失;三是采场水平长度约37m,按照白云金矿过去的采矿经验需要设置1个至2个矿柱,以保证作业安全。

1.采场顶板锚杆支护

为了保证采矿作业安全,以往应用留矿全面采矿法的生产矿山大都采用锚杆支护这一技术,如河南文峪金矿、浙江遂昌金矿。尤其是浙江遂昌金矿矿体厚度1.5~7.0m,沿矿体顶板常发育一组近平行矿体的节理裂隙,易冒落,厚度1.5~3.5m,是造成采矿损失及一次与二次贫化的主要原因,并且矿体顶板有节理面,随采场暴露面积增大,压力过大常引发大规模冒顶,安全性差并影响生产。为此,浙江遂昌金矿采用了可接杆的涨壳式锚杆支护。当节理厚度在1.5m以下时,采用?20mm、长2.0m的短锚杆,网度1.0m×1.0m;当节理厚度达3.5m以上时,采用MS-16型或MS-20型接杆锚杆,长度4.0~5.0m,网度1.0m×1.0m。采场锚杆眼使用YT-27型凿岩机钻凿,?36mm波形螺纹接杆套管,B22硅轻型钎杆,?42mm柱齿钎头钻凿锚杆眼。经过拉拔试验,?16mm锚杆拉力达60kN,?20mm锚杆拉力达80kN[4]。白云金矿试验采场根据矿山生产实际而采用了金属摩擦锚杆支护,锚杆直径43mm,长度2.0m,设计网度为1.2m×1.2m。在矿山实际生产中,根据采场顶板实际暴露状况进行支护:当采场直接顶板为石英斑岩岩脉,不予支护;否则,按照设计自下而上进行支护。

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