（矿业工程专业论文）六苴矿床深部矿体开采技术研究.pdf

昆明理 ：人学i ：科硕十学位论文摘要 摘要 云南楚雄矿冶股份有限公司2 0 0 2 年末保有 地质储量1 301 9 6 万t ，按现有生产能力仅能维 持正常生产5 6 年，寻找新的资源接替矿点己 迫在眉睫。 小河石门坎矿段系六苴矿一床“刀把”i 期 矿段向南西南东延伸的深部预测矿段。预测矿 段总长度3 50 0 m 、宽16 0 m ，矿体铅垂平均厚度 15 0 m ，体重2 67 t m3 ，矿石量20 9 0 4 万t ，铜平 均品位1 23 ，银平均品位26 9 t ，铜金属量 257119t ，银54 3 5t 。 本文在对六苴矿床深部矿段地质赋存条件 认真细致的分析研究，从采矿方法方案、开拓系 统、经济及社会效益的分析评价，得出了在目前 的经济技术条件下，可以把此矿段的开采作为公 司的可持续发展的接替资源的研究结论，为评价 找矿和勘探工程以及随之而进行的开发工程投 资的风险程度，为投资决策提供理论依据。 关键词：深部矿段； 经济效益； 采矿方法；开拓系统； 社会效益 昆明理t 人学t 程硕十学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t m i n i n g a n d m e t a l l m g y o f c h u x i o n g l i m i t e d c o m p a n y p r o t e c tg e o l o g i c a lr e s e r v e s 13 ，0 1 9 ，6 0 0 so fh a v i n gw i l l i tb e t h ee n d2 0 0 2 ，k e e pn o r m a lp r o d u c t i o n5 6 y e a r sa c c o r d i n gt o e x i s t i n gp r o d u c t i o nc a p a c i t i e s i ti sa l r e a d ye x t r e m e l yu r g e n t t oi o o k e df o rn e wr e s o u r c e st ot a k eo v e ro r e sa n dc l i e k e d r i v e r sl i t t l ec r o s s d l i f t sb a n k sp i e c ed e p a r t m e n ts i xf u l i n g m i n e r a ld e p o s i t ”h a n d ieo fak n i f e ”ip e r i o do r ep e r i o dt ot h e s o u t h e r nw e s t1 i t t l es o u t h e r nt h ee a s te x t e n dp r e d i c ts e c t i o n o r ea t d e p a r t m e n td e e p l y i tp r e d i c t s o r e p i e c e s o ft o t a l l e n g t h 3 5 0 0m e t e ra n dw i d t h1 6 0 m e t e r ，o r eb o d yh a n g d o w nt h i c k n e s s15m e t e ro na v e r a g eb yi e a d ，2 6 7 w e i g h t ， 2 0 ，9 0 4 ，0 0 0 t so fo r e q u a n t i t y ，t h ea v e r a g eg r a d e 1 2 3 o f c o p p e r ，2 6g t s 0 fa v e r a g eg r a d eo fs i l v e r ，2 5 7 11 9t so fm e t a l q u a n t i t yo fc o p p e r ，5 4 3 5t so fs i l v e t t h i st e x tp a s sa tr u l i n gm i n e r a ld e p o s i td a r kd e p a r t m e n t o r e ss ，a tm i n i n gm e t h o d ，o p e nu p ，a n dt h ea n a l y s e so fs o c i a l b e n e f i ta p p r a i s ee c o n o m ys y s t e mh a v ed r a w ni tu n d e rt h e p r e s e n te c o n o m yt e c h n 0 1 0 9 i c a l c o n d i t i o nc a nr e g a r dt h i s e x p l o i t a t i o n o fo r es e c t i o na st h er e s e a r c hc o n c l u s i o no f t a k i n g o v e rr e s o u r c e so fsk ls t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o ft h e c o m p a n y ， o f f e rc er t a i nt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o r d e v e l o p m e n to ft h ec o m p a n y k e yw o r ds ：d e e p d e p a r t m e n to r es e c t i o n ；m i n i n gm e t h o d ； o p e nl i p t h es ys t e m ：e c o n o m i cb e n e f i t s ； s o c i a jb e n e f i t a t g j n q - 人学丁程坝i j 学位论义 昆明理工大学工程硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者躲张专辱 日期：2 0 0 3 年7 月3 0 日 比明理r 人学( 程硕十学位论文第一章文献综述 第一章文献综述 1 1金属矿床深部开采技术研究的意义 随着国民经济持续、稳定、快速的发展，国家对各种金属的 需求量也在不断的增长。然而，在现实中，金属矿产的浅部资源 越采越少，资源丌采不断地在向深部发展，年需求的矿石量缺口 越来越大，矿山的采矿困难重重。大批的金属矿山转入深部采矿。 其开采条件大大恶化，资源供需矛盾突出。目前大型露天矿在逐 年减少，有的已采到临界，面悔关闭或转向地下开采。地下矿山 占矿山总数的9 0 ，其中5 0 年代建成的矿山，有3 5 因储量桔竭 而接近尾声或已闭坑，其余2 5 的矿山，陆续转入深部开采。即 使“六- 五”、“七五”建成投产的矿山，目前虽处于鼎盛时 期，但3 5 年后，也将陆续转入深部开采。红透山铜矿采深已 近9 0 0 m ，冬瓜山铜矿床埋深超过1 0 0 0 m ，现已开始基建，两条超 1 0 0 0 r a 的竖井已形成。深部开采的矿石品位下降，采切工程量急 剧上升，废弃物的处理大幅度增加，采矿工作越来越困难，深部 玎采技术难题急待解决。以铜矿为例，1 9 5 0 年我国铜矿石平均开 采品位为1 8 7 ，而今己下降到o 7 6 ；每生产1 t 铜，平均要开 采l3 0 t 矿石，尾矿量成倍增加：生产1 万t 矿石，一般要掘进 55 0 4 0 0 m 工程，大量掘进的废石，严重影响着矿山的经济效益和 l 下境效益。目前矿山机械化装备的配套性差、装备水平不商，虽 然少数重点矿山基本达到7 0 年代朱、8 0 年代初国外的装备水平， 世绝大部分矿山，仍处在国外5 0 6 0 年代的水平。目1 i l 技术装 杆落后的矿山，大多无力进行技术改造和引进设备，难于改变当 _ 1 f 矿山经济效益差或亏损的局面。为了满足国民经济不断增长的 焉要，我国进入深部丌采的金属矿山将逐年增多，金属矿山必须 比明理r 大学j ：程硕士学位论文第一章文献综述 有新的发展。矿山上不去，冶炼、加工将是“无米之炊”。因此 探讨深部开采的技术将是摆在我们面前的现实问题，对金属矿床 深部丌采技术进行研究具有较大的理论意义和现实意义。 会属矿床深部开采，研究涉及到矿山生产的方方面面，是一 项系统工程研究课题，这项工作的开展将对我国采矿技术进步起 很大的推动作用，其有重大的现? 实瘟义 1 】。 1 2 国外矿山深部开采技术现状与发晨趋势 e 深部开采和地下工程是未来茨展必然趋势。据不完全统计， 国外丌采超千米深的盒属矿山有8 0 多座，其中南非最爹。南非 绝大多数金矿的开采水平都在1 0 0 0m 以下。其中，a n g l o g o l d 有 限公司的西部深水平金矿，采矿深度达3 7 0 0m ；w e s td r i e f o v t e n 金矿，矿体赋存地下6 0 0 m ，并一直延仲至6 0 0 0 m 以下。印度的 科拉尔( k o l a r ) 金矿区，已有3 座金矿采深超2 4 0 0 m ，其中钱皮恩 早夫金矿共开拓1 1 2 个阶段，总深3 2 6 0 n l 。俄罗斯的克里沃罗格 铁矿区，已有捷尔任斯基、基洛夫、共产国际等8 座矿山采准深 发达9 10 m ，丌拓深度到15 7 0 m ，将来要达到2 0 0 0 2 5 0 0m 。另 外，加拿大、美国、澳大利亚的一些有色金属矿山采深亦超过 1 0 0 0r n 。 深井开采势在必行，已是国际矿业的重要研究领域。国外深井 采研究起步较早，最早观察到岩爆是在1 9 0 0 年的印度科拉尔会 耵美国大西洋( a t l a n t i c ) 矿，1 9 0 6 年s 月2 6 日发生了一次较大的 鬈爆，当时估计的地震强度达到了里氏3 6 级。美国密西根工业大 学存有一份l a k es u p e r i or 铜矿发生岩爆的报告( 19 3 9 年出版) 。南 非会矿赋存较深，早在19 0 8 年就成立了专门委员会研究深井岩爆问 题。加拿大于19 2 8 年在安大略( o n t a r i o ) 矿首次出现岩爆，m o r r is o n 于19 4 2 年完成了一份研究报告，至今仍被视为这方面的经典岩爆研 讨报告。 2 昆明理i ：人学i ：料硕十学位沦文第一章文献练述 2 0 世纪8 0 年代以来，深井开采的事故越来越严重。以南非 为倒，在南非深部金矿的开采中，由于地震等事件诱发的岩爆、 岩石冒落，使南非的采矿工业成为最危险的工业之一。一些有深 井开采矿山的国家，如美国、加拿大、澳大利亚、南非、波兰等， 政府、工业部门和研究机构密切配合，集中人力和财力紧密结合 深部开采相关技术丌展基础问题的研究。南非政府、大学与1 业 部门密切配合，从l 9 9 8 年7 月丌始启动了一个“d e e pm i l 3 e ”的 研究计划，耗资约合l 38 0 万美元，旨在解决3 0 0 0 5 0 0 0 m 深度 的会矿安全、经济开采所需解决的一些关键问题，已在南非金矿 深井开采技术上取得了系列创新性成果。加拿大联邦和省政府及 采矿工业部门合作开展了为期1 0 年的两个深井研究计划。在微 震与岩爆的统计预测方面的计算机模型研究，以及针对岩爆潜在 区的支护体系和岩爆危险评估等进行了卓有成效的探讨。美国爱 大荷( i d a h o ) 大学、密西根工业大学及西南研究院就此展开了深 井开采研究，并与美国国防部合作，就岩爆引发的地震信号和天 然地震与核爆信号的差异与辨别进行了研究。砥澳大利亚大学在 深井开采方面也进行了大量工作【2 1 。 南非采盒业目前面临的挑战在于开发地处深部的富矿资源。 为此要克服的主要技术问题包括：地热、岩爆、品位波动以及最 大回采率的需求。克服这些困难并降低总费用又最大限度地利用 资金的首要办法是挖掘高强度采矿的潜力。未来的采矿系统必须 明确相关品位的分前i ，矿脉形态以及辅助作业的可靠性。因此地 表棚矿体内地球物理技术的常规使用相当重要，计划和开采控制 也必须更加准确。 目前采会业中主要的技术发展是更深部的开采，但重要的是 为止深的丌采生产出新的技术设备之前需要这些深部开采技术 被充分证明并在现场操作中进行过试验。尽管目前技术的发展 剥迎接挑战是可行的，但进一步的研究和开发对迅速增加丌采 3 昆明理f 。人学i ：群硕十学位论文第一章文献综述 利润潜力很大。 目前某些技术改进后用于深部矿山是可行的，估计能获得巨火 利润。深度大于3 0 0 0r n 的开采，采用新技术也不存在安全问题。考 虑深度的选择丌采也应进一步提高出矿品位。重要的问题是时间的 即时性和地点的准确性，以保证最大效率。运用电子媒体提高收集、 管理和传送相关数据以及更多尖端计算机软件的运用都至关重要， 无论是矿山规划还是操作控制都保证了这些概念的实施。较好地掌 握地质结构知识和对矿体品位的了解，通。过对地表和矿体地球物理 以及其他可预测技术的广泛运用，对确保这些溉念实施也起到了重 要作用。 在完善的设备中运用集成技术大大减少了劳动力的需求，这对 减少事放。增加工资都很重要。劳动力必须在具备更高的激励和技 能后才能完成预期的生产。更高的报酬和参与相关决策的制定以及 注重管理结构和管理队伍都会进一步增强生产的动力。 尽管能在可接受成本情况下完成开采，但提供合适的开采环境 所需的成本仍是关键之一。然而，在所有采矿领域中要达到此目的 必须研究和发展新技术，而且不断采用目前的新技术3 1 。 1 3 国内矿山深部开采技术现状与发展趋势 我国已探明的煤炭资源量占世界总量的l1 1 ，今后相当长的历 史时期内仍需保证煤炭的高产稳产。我国煤炭资源埋深在10 0 0 m 以 下的为2 9 5 0 0 万亿吨，占煤炭资源总量的5 3 。目的煤矿开采深度 川每年8 12 m 的速度增加，东部矿井正以每10 年10 0 2 5 0 m 的速度 发展预计在未来2 0 年很多煤矿将进入到l0 0 0 m 到l5 0 0 m 的深度。在 j i 国，一批会属矿山近年也己进入深部开采，例如红透山铜矿目前 丌采已进人9 0 0 1lo o m 深度：冬瓜山铜矿现已建成2 条超l 0 0 0 m 竖 井束进行深部 采；弓长岭铁矿设计丌拓深度7 5 0 m ，距地表达 1 0 0 0 m ；央皮沟会矿二道沟坑口矿体延深至 10 5 0 n 1 ；湘西金矿丌 4 昆明理t 火学l 程硕十学位论文第一章文献综述 拓3 8 个中段，垂深超过8 5 0 m 。此外，还有寿王坟铜矿、凡口铅锌 矿、金川镍矿、乳山会矿等许多矿山都将进行深部开采。我国抚顺 胜利矿于19 33 年最早发现岩爆，到目前为止已有2 0 多个矿井有过发 生岩爆的记录。 寿王坟铜矿是国家第一个五年计划重点项目，1 9 57 年4 月投 产。矿山设计服务年限l1 5 年，将远景矿量估计在内为19 年，年 采选能力6 6 万吨。投产后为回收铁、钼，分别于l9 5 9 年和19 7 0 年进行了两次扩建，生产能力提高到35 0 0 3 9 0 0 t d 。至19 9 2 年 底，矿山累计出矿量35 7 7 万t 。年平均生产能力l03 2 万t ，最高年 生产能力达14 2 万t 。上缴利润2 8 0 亿元，是建矿总投资的3 4 倍。 目前，矿山已开拓到下九中段，进入了深部阶段开采，主要矿 体为l84 、4 6 4 、24 、5 6 ”的深部部分，矿量约5 0 0 万t ，铜、铁品位 分别为0 4 l 和3 0 11 。 深部丌拓系统根据矿体赋存条件，上部为0 米以上平硐一 溜井开拓方式，下部为平硐一竖井一盲竖井开拓方式。深部延深开 拓，案经过斜坡道、斜井、混合井等六个方案比较，最后确定采用 双罐笼混合盲竖井开拓方案。该方案工程量及投资较少，与下五阶 段以上已形成的开拓系统衔接合理，较好地利用了上部主竖井延深 所积累的经验。主竖井延深由下三水平延深至下六水平，计1 8 0 m 。 于1 9 7 0 年开始，在不停产的条件下用两年时间建成投产。主竖井施 工采取先下掘主溜井。然后吊罐上掘天井，最后将天井扩帮成为竖 井的施工方法。盲竖井全高2 4 9 m ，直径5 8 m ，采用下掘方式，施 工中成功地解决了涌水、光面爆破、喷浆支护等问题。1 9 8 2 年4 月 施i 二，l9 8 4 年7 月投入使用。目前下六为出矿水平，下七采准，下 八、下九阶段水平为丌拓水平。 深部通风系统该矿原先主要采用东西对角两翼抽出式通 m 。新鲜风流出主平硐、主竖井、辅助竖井进入，东部7 4 、2 7 8 、 西部2 6 4 ，6 6 4 风井抽出。装机容量10 7 0 k w ，总风量18 3 m 3 s 。进人 5 昆明理j 人学i 科硕士学位论文第一章文献综述 深部开采后，西部矿体开采基本结束，旧巷道、采空区漏风严重， 网路复杂，自然风压较大，有效风量率低。为改善通风效果，在l9 85 年至1 9 8 7 年，对原有通风系统进行了节能技术改造。改造的主要内 容是：采取分区通风方式，将原来的两翼抽出中路进风方式，变成 东部区、西部区、深部区。三区各有进、回风系统，匹用3 台k 系 列新型高效风机。经生产实践证明，节能效果明显，年节电达4 7 8 万k w h ，节电率达7 6 6 。下六、下七阶段开拓结束，下六水平 投产后，风量不足的矛盾日益突出，主要原因有：( 1 ) 原通风系 统对深部通风困难估计不足髓着竖井的延深和巷道延长，风量降 低明显，与理论计算不符。( 2 ) 多中段作业漏风严重，存。效风量 率低，经、查证，深部6 1 线主扇有效风量率仅为3 4 7 。( 3 ) 部分 新鲜风流由箕斗井泄出，一旦下六以上3 0 m 的永久顶柱崩落，深部 将与五阶段水平以上近3 0 0 m 高、4 0 万m 3 的大空区接通，通风条件 将更加恶劣。单纯依靠分区通风系统已不能解决深部通风问题，必 须对深部区通风进行二次改造。改造内容包括：( 1 ) 6 1 线现有主 圳为d k 3 5 n 0 17 ，双机总功率为l5 0 k w 。由于风机结构上存在缺 陷，该矿无法开动双机，长期单机运行，风压、风量不足，应更换 风机。考虑致以后形成大空区下作业，下八阶段贯通，应将风机计 算理论风量加大。( 2 ) 加设辅扇，形成多级站通风方式。因深部 区进回风线路过长，将辅扇直接安装于生产阶段，辅助通风，效果 f 叼显。应注意辅扇安装要加固，大爆破时要有密闭保护措施。( 3 ) 采准设计，应重视深部通风的困难性，工程规格要保证。通风是否 介理应给予足够重视。( 4 ) 加强通风管理，该密封的及时牢固地 密闭。疏通回风井巷，调整通风路线。 深部采矿方法 生产初期，该矿采用浅孔留矿法。实践证 1 9 j ，该法适用于开采3 1 0 m 厚，矿石和围岩稳固，界线明显的矿 1 书。对开采上一、上二阶段的富集小矿体是合理的，1 95 7 年投产， 当年产量即达7 9 万t a 。但浅j l 留矿法的缺点是劳动生产率低，生 6 昆明理l ：人学r 榉硕十学位论文第一章文献综述 产技术管理复杂。随着大矿块矿体及采空区老窿周围矿体的出 现，l9 5 8 年试用了平孔落矿的阶段矿房法。该法适合于大中厚矿 体开采，机械化程度提高，采矿效率成倍提高。但在该矿的矿岩 条件下，大块产出率高，损失、贫化较大。19 6 5 年以后，试验采 用了小分段空场法，或称作垂直深孔落矿的阶段矿房法。该采矿 法沿矿块走向划分成矿房和临时矿往，在靠近间柱一侧( 或矿体 肥大部位) 以切割天井、切割平巷为初期空间拉开8 l2 m 宽的切 割槽。矿房与矿柱同时采准设计和施工，分次回采。矿房回采以 后切割槽为补偿空间，侧向挤压爆破或空场爆破沿走向连续推 进，放出纯矿石。矿房回采后，立即崩落一侧的间柱和顶柱。垂 直深孔落矿的阶段矿床法兼有矿房法和崩落法二者之长，便于机 械化作业，生产安全，适应性强f 引。 陕西太白金矿是我国黄金行业在二十地纪9 0 年代崛起的一座大 型黄金采、选冶联合企业。建矿十多年来，有底柱阶段崩落采矿 在太白金矿得到了广泛的应用和推广，为太白金矿带来了巨大的社 会效益和经济效益，不但满足了矿山生产能力6 0 万t a 、日处理矿石 量18 0 0 t a 的要求，而且为我国在开发低品位黄金资源方面取得了宝 ：j ：的经验，也为太白金矿的生存和发展，奠定了坚实基础。近年来 随着开采深度的不断下降、地质品位的降低，原来的采矿方法已不 t q - 适用，因此，寻求更高效率和更商效益的开采技术方案，对矿山 妹讲，就显得更为突出和重要。 矿床开采的技术条件八号矿体一期开采的开拓为平硐溜 井方式，所开采的为1 33 0 、1 2 9 0 、l2 5 0 中段；目前13 3 0 、12 9 0 中段 丌采工作已结束，仅靠1 2 5 0 用中段采供矿石。井下二期采用明竖 j l 歼拓方式，通风系统采用中央进同、两翼抽风；深部拟开采1 2 0 0 ；1l5 0 两个中段。目前采矿方法主要是阶段崩落法，阶段高度为 4 n m ，矿块宽度为l5 m ，矿块垂直走向布黉，底柱高为1 2 m ，凿岩 分段高度为】0 】4 m 。 7 昆明理工人学i ：程硕十学位论文第一章文献综述 深部矿体丌采所面临的问题( 1 ) 矿体形态复杂，分枝 多，厚度变小。根据资料平均厚度不到2 0 m ，局部地段只有3 5 m ， 由于勘探程度较低而必须进行生产探矿加密工程来重新圈定矿 体形态。在地质工作紧张进行的过程中就必须准备采矿作业，采 矿难度随之加大。( 2 ) 地质品位降低。12 5 0 m 以上平均品位为 3 2 9 t ，深部矿体平均地质品位为2 6 9 t ，局部地段更低，这为采 矿方法的选择和矿山生产造成了先天性的困难。( 3 ) 采矿成本 增加。竖井系统的提升、运输、供水、排水等都比平硐开拓增加 了经营费用。( 4 ) 随着投资增加，矿山费用加大，折旧费用增 加。( 5 ) 矿体丌采中还将遇到地压的变化、采矿生产能力与选 冶生产能力相匹配的问题。 采矿方法根据矿体地质条件和丌采技术条件，结合深部丌 采所面临的几大问题，针对k t 8 矿体的深部情况，k t 8 深部矿体为 含瓮角砾岩体，走向长约10 0 0 m ，沿倾斜延伸约1 2 0 m ( 12 5 0 水平以 下、，矿体倾角为6 5o 左右，矿体厚度在4 5 4 m 之间，其中8 m 以上 的l p 厚矿体占矿脉的8 0 以上，从矿块生产能力来看阶段矿房法占 优势；从企业正常发展看，必须寻求既能满足矿山的处理能力，又 能“少损失贫化提高人选品位来取得效益的采矿方法。太白金矿 所jr 采的k t s 矿体深部中段的矿体形态比较复杂，层节理不发育、 倾伯大于6 5 。，矿岩稳固性一段在中稳以上，地质条件已达到分段 矿房法的技术要求：虽然在阶段矿房法回采过程中，矿柱所占比重 较大，回采矿往时损失贫化大，深孔不易控制矿体边界等是应用这 种采矿方法的难点所在，特别是二步回采时上部覆岩的影响，损失 贫化很难控制，但从矿块总的损失贫化来看，较现有阶段崩落法均 有降低；而且阶段矿房法有回采强度大、采矿成本低、劳动生产率 高、通风条件好、作业安全、所采用的设备均为现在矿山都已配备 和平在使用的常规设备等突出优点，并且矿山的采矿技术力量比较 雄厚，能够达到阶段矿房法施工的要求。因此，推广阶段矿房法代 8 昆明理i ：大学工程硕士学位论文 第一章文献综述 替原有阶段崩落法，进行深部矿体开采是可行的。在原有采矿方法 施工中，对于薄矿脉已采用钱孔留矿法进行麓工，不但地质条件满 足，而且工人已完全掌握施工要点，并总结了定的经验，进行施 工已不存在问题。为此，在对k t 8 矿体深部中段的开采过程中，8 m 以上的中厚矿体应用分段凿岩的阶段矿房法为主，8 m 以上的薄矿 体辅以浅孔留矿法进行施工是完全可行的【5 1 。 目前，对深部矿体进行开采已摆到议事i 三f 程上来了，但我国对 深部资源开采的相关研究开展较晚，尚面临着许多问题。深部开采 技术和经验还是一片空白，用浅部开采条件下的地质作用特征和矿 压显现规律来推断深部丌采地质状况，无疑远远不够且蕴含着极大 的风险。因此，对深部高应力条件下的资源开采与地下工程进行统 一的、三维的、系统的、全面的多元研究，以揭示其中的一系列基 本科学问题，构筑我国在深部高应力条件下资源开采的相关的基础 理论和地下工程技术体系，显得尤为重要。 我国是发展中国家，正处于国民经济高速持续发展时期，依靠 国外的能源保障和矿产资源的持续供应是不可想象的。因此，深部 资源的开发和利用不仅是必然的世界性的发展趋势，丽且将成为2 l 世纪我国最经济、最有效的能源和矿产资源保障措施。要改变原有 以向自然索取为唯一目标陈旧思维定势，建立索取资源。保护环境、 防治灾害、以人为本的全新理念，创新性地加强并及早开展基础科 学川题、技术方法应用的多方位研究。 9 昆明理i ：人学l 程硕士学位沦文第二章矿山生产现状 第二章矿山生产现状 2 1概述 云南楚雄矿冶脞份公司( 以下简称“楚雄矿冶”) 属国有大i i 型采选联合企业，为云南铜业( 集团) 公司的骨干企业，也是楚 雄州i f ：j - 利税大户。公司堋有固定资产原值2 0 8 8 亿元，职工4 0 6 0 人，年生产精矿含铜l3 0 0 0 多吨，占整个楚雄地区铜金属生产能 力的8 0 以上，年j 缴国家利税14 0 0 多万元，为4 0 0 0 多人提供 着持续的就业岗位，曾为带动大姚县和楚雄州的地方经济发挥了 极其重要的作用。 经十年的地质蝴探，查明大姚矿区东起永仁县宜就，西止大 姚县石羊，南沿大姚县龙街，北至永仁县团山。东西宽45 k m ， 南北长8 5k m ，矿区面积共3 8 2 5k m 2 。地理座标北纬2 5 。4 0 2 6 。l8 ；东经10 l 。6 1 0 1 。3 0 。矿区有公路经大姚县城、 南华和楚雄直通昆明，公路里程3 2 8k m ；矿区距大姚县城4 5 k m ， 成比铁路沿东侧经元谋往北至成都。距成昆铁路黄瓜园车站 l7 7k 1 1 1 ；西南面“广大”铁路通昆明和大理，矿区各矿点均有公 路利通，交通便利( 如图2 + 1 所示) 。1 7 】 矿区海拔l8 0 0 - n 2 3 0 0 m ，属中高原地区，其地形为北高南 低，最高处笔架山2 4 3 0 m ，最低处六苴河18 1 0 m ，比高6 2 0 m ， 地形玻陡，切割较深，气候属温暖半潮湿型。年降雨量1 0 7 l f i l m ， 多集中在6 7 月占匀：总量的7 3 ，年蒸发量17 6 0 m m - 以3 6 月灶度最大，年j r 均1 。i 温15 3 ，最高3 1 4 ，最低一6 5 。c ， 年17 均相对湿度约7 0 ，9 、1 0 月最高( 8 4 ) ，3 月最低( 4 9 ) 。 流经矿区的河流主要是六苴河，六苴河流向大至向东，最后 注入盒沙江支流一一蚺蛉河，i 流量受季节控制，变化极大。六 苴河枯季流量仅为0 1m3 s ，洪水流量擐大5 7m 3 s 以上。 1 n 比明理1 人学l 穆硕十学位沦文第二章矿山生产现状 矿区常年主导风向为南西，南西西风，地震烈度7 级。 本区劳动力充足，主要农作物为稻米、玉米及小麦，经济作 物以烤烟油菜为主，居民彝族屠多，属典型的少数民族贫困山区。 楚雄矿冶目前所开采的六苴矿床于1 9 58 年勘探，1 9 7 2 年补 勘结束，是滇中铜矿储量最大、品位较高、可选性好、矿化均匀 稳定、开发条件最好的矿点。六苴矿床发现于19 5 7 ，经西南有色 地质勘探公司3 0 9 、3 1 6 、3 0 4 队进行普查勘探工作，19 6 6 年6 月提交大姚铜蹿。区六苴矿床地质勘探报告，1 9 7 4 年9 月又提 交了大姚铜矿区补充勘探报告，累计探明储量3 6 8 万t 。【7 】 原设计全矿由氧化矿采选厂和硫化矿采选厂组成，大姚矿区 六苴矿床按矿石性质分为上部氧化矿( 18 7 5 中段以上四个中段) 和 下部硫化矿。氧化矿坑口及大仓氧化矿选厂于19 7 6 年5 月建成 投产，其设计建设规模为1 5 0 0 t d 。19 7 9 年9 月下部硫化矿开采 及小仓硫化矿选厂相继建成投产，其设计建设规模为3 0 0 0 t d ， 矿山总设计能力为4 5 0 0 t d 。 随着生产的发展，氧化矿坑e l 四个中段于1 9 9 2 年回采结束， l9 9 7 年6 月生产能力消失，现只进行残矿回收，氧化矿选厂也随 湿法冶金工艺的成熟改为电积铜厂进行靠近地表的高氧化矿石 和氧化矿坑口的残矿生产。 硫化矿矿段于19 8 0 年投产，现生产中段为六苴矿段九、十 两中段，其它中段均己回采结束，“刀把”i i 期于2 0 0 1 年8 月投 产。生产规模已达3 0 0 0 t d ，开拓控制最低标高l5 0 0 m 。硫化矿坑 口钱止19 9 9 年底，五八中段、十一、十二中段全部回采结束， 日j l 的生产区段集中在九、十中段和“刀把”i 期矿段。现硫化 r 产区段的生产能力状况为九中段4 8 5 5 万t a ，十中段15 万 t 一“刀拒! ”i 翔15 万t a 。 比明理l ：人学i ，程硕十学 口论文第一，章矿山生产现状 图2 1六苴矿区交通位置图 昆明理i 人学i + 程硕：l 学位论文第二章矿山生产现状 凹地苴矿床是楚雄矿冶丌采的另一主要矿床，该矿床于l9 9 7 年7 月建成投产，生产能力为8 0 0 t d ，凹地苴矿床北部卜段预计 2 0 0 4 年回采结束，北部下段预计2 0 0 6 年回采结束，现f 计划 采凹地苴矿床南部井阳，设计生产能力为l3 6 4 t d 。 楚雄矿冶2 0 0 2 年术保有地质储量13 0 1 9 6 万t ，品位ll3 ， 会属1 4 7 6 53 t ；其中六苴矿床8 17 8 l 万t ，品位1 2 0 ，金属 9 8 12 4 t ( 其中：17 2 0 上段保有3 2 5 0 9 万t ，“刀把i i 期”保有183 78 万t ，“刀把i i i 期”保有3 0 8 9 4 万t ) ；凹地苴矿床4 8 4 15 万t ，品 位1 0 2 ，金属4 9 5 2 9 t 。上述保有地质储量仅能维持f 常生产5 6 年，寻找新的资源接替矿点已迫在眉睫。 经过2 7 年的矿山生产和建设，除建有完善的采选生产系统 外，还建成了完善的尾矿、供电、供水、机汽修、炸药厂、尘活 福利等综合设施。 2 2 矿山地质特征 大姚铜矿区是滇中砂岩铜矿矿化条件最好，地质勘探和研究 程度较高的矿化集中区，矿区累计探明凹地苴矿床、六苴矿床、 落及本乍岩子口矿床及一些矿点，探获铜金属储量5 2 6 万t ， 楚雄矿冶丌采的为规模较大的六苴矿床和凹地苴矿床。 六苴矿床位于滇中红色笳地北部大雪山背斜的倾没端，是滇 中阿的探明的规模最大的一个砂岩铜矿床，矿体赋存于六苴下亚 段溅紫交互带浅色长石石英砂岩中，矿体西侧为六苴下亚段紫色 长。j 石英砂岩、砂质泥岩，东侧为浅色黄铁矿带。矿体顶板为六 苴巾皿段紫色砂质泥岩，底板为普昌河组的紫红色泥岩。矿体从 地；露头以单斜岩层向西南方向侧伏，矿体长度大于宽度，其长 短轴之比达30 倍以上，沿短轴方向中间厚、两侧薄，沿长轴方 向总的是北部宽厚、向南及南西逐渐变薄、变窄。即露头至延伸 17 00 m ，矿体宽3 0 0 4 0 0 m ，最大厚度3 6 m ，向南突然收缩延伸 1 3 比明理t 人学i ? 氍硕十学能论文第二章矿山生产现状 至30 0 0 m 的136 4 7 孔，矿体宽仅 据地质规律预测卸。体将向南东方 16 0 2 0 0 n q ，晟大厚度2 2 1 1 3 。根 向侧伏与石门坎相连接，矿床累 讨1 探明铜盒属储量3 6 8 万t ，铜品位1 3 4 ，伴生银7 6 1 t ，银品 位2 5 4 7 9 t 。含矿岩层走向为n n w 向，倾角为l0 2 0 。，部分 地段受断层及褶皱影响走向及倾向发生变化，倾角变陡至4 0 8 0 。，总体呈单斜构造产出，由于受区域地质构造影响，在单斜 上又发育次一、二级的褶皱。矿床北部f 上部) 主要为n n w 向的 小型平缓背向斜发育，南部由于受区域上火箭山背斜影响，小型 背向斜转为s s w 向，形成一弯曲的弧形构造，区内发克两组主 要断层，均为成矿后构造，第一组走向为n w w e w ，倾向n e 或s w ，倾角一般大于7 0 。，是组陡倾角度张性为主的f 断层 或平移断层( 形成时期缴晚) ；第二组为走向n n w s n 向断裂，倾 角般小于4 5 。，是一组低角度的压扭性断层，对矿体顶底板破 坏较大，形成时问较早。矿区地形切割强烈，冲沟发育，相对高 差大于5 0 0 m ，区内地表水主要为六募河、苍莆塘沟及小河，属 季卜陆河流，流量变化较大，大气降水以地表径流为主，渗入水 量4 、大，由于地层的含水性受岩性控制，地质构造属单斜向流斜 地，隔水层相间产出，地下水的特点是水压大、流量小、衰减快， 水文地质条件属简单型，含水层的赋水性相对较弱，补给条件差 ( 如【司2 2 所示) 。 r r l 地苴矿床位于六苴矿床之北1 4 5 k m ，矿体赋存于凹地苴 下亚段浅紫过渡带的浅色砂岩中，地表矿带出露在1 9 2 24 勘探 线之恻，长55 0 m ，为矿带的短轴出露，深部探明矿带由北向南 延伸 ：4 7 0 0 m ，宽5 0 6 0 0 m ，面积约1 8 k m2 ，矿体长轴方向拐 弯较0 ，短轴变化较大，矿体平面形态似飘带，具有南北两端宽 昆明理i 。人。i 群硕f “学位论文 第二章矿山生产现状 以i 、l i 号两个矿群为主，i 号矿群占总储量的4 0 25 ，丰要 分竹j 于南部；i i 号矿群占总储量的5 238 ，丰要分布于北部： 矿床于1 988 年进行可行性研究和设计，9 0 年丌始施工，9 7 年7 月建成投产，开拓运输系统通过1 8 35 主运输甲硐与六苴矿床的 箕斗竖井相连。 图2 2六苴矿床地质图 比明理i 人学 ：程硕十学位论文 第二章矿山生产现状 2 3生产开拓系统 2 3 1 开拓方式 六苴矿床采用平硐斜井一箕斗竖井联合丌拓方式。氧化矿 用平硐一溜井联合开拓：六苴矿床1 7 2 0 m 标高以上为箕斗竖井一 盲。辅助斜井一溜井一组合石门丌拓：“刀把1 1 期”f l7 2 0 m 15 0 0 m 标高1 为盲箕斗斜井及辅助斜井开拓。 氧、硫化矿共用1 9 4 0 丫v i 平坑采矿工业场地，人员、材料、 设备均由丫口平坑进出。硫化矿于井罔中央沿矿体底盘开拓的 l8 、2 4 盲斜井，沟通十一个中段，2 ”辅助斜井提升人员1 ”斜井提 升设备、材料和掘进废石。废石提升至】9 4 0 中段，通过废石平 坑运至废石场，现在大部分废石都由充填顶沿充填采空区。此外， 还丌拓了北部3 “充填、回风斜井和南部回风斜井，北部4 4 回风斜 井改作下段进风用。14 斜井倾角1 9 0 ，斜长6 7 5 m 2 ”斜井倾角l9 0 ， 糸：i l 乇6 7 5 m ( 血口图2 3 所示) 。t 7 1 “刀把i i 期”在矿体东西两侧布嚣两条斜井进行开拓，58 辅 助斜井提升人员、材料、设备，并用2 5 m 3 侧卸式矿车提升废石， 6 。填斗斜井用3 8 m 3 箕斗专门提升矿石。各中段用平巷和小溜井 同斜井相连接。54 辅助斜井倾角2 5 。，斜长7 0 5 m 。6 “箕斗斜井倾 角2 5 0 ，制长7 2 6 m ( 如图2 4 所示) 。 2 j 2 中段划分及回采顺序 由于矿体倾角较缓，采场用5 5 k w 电耙沿倾斜耙矿，并合理 训剂丌拓工程量与采场耙距的相互关系。氧化矿中段高度确定为 15 m ，硫化矿中段高度确定为15 3 0 m ，“刀把i i 期”中段高度 确定为2 5 3 0n 1 。六苴矿床氧化矿分四个中段，即19 4 0 、j9 2 5 、 19 10 、18 7 5 中段f1 4 中段) 。硫化矿赋存于173 0 18 9 0 m 标高， 分为7 个中段，即18 45 、18 2 5 、 中段( 5 11 中段) 。“刀把i i 期” 18 0 5 、17 8 5 、l 7 6 5 、1 7 4 5 、l7 2 0 分为十个中段，即17 0 0 、l6 7 5 、 1 6 昆明理l + 人学r 程硕十学位论文第二章矿山生产现状 16 6 5 、16 35 、16 10 、1588 、15 6 0 正、15 6 0 负、l5 3 0 、15 0 0 中段。 硫化矿矿岩稳固，设计采用空场采矿嗣后尾砂一次充填的 采矿方案，为减少中间矿柱损失，简化采矿工艺，为回采巾段 创造较好的运输条件，沿倾斜采用自f 而上的反向回采顺序， 并划分为上、下两段开采。丽期回采上段5 8 中段，后期回 采9 11 中段。沿走向回采顺序为“双、单、双”问隔式回采， 两个中段同时作业，下中段超前回采。生产时改为南中两刀 “双、双”跳采。 2 3 3 提升运输系统 矿石提升运输：17 2 0 m 标高以上各中段的矿石均溜放至 17 2 0 m 中段，再用10 t 电机车牵引2 5 m3 侧卸式矿石列车运至箕 斗竖井旁，卸入溜井，经计量装载漏斗装入3 6 m 3 竖井箕斗提升 至地表( 地表硫化矿受矿标高为19 7 0 5 m ) ，卸入硫化矿选厂原矿 仓。竖井提升高度3 2 0 m ，服务高度25 0 m ，直径4 5 m 。1 7 2 0 m 平 巷运输距离2 4 0 0 m 。【7 】 “刀把j i 期”( 标高17 2 0 m l5 0 0 m ) 的矿石从各中段平巷经 矿石溜井卸入6 “箕斗斜井的3 8 m 3 箕斗内，再提升至17 4 0 m 斜井 卸矿硐室，通过溜矿井装入l7 2 0 m 平巷的矿石列车，经1 7 2 0 m j l j 巷和箕斗竖井运输提升至地表。 辅助提升运输：人员、设备材料通过l9 4 0 m 平巷、2