| 留矿法在今后的地位 |
我国钨锡和黄金等脉状矿床地下开采中,浅眼崩矿留矿法一直占有举足轻重的地位(表 1), 近年来在一些采矿学术会议上,例如1984年9月在丹东召开的全国留矿法学术讨论会上,有部分人对留矿法持否定的态度,其理由是:美、加、苏和澳大利亚等采矿大国,使用留矿法的比重愈来愈小,频临绝迹的程度;留矿法积压矿石,影响流动资金周转;机械化程度低,劳动效率不高。因而将留矿法作为“落后”的应被淘汰的采矿方法加以看待。这些论点是否正确,值得商榷。
| 表 1 有色金属矿不同时期使用各种采矿方法的比重(%) |
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使用某种采矿方法要获得好的技术经济效果,必须是该采矿方法及其选用的构成要素与矿床地质条件相适应,矿山职工的技术水平相适应,设备及其备品备件的供应条件相适应,工资制度(包括奖金制度)和工资水平相适应。只要任何一方面不相适应,就很难取得优异的技术经济效果。
采矿方法的技术经济指标会随着采矿技术的进步而发生变化,五十年代末,我国采矿界大多数人对干式充填法加以否定,但是,由于水力充填和无轨自行设备的出现,使充填法的地位发生了变化,一致认为是地下开采重要的采矿方法之一,使用范围愈来愈大。充填法的地位随工艺而改变的事实,对于我们今天评价留矿法时,应加以比拟参照。
我国钨锡和黄金矿床,绝大多数呈薄矿脉产出,厚度一般比较小,在3米以下,产状复杂多变,分枝复合,尖灭再现,厚度、倾角和品位无论在走向还是在倾向方向都有变化。像此种复杂多变的矿脉,用加强生产勘探工作,完全控制其变化是很难的,因而在回采过程中能追踪矿脉,对保证不丢脉,充分利用资源是很重要的。在回采过程中能够追踪矿脉,适应矿脉变化而改变采场构成要素的只有:浅眼崩矿留矿法,上向阶梯采矿法,上向水平分层充填法和削壁充填法。这些采矿方法适应矿脉变化的灵活性比较大。此外,分段法用调整分段高度也可以适应矿脉的局部变化,但要增加采切比,使采矿成本增加。
上述能适应矿脉变化的四种采矿方法中,与浅眼崩矿留矿法相比,都有各自的缺点。上向阶梯采矿法,要用坑木构筑工作台,不但坑木消耗量大,劳动效率低,而且安全性也不如留矿法,唯一的优点是采场不存贮和积压矿石。充填法和削壁充填法,回采工艺复杂,效率低,回采成本高,它的优点是在回采过程中就已处埋了采空区,对防止大规模空区崩落的地压活动有好处。
薄矿脉有用成分(品位)分布不均匀的特点,为了保证选矿工艺流程的稳定,提高选矿回收率,均衡出窿矿石的品位是生产中的重耍问题。而利用留矿法采场暂留矿石进行配矿,就容易实现出窿矿石品位在一定时期内保持稳定,因而所谓留矿法积压矿石,资金周转慢的缺点,就转变为优点。
在矿石有结块性,或围岩不够稳固,采用普通留矿法进行开采,矿石在采场中存留时间长,可能发生放矿由难,甚至不能放出,成为损失,这是浅眼崩矿留矿法的缺陷。如果维持经常放矿,使贮存在采场中的矿石保持松散状态;缩短最终放矿时间;或者采用锚杆、横撑支柱,利用夹层留岩柱,选出废石进行局部充填,措施,可以部份地解决此类问题。
致于留矿法的凿岩爆破工作的机械化程度低,这是受采矿空间的限制(例如采幅只有1.2—1.5米宽),目前国外已有外形尺寸小、机动灵活的自行式设备(如凿岩台车、铲运机等)。如果将目前国外的无轨自行设备移植于留矿法中,创造新的取代留矿法的采矿法方案,仅考虑斜坡道的断面和长度,与目前留矿法中用的天井相比,在经济上是不合算的,网者体积之比为

由上所述,我国使用留矿法的比重比较大是矿床的产状和采矿地质条件所决定的。而中国有色金属工业总公司所辖矿山已探明的储量和目前生产矿山的储量,属于急倾斜薄矿脉的仍然是占有相当比重(约为10-20%)(表 2),也就是说,在本世纪末,留矿法将继续是地下矿开采的重要的采矿方法之一。
| 表 2 有色金属矿体按赋存条件分类 |
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既然留矿法在今后相当长的时期内,还是开采钨锡和黄金矿脉等矿床的重要的采矿方法,今后重点应对其工艺及设备进行改进和完善,以提高其技术经济指标。根据我国在“六五”期间采矿科研中的成就,参考国外经验,我们认为采取下列措施是有效的,值得使用留矿法的矿山重视。
一 用振动放矿机放矿,解决放矿中存在问题在生产中使用平底脉外采准,装矿机出矿的方案,对提高放矿的劳动效率,免除底柱所引起的矿石损失上是有效的,但是它有采切比大(例如,江西银山铅锌矿,在距矿脉6—8米处的围岩中掘进运输平巷,每隔6-8米掘进一条装矿横巷,仅此,每吨矿石采准费增加0.94元),出矿成本高(大吉山钨矿用ZCZ—26型风动装岩机装车,每吨矿石的装车动力费为1.33元)等缺点,所以没有推广。
木漏斗重力放矿使用很广泛,其优点是装备漏斗的投资少,安装容易。但是,放矿中大块卡斗多,放矿困难,炸斗多,坑木消耗大,放矿事故多,最终放矿时间长,往往引起大量的二次贫化,甚至出现大量矿石被挤死在采场,不能放出,成为损失。
浙江东风莹石公司、广东石人嶂钨矿和江西大吉山钨矿的经验证明,用振动放矿机放矿,基本上可以解决木漏斗放矿存在问题,效果显著(表 3),现在已有不少矿山在推广这一技术措施。
| 表 3 石人嶂钨矿振动放矿留矿法和重力放矿留矿法的指标比较 |
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留矿法采场振动放矿用的振动放矿机,根据近几年来各矿的实践,采用HZJ-Ⅱ型振动放矿机已完全满足要求,该机的主要技术特征列入表 4中。
| 表 4 HZJ-Ⅱ型振动放矿机的主要技术特征 |
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为了扩大振动放矿机的间距和消除振动放矿机之间的残积矿石,建议在两振动放矿机之间安设振动板(图 1),或在底柱中预设直径为100毫米的压气吹孔(图 2),从该孔中吹高压压气,使残积矿石向振动放矿机上塌落。
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| 1-振动出矿机;2-振动板。 图 1 振动放矿机间安设振动板 |
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| 1-振动出矿机;2-Φ100毫米炮孔。 图 2 底柱中预设压气吹孔 |
由于振动板不是经常启动的,主要是在最终大量放矿,出现了振动放矿机之间的残积矿石时才使用,使残积矿石因振动板的振动,向振动放矿机上跨落。因此,振动板上的振动电机不必与振动放矿机的同时安装,免得在井下长期不用而受潮。
二 研究窄采幅条件下的凿岩爆破机理,提离崩矿质量和效果崩落矿石质量既影响放矿作业,又对矿石损失贫化有重要影响,应重视保证崩落矿石质量的凿岩爆破的研究工作。目前所用留矿法存在问题,不少是与崩矿有关的,例如大块卡斗和围岩片帮,进而造成损失贫化,就是与崩矿质量有关,所以留矿法的改进要重视在窄采幅的条件下,凿岩爆破理论的研究。
根据我们近年来在进行振动放矿留矿法的研究中,在几个矿山进行了等孔距布置炮眼,用导爆管多排同段起爆(图 3),获得了很好的效果。用此崩落了4874吨矿石,它与常用的导火线和火雷管起爆相比,具有下列优点:
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| 图 3 等孔距布孔多排同段起爆 |
(1)矿石块度均匀,每吨矿石不合格大块(大于600毫米)的产出率由19块降低到2.9块,采场破大块的平均炸药消耗置由0.022公斤/吨降到0.016公斤/吨;
(2)炮眼利用率髙,由过去的88%左右提高到92%以上,残眼深度不超过0.1米;
(3)采场的顶板平整,撬毛的工作量和平场工作置减少;
(4)可以一次起爆较多的炮眼,炮烟少,因而作业的安全性较好;
(5)有利于放矿,可以提高回采速度,导致回采技术经济指标的改善与提高。
由于矿石的结构,爆破性和采幅宽度,炮眼深度,以及单位炸药消耗量等等,彼此之间都存在着相互制约的关系,等孔距多排同段爆玻是否适用于所有矿山,需要各矿自己进行探索,即使理论有普遍意义,等孔距的距离1值(图 3)也是要各矿根据具体情况而定的。
三 利用振动条筛在井下剔除大块废石用留矿法开采厚度为0.3-0.6米以下的矿脉时,为了顺利放矿和回釆工作的需要,往往采幅宽度在1.2—.15米左右,有大量的不含有用成分的围岩混入矿石中,使出窿矿石品位降低,井下运输和手选(甚至机选)工作量加大,地而废石怀的处理量增加。
根据近年来,我们在几个矿山用振动给矿筛分机取代板式给矿机的试验,用振动条筛剔出大块废石是完全可行的(图 4)。苏联报导了用振动条筛剔出不合格大块的试验。所谓振动条筛剔出大块废石,其实质是:在两条毗邻的平行的溜井上安设振动条筛(图 4, 3),条筛的筛条间隙只能通过矿石,落入矿石溜井中,而废石则在条筛上通过,落入废石溜井中(图 4),使大块废石与矿石分离。
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| 1-矿石溜井;2-废石溜井;3-振动条筛。 图 4 振动条筛安设示意图 |
采用振动条筛剔出大块废石的条件是:围岩不含有用成分,布置崩矿炮眼时,位于围岩中的炮眼间距加大,使崩落的矿脉和围岩在块度上的区别较大,能用振动条筛将废石与矿石分开。设计振动条筛时要注意之点为:(1)筛条的间隙要与废右和矿石块度相适应,使大部分的大块废石能剔出,又不会将矿石带入大块废石中;(2)筛条的长度要保证有居够的筛分时间,比筛条间隙小的矿石和废右都能通过振动条筛,进入矿石溜井中;(3)振动电机的安设位啻要保证条筛上的矿石只有向前的移动。
用振动条筛在井下剔出大块废石有下列优点:
(1)减少废石的运出量, 提高出窿矿石品位;
(2)剔出废石用于充填已采区,及时处押空区,降低空区处理费;
(3)可以降低井下运输和地面手选的费用。
根据以上所述,只要条件适宜,措施恰当,用留矿法开采急倾斜极薄矿脉时,在布置溜井,决定回采顺序中,考虑应用振动条筛在井下剔出大块废石,可达到一举多得的目的,是一项有多方而经济效果的技术措施。
四 采用各种新工艺掘进天井用留矿法开采急倾斜薄矿脉时,由于矿块的矿量小(往往在一万吨以下),天井掘进是一项劳动消耗大,影响采区布置和回采顺序的一项采准工程,目前在不少矿山,天井掘进仍然是一薄弱环节。为了提高天井掘进速度和解决天井掘进的安全问题,近年来,研究试验成功了多种天井掘进方法:爬罐掘进法,吊罐掘进法,深孔爆破掘进法,VCR法,以及天井钻机掘进法。可根据矿床特点、天井用途择优选用。
五 用预制混凝土圈构筑顺路天井用顺路天井是降低采切比的一项措施,使用很广泛。但是,在留矿堆中用坑木构筑顺路天井,既消耗坑木,而且崩矿时往往被打坏,修理和架设都费工费时,也不够安全。采场放空后,顺跻天井没有任何作用。如果用预制混凝士圈构筑顺路天井,则可以解决这些问题。其缺点是预制件搬运至采场闲难,特别是上采场。这方面可以借鉴浙江大茶园铀矿的经验,该矿的干式充填法(水平分层)在充填体中构筑溜矿天井使用了预制混凝土圈,后者用小型的柴油铲运机搬至采场。在留矿法中则以自先进天井中用绞车下放为宜。
六 用慢速绞车向采场运送材料和设备在中央先进天井中设置慢速绞车,用以解决向采场搬运材料设备的闲难,减轻劳动强度,提高劳动效率。安装绞车的硐室利用掘进天井时为安钻机而开凿的硐室。
七 用混凝土构筑倾斜的阶段矿柱从国外的实践和矿山岩力学理论分析,采用图 5所示的混凝土倾斜矿柱,取代目前的顶柱和底柱,有下列优点:(1)不留矿柱,矿石损失小;(2)在围岩尚未发生移动和破坏之前,构筑了混凝土倾斜矿柱,其支撑围岩的可靠性增加,封闭和隔绝采空区方便,有利于通风;(3)阶段矿柱是连续的完整的实体。支挣围岩能力提高;(4)拉底切割的机械化程度高。其缺点是:构筑混凝土倾斜阶段矿柱的费用大。
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| 图 5 混凝土倾斜矿柱 |
八 实行全面质量管理,组织回采工作队
在制订回采定额,劳动组织,工资制度和奖金条例时,要贯彻责、权、利相结合。例如制订凿岩工的定额时,既要考虑崩矿量,采幅控制,损失贫化,炸药、材料和动力消耗,崩落矿石质量等方面的要求,在工资和奖金的计算中有明文规定,使凿岩工不仅仅考虑打多少炮眼,崩多少矿,同样要重视采幅控制,损失贫化的降低,材料、动力消耗的节省,崩落矿石的质量,为平场工和放矿工创造有利条件等。只有用全局观点组织回采工作队,按实行企面质量管理的观点制定各种定額和奖金制度,才能使全矿的生产经营效果最好。
运用现代的采矿科学技术,改善留矿法的回采工艺,在相当长的时明内,留矿法在开采有色金属和黄金等矿床中将占有相当重要的地位。这是我国的矿床地质条件,采矿技术水平,矿山设备供应状况和生活水平所决定了的。不能随人们的意志而转移的。所以中国有色金属工业总公司在“七五”科研规划中,把改善留矿法的回采工艺与设备列为课题是很有必要的,反映了留矿法在我国地下矿开采中仍将占有重要的地位。
1987, Vol. 1





