江西有色金属  1987, Vol. 1 Issue (4): 8-12
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稳固围岩急倾斜极薄矿体采矿方法的改进方向[PDF全文]
周君才 , 刘维华     
昆明工学院
摘要:本文通过对国内外矿山长期沿用留矿法和削壁充填法等开采“稳固围岩急陡极薄矿体”所存在问题的分析,提出了改进这类极薄矿体四种采矿法新方案:低分段分采空场法、高分段分采空场法、联合分段分采空场法和阶段分采空场法。并阐述了这些方案的采矿法结构、采准切割布置、回采工艺、优缺点及适用条件等。
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前言

在我国的金属矿床和非金属矿床中都有一些此类极薄矿体。此类矿体的基本特点是:上下盘围岩一般都比较稳固;矿体倾角为60~80°左右,矿体厚度为0.2~1.2米,矿体形态一般较为稳定,没有分支复合和弯曲错动现象;矿石由稳固、中等稳固至极不稳固;矿石品位较高或是贵重、稀有金属。

长期以来,国内矿山都广泛应用留矿法和削壁充填法,甚至有的还采用削壁横撑支柱法或空场法开采此类矿体。从某些矿山采用留矿法的多年生产实践来看,因为在回采中需要削壁,使大量废石混入矿石,往往造成矿石贫化率高,特别是遇到0.2~0.3米的极薄矿体时,矿石贫化率将急剧上升,从而促使不少矿山将0.2~0.5米厚的高品位矿体,都一律列为表外矿量,不予回采,使地下有限资源遭到极大浪费。从国内少数矿山采用削壁充填法的实践来看,由于回采工序复杂,回采成本较高,工效较低,所以此法未能得到广泛应用。国外矿山对于此类极薄矿体,也都广泛应用以上采矿方法,仍存在类似问题,至今尚未得到彻底解决。

总之,在国内外矿山所用的以上几种采矿方法中,主要存在以下两方面问题:一是矿石贫化率高;二是回采成本高,劳动生产率和采场生产能力低。因此,进一步研究和试验改进此类矿体采矿方法,对大力降低矿石损失贫化和回采成本,以及不新提高劳动生产率,将具有重要意义。

我们认为,根据此类极薄矿体的特点,采用适当的工艺,只采极薄矿体,不采围岩,应是当前采矿方法改进的重要途径,也应是此类极薄矿体采矿方法的科研方向。为此,今提出以下几种分采空场法方案,以供参考。

一 低分段分采空场法

低分段分采空场法(如图 1所示)的特点,就是沿矿体倾向划成低分段,并以此分别开掘分段平巷;然后从这些分段平巷,向其上下的极薄矿体钻凿炮孔,以分采矿体,不采围岩,崩落矿石自行溜入采场下端的放矿漏斗而运出。采后的狭窄空区,一般不进行支护。

图 1 低分段分采空场法示意图

采场结构:沿矿体倾向划成阶段,其斜长为40~60米。在阶段内,沿矿体走向划成区段,其长度为300~500米。在区段内,沿矿体走向划成矿块,其长度为40~60米,这长度主要根据上盘围岩稳固性来确定。在矿块内,沿矿体倾向划成低分段,分段斜长为8.0~10米,其主要根据矿体厚度和矿石爆破性来选定;当矿体厚度较大和矿石爆破性较好时,应尽可能取大>否则,应相应取小。阶段矿柱斜长为8.0~10米。

回采顺序:为了提髙开采强度,一般应采取多阶段、多区段和多矿块同时回采;但相邻阶段和矿块的回采工作面一般应相互超前。在矿块回采中,各低分段的回采工作面一般是沿矿体走向平行回采。

采切布置:采切布置如图 1所示。图中:(1)为天井;(2)为脉内平巷;(3)为放矿漏斗;(4)为分段平巷;(5)为极薄矿体(其厚度为0.2~0.5米)。

采场崩矿:采场崩矿主要就是各低分段之间极薄矿体的回采。待各分段平巷开掘后,就可在矿块的一端,从各分段平巷的矿体内,向上开掘切割小天井;然后从该小天井,沿矿体走向逐次钻孔和崩矿。在各低分段回采中,先从各分段平巷之间的矿体内,向其上下钻凿炮孔,深度为3.0~4.0米,其主要决定于低分段斜长或矿体厚度和矿石爆破性。炮孔直径为30~40毫米,其主要根据矿体厚度来选定。最小抵抗线为0.3~0.8米,其主要根据矿体厚度和矿石爆破性来决定,每次爆破的炮孔为4~8排,其主要决定于矿体厚度和矿石爆破性,如果矿体厚度较大和矿石爆破性较好时,一般应尽可能增加同时爆敏排数。为了减少矿石损失贫化,可以采用光面爆破。

采场运搬:在急倾斜极薄矿体回采中,崩落矿石可以自行溜入采场下端的放矿漏斗而运出。

顶板控制:因上下盘围岩一般比较稳固,所以采后的狭窄空区,一般不进行支护;但是,必须预先合理选定阶段斜长和矿块走向长度,以防止回采过程中顶板发生冒落。

这种分采空场法具有以下优点:(1)矿石贫化率一般比留矿法低,从而可以降低回采和选矿费用,以及提高金属回收率;(2)回采工序比削壁充填法少,从而可以降低材料消耗和回采费用,以及提高劳动生产率和采场生产能力;(3)可以促使改变目前矿山现行的矿体最低可采厚度和最低可采品位的界限,使表外矿量转为表内矿量,以充分利用地下有限资源。但是,此法的采准工程量较大。

此法一般适用于以下条件:(1)上下盘周岩一般由稳固至很稳固;(2)矿体倾角为60~80°左右,(3)矿体厚度为0.2~0.5米;(4)矿石品位较高或是贵重金属等。

二 高分段分采空场法

高分段分采空场法(如图 2所示)的特点,就是沿矿体倾、向划成高分段,并以此分别开掘分段平巷;然后从分段平巷,向其上下的极薄矿体钻凿炮孔,以分采矿体,不采围岩。崩落矿石自行溜入采场下端的放矿漏斗而运出。采后的空区,一般不进行支护。

图 2 高分段分采空场法示意图

采场结构:沿矿体倾向划成阶段,其斜长为40~60米。在阶段内,沿矿体走向划成区段,其走向长度为30~500米,在区段内,沿矿体走向划成矿块,走向长度为40~60米,其主要根据上盘围岩稳固性来确定。在矿块内,沿矿体倾向划成高分段,斜长为15~25米,其主要根据矿体厚度和矿石爆破性来选定;当矿体厚度较大并无分支复合现象以及矿石爆破性较好时,应尽可能取大;否则,应相应取小。阶级矿柱斜长为8.0~10米。

回采顺序:一般应采取多阶段、多区段和多矿块同时回采。在矿块回采中,相邻高分段的回采工作面一般是沿矿体走向平行回采。

采切布置:如图 2所示。图中:(1)为天井;(2)为脉内平巷;(3)为放矿漏斗;(4)为分段平巷;(5)为极薄矿体(其厚度为0.6~0.8米)。

采场崩矿:采场崩矿与前法相似,不同之点,就是炮孔深度较大,炮孔深度为8.0~12米,这主要根据高分段斜长或矿体厚度及其规则程度,以及矿石爆破性来选定。

采场运搬和顶板控制与前法相似。

此法优点与前法相似,不同之点,就是由低分段改为高分段后,可以进一步降低采准工程量。

此法适用条件与前法相似,不同之点,就是此法一般适用于较厚和较规则的极薄矿体。

三 联合分段分采空场法

联合分段分采空场法(如图 3所示)的特点,就是根据矿体厚度等条件的改变,由上而下地划成高分段和低分段,并以此分别开掘分段平巷:然后从分段平巷,向其上下的极薄矿体钻凿炮孔,以分采矿体,不采围岩。崩落矿石自行溜入采场下端的放矿漏斗而运出。采后的空区,一般不进行支护。

图 3 联合分段分采空场法示意图

采场结构:沿矿体倾向划成阶段,其斜长为40~60米。在阶段内,沿矿体走向划成区段,其走向长度为300~500米。在区段内,沿矿体走向划成矿块,走向长度为40~60米,这主要根据上盘围岩稳固性来确定。在矿块内,沿矿体倾向划成高分段和低分段,高、低分段斜长为20~15~10~8.0米,这主要根据矿体厚度及其规则程度,以及矿石爆破性来选定。当采场上端的矿体厚度较大并较规则,以及矿石爆破性较好时,应尽可能增大分段高度;在相反条件下,应相应地减小分段高度。阶段矿柱斜高为8.0~10米。

回采顺序与前法相似。

采切布置:如图 3所不。图中:(1)为天井,(2)为脉内平巷;(3)为放矿漏斗;(4)为分段平巷;(5)为极薄矿体(其厚度沿着逆倾向为0.2~0.8米)。

采场崩矿:采场崩矿与前法相似,不同之点,就是炮孔深度一般根据高、低分段斜长不同,分别选用10~8.0~6.0~4.0~3.0米深的炮孔。

采场运搬和顶板控制与前法相似。

此法优点与前法相似,不同之点,就是此法可以根据矿体倾向、厚度等条件的变化以及矿石爆破性的差异,采取相应的分段高度,以大力降低矿石损失变化、材料消耗和回采成本,并提高劳动生产率。

此法适用条件与前法相似,不同之点,就是遇有矿体厚度等条件沿倾向有所变化时,选用此法为好。

四 阶段分采空场法

阶段分采空场法(如图 4所示)的特点,就是沿矿体倾向划成阶段,并在阶段中间开掘脉内凿岩平巷(4);然后从该平巷向其上下的极薄矿体钻凿深孔,以分采矿体,不采围岩。崩落矿石自行溜入采场下端的放矿漏斗而运出。采后空区,一般不进行支护。

图 4 阶段分采空场法示意图

采场结构:沿矿体倾向划成阶段,其斜长为40~60米。在阶段内,再沿矿体走向划分成矿块,其走向长度为40~60米。

回采顺序:一般应采用多阶段和多矿块同时回采。在阶段回采中,一般沿走向进行回采。

采切布置:如图 4:所示。图中:(1)为天井;(2)为脉内平巷;(3)为放矿漏斗;(4)为中间凿岩平巷;(5)为极薄和薄矿体(其厚度为0.8~1.2米)。

采场崩矿:待中间凿岩平巷开掘后,即可在矿块边介处,另行开掘一条切割小天井;然后从该小天井沿走向逐次钻孔和崩矿。在阶段分采中,先从中间凿岩平巷,向其上下的矿体钻凿深孔,炮孔深度为15~25米,其主要决定于阶段斜长或矿体厚度及其规则程度,以及矿石爆破性等。

其它与前法相似,不同之点,就是此法的采准工程量最小。但是,此法一般只能适用于较厚并很规则以及爆破性较好的矿体。

结语

当前国内矿山对于此类极薄矿体,一般都是广泛应用留矿法,只有少数矿山采用削壁充填法,国外矿山也是如此。从国内外生产矿山的长期实践来看,在此类极薄矿体开采中,主要存在以下问题:一是矿石损失贫化率高;二是材料消耗和回采成本较高;三是劳动生产率和采场生产能力低。因此,继续研究、试验和改进此类极薄矿体采矿方法,大力降低矿石损失贫化,应是当前矿山生产技术中急待研究解决的重要课题。

我们认为,进一步研究探讨和试验应用分采空场法,应是大力降低矿石损失贫化的主要方向,也应是当前此类极薄矿体采矿方法的科研方向。为此,必须深入研究探讨此类极薄矿体的厚度、矿石爆破性及其变化规律,并分别研究、试验和应用“低分段分采空场法”、“高分段分采空场法”、“联合分段分采空场法”和“阶段分采空场法”等,以大力降低矿石损失贫化和材料消耗,以及不断提高劳动生产率和采场生产能力。

此种分采空场法具有以下优点:(1)只回采极薄矿体,不采围岩,可以大力提高出窿矿石品位,降低矿石贫化率;(2)可以节约材料消耗和降低回采费用,以及提高劳动生产率和采场生产能力;(3)只回采极薄矿体,不采围岩,可以促使改变生产矿山现行计算和确定矿体的最低可采品位和最低可采厚度的界限,以进一步增加表内矿量,充分利用地下有限资源。但是,低分段分采空场法的采准工程量较大,因而增力采准费用和采准时间,尚待继续研究解决。