（矿业工程专业论文）f17以东矿体开采技术综合研究.pdf

昆明理工大学工程硕士论文摘要 摘要 本文围绕f ，以东矿山建设及开采技术问题，主要运用对比法、类比法、图 表法及经济分析法，对采矿方法、开拓采准系统、基建计划网络、生产规模等问 题进行综合研究，解决了矿山建设、开采设计、基建施工以及采矿生产中的许多 技术问题。针对该矿山的初步设计中不符合“提速建矿”要求的有关技术问题， 进行了深入的分析，提出许多方案并进行对比论证。通过研究确定：该矿山的建 设方案为分前、后两期建设；采用下向六角形高进路无轨设备采矿高浓度细砂胶 结充填料浆管道自流输送充填采矿法；采用下盘开拓系统和下盘采准方案；采用 基建工程施工计划网络优化方案使工期缩短1 年；矿山最优的生产规模为9 5 万 吨年。本文提出了矿山长期稳产高产需要研究解决的问题，对该矿山生产具有 一定的指导作用；同时，研究方法和研究结果对其它矿山的设计、建设具有一定 的借鉴意义。 关键词：采矿方法；开拓系统；基建计划网络优化：生产规模；对比法： 提前投产 f _ 己明理工大学工程硕士论文摘要 t h ep a p e rm a k e sa c o m p r e h e n s i v ei n v e s t i g a t i o nf o r t h ep r o b l e mo fm i n i n g m e t h o d s ，t h es y s t e mo fo p e n i n gu p ，t h ec a p i t a lc o n s t r u c t i o np l a nn e t w o r k , p r o d u c t i o n s c a l ee t ci nt h ec a s tm i n eo ff 1 7 ，w h i c hs o h i t c sm a n yt e c h n i q u ep r o b l e m si nt h em i n e d e v e l o p m e n t , m i n i n gd e s i g n ，c a p i t a lc o n s t r u c t i o nw o r k i n ga n dm i n i n gp r o d u a i o nb y a p p l y i n gt oc o n t r a s t sm e t h o d ，a n m o 醇s mm e t h o d ，c h a r mm e t h o da n de c o n o m i c a n a l y s i sm e t h o d a n a l y z i n gt h er e l e v a n tp r o b l e m st h a td on o tm a t c hw i t ht h ed e m a n d o f a c o c l e r a t i n gt h em i n ed e v e l o p m e n t ”，t h ep a p e rm a l ( e ss e v e r a lp l a n s t h r o - g h c o n t r a s t i n ga n da n a l y z i n gt h es e 、，e r a lp l a n s ，a tl a s tt h ep a p e rp r o 、r i d a st h eb e s tp l a na s f o l l o w i n g ：m i n ed e v e l o p m e n t d i v i d e st w o s t a g e s “s s t a g e a n ds e c o n d s t a g e ；a d o p t i n gt h eu n d e ra n dc o n s o l i d a t e d 姐lm e t h o dw i t hh e x a g o nn o o r b i t c q u i p m e m sa n da u t o f l o w e dp i p e st r a n s p o n i n gh i g hd e n s i t yt h i ns a n ds t a b i l i z e df i l l ； a d o p t i n gt h ep l a no f t h ef u o t w a l l lo p e n i n gu ps y s t e ma n dt h ef o o t w a l ld e v e l o p m e n t ； s h o r t e nt h et i m eo fm i n ec o n s t r u c t i o nf o ro n ey e a rb yu s i n gt h en e t w o r ko p t i m i z i n g p l a n ；t h eo p t i m a lp r o d u c t i o ns c a l ei s9 g r n i l l i o nt o np e ry e a r p u t t i n gf o r w a r dt h e p r o b l e m st h a ti su r g et ob ed e a lw i t hf o rt h ed e m a n do ft h em i n el o n g - t e r ms t a b l eh i g h p r o d u c t i o ni ss i g n i f i c a n tf o rt h em i n ep r o d u c t a tt h es a m et i m et h em e t h o d sa n d r e s u l t su s i n gi nt h i sp a p e r8 1 0h e l p f u lf o rt h eo t h e rm i n e m ld e s i g n sa n d d e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：m i n e r a lm e t h o d ，o p e n i n gu ps y s t e m ，p r o d u c t i o ns c a l e ，c o n t r a s t m e t h n dp m d l l 慢i na d v a n c c l l 昆明理工大学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( 或 我个人) 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已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。 学位论文作者签名：王小辜 日期：2 岁年i 月，d 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守) 导师签名：丝圣! 丝论文作者签名：至! 二叠 昆明理工大学工程硕士学位论文 第一章课题研究的日的 第一章课题研究的目的 1 1 研究的意义 f 。，以东矿山是公司在实施资源控制战略，巩固自有矿山基础性地位，加快 自有矿山建设的过程中，提出并开始建设的第一个矿山。f 。，以东矿山能否如期 建成。投产后矿山能否达到预期的技术经跻指标，能否实现其经济效益和社会效 益，事关金川集团有限公司战略目标的实现，将对金川集团有限公司的发展前景 产生深远的影响。 f ，以东矿山既是金川矿山该扩建工程的重要组成部分，又是一个相对独立 的矿山，作为金川集团公司确定的“十五”期闯矿山重点技术改造项目。它的 前期科研、初步设计、建设方案、建设工期、开采技术等都被公司领导和工程技 术人员所关注。毫无疑问，f 。t 以东矿山建设的全过程，是一项复杂的系统工程。 通过f 。，以东矿山开采技术问题的综合研究，解决矿山建设各个时期的技术和管 理难题，既为矿山建设提供理论指导，又能为矿山稳定生产和生产规模最优化提 供技术支持。 1 2 研究的现状 1 9 9 8 年7 月，由北京有色冶金设计研究总院所做的“金川有色金属公司矿 山改扩建工程可行性研究报告”通过国家有色金属工业局主持的审查会评审专 家评审意见中关于f ，以东矿山的内容有：( 1 ) 金川矿山改扩建工程，原因之一 是原有矿山( 龙首矿) 经3 0 余年开采，2 0 0 1 年后将减产消失需要接替。( 2 ) 金 川矿山资源丰富，矿床赋存稳定，矿山储量可靠且品位高，有价金属种类多。由 于目前形成的采、选、冶和贵金属生产能力和达到的回收技术水平，均己达到或 接近世界同类企业的先进水平，实施矿山改扩建工程是适时的。( 3 ) 肯定了延伸 东主井和新建4 6 行副井的设计思想，这将充分利用现有的提升、运输、通风和 充填设施非常有利于节约投资( 4 ) 该工程采用总量效益和增量效益进行技术 经济分析和评价是可行的。鉴于目前镍市场价格已跌入低谷，而工程效益的发挥 在五年以后。因而所选的一些计算指标是可以的。该工程具有很好的经济效益和 社会效益。 1 9 9 9 年3 月，金川有色金属公司根据1 9 9 9 年2 月2 5 日召开的“加快矿山 昆晴理工大学工程硕士学位论文第一章课题研究的目的 改扩建工程建设的会议纪要”精神，委托北京有色冶金设计研究总院进行金川矿 山改扩建工程的初步设计工作。2 0 0 1 年7 月，北京有色冶金设计研究总院完成 了金川有色金属公司矿山改扩建工程初步设计书。 金川有色金属公司矿山改扩建工程初步设计在满足生产的前提下尽量节省 建设投资，认真吸取了二期矿山设计、建设、生产中的经验教训，结合金川生产 实际和施工现场情况，对一些技术阔题进行了专题研究，加强了设计单位和建设 单位的设计结合工作，优化设计方案，并与可行性研究报告的基本原则很好衔接。 金川有色金属公司矿山改扩建工程初步设计书中，对矿山开采方案和建 设规模、基建工程量和基建进度计划、采矿方法和采矿进度计划、开拓系统和井 巷工程、技术经济和投资效益等进行了详细分析和论证，确定了合理的设计方案。 然而。随着国际国内镍市场形式的变化，金川集团公司发展战略逐步调整， 发展目标多次更改；f 。，以东矿山建设的背景和前提条件发生了变化，金川集团 公司对f 。以东矿山建设提出了更高要求，初步设计的一些内容需要重新进行 研究和确定。金川集团公司近年来确定的发展战略及发展目标概述如下： ( 1 ) 2 0 0 1 年2 月1 5 日，金川集团公司总经理李永军在公司五届十次职代 会上，提出了金川集团公司“十五”计划和发展目标，即：抓住全球性经济结构 调整和国家西部大开发的机遇。瞄准国际先进水平。按照进一步扩大经济总量 提高经济增长质量的指导思想和把“镍的文章做深，铜的文章做大，钴的文章做 强稀有贵金属的文章做精，无机化工的文章傲活”的工作思路，加快科技进步， 通过工艺创新、指标优化应用技术研究、产品开发和人才培养，推进产品结构 调整，提高矿产资源综合利用的深度和产品的科技含量，充分发挥公司作为国家 骨干企业和镍、钻及贵金属中心企业的作用依托自身和国内外镍、铜、钴及贵 金属资源把公司做大做强。提出了要制定好、实施好资源控制战略，要坚持“在 保护中开发，在开发中保护”的原则，加强矿产资源的管理，加快矿山建设。 金川公司2 0 0 2 年生产经营计划中明确了公司对f ，以东矿山建设的总体要 求，即：f t 以东矿山2 0 0 4 年底基本建成投入生产，2 0 0 5 年形成一定的生产能力。 意味着，f 。，以东矿山要比原设计建设工期提前一年建成投产。 ( 2 ) 2 0 0 2 年8 月7 日，金川公司七次党代会报告中提出：加快实施“十五” 计划，提前两年完成“十五”计划。确定了“十一五”计划的总目标：做好“五 篇文章”。使有色金属总量达到3 0 万吨以上，工业总产值达到8 5 亿元，主业销 售收入超过8 0 亿元，利税达到1 5 亿元以上；实现股份公司的上市：职工人均年 收入超过2 5 万元；在兰州建设以金川科技园、金川工业园为核心的科技型新企 昆明理工大学工程硕士学位论文 第一章课题研究的目的 业。把公司建成具有国际竞争力的大型企业集团。 ( 3 ) 2 0 0 3 年8 月6 日，金川公司六届一次职代会确定了公司发展战略和2 0 0 6 年的发展目标，提出了“十一五”设想。 金n 公司发展战略；依靠科技进步，立足全球发展，实施国际化经营。具体 来讲，就是实施以矿产资源为主的资源控制战略；以发展有色金属和原料化工为 主业方向的企业定位战略；以做好镍、铜、钴、贵金属和原料化工“五篇文章” 为主要内容的产品战略：以具有国际国内先进水平和自主知识产权为目标的核心 技术战略；以公司发展要与资源、环境相协调韵环境保护战略；以一业为主、相 关产业共同发展的可持续发展战略；以“出资者满意，员工幸福”为核心的企业 文化战略。 2 0 0 6 年发展目标：以“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实党的十 六大精神和省委、省政府“工业强省”的战略部署，坚持依靠科技进步，立足国 内国外两种资源，面向国内国外两个市场，全面做好镍、铜、钴、贵金属和原料 化工产品五篇文章，进一步壮大主业，加快相关产业的发展，提高经济增长质量， 到2 0 0 6 年，使公司镍、铜、钴、贵金属、化工等主要产品年生产能力分别达到 1 0 万吨、2 5 万吨、4 0 0 0 吨、4 0 0 0 公斤和1 2 0 万吨，资产总额超过1 0 0 亿元，营 业收入超过1 0 0 亿元，利税1 5 亿元，把公司建设成为有色金属和原料化工大型 企业集团。 金川公司“十一五”设想：在实现2 0 0 6 年目标基础上，再用5 年左右的时 间，力争实现营业收入的再翻番，达到2 0 0 亿，利税总额达到2 0 亿元，将公司 初步建成集科、工、贸为一体跨国经营的大型企业集团。 公司提出围绕2 0 0 6 年发展目标，要重点抓好加大资源控制战略的实旌力度、 加快实施重点工程建设项目等工作。加大资源控制战略的实施力度，具体内容包 括：加快自有矿山建设，确保矿山的持续发展，发挥其在资源控制战略中的基 础性作用，加强地质找矿积生产探矿工作。 锚定有竞争力钓原料采购策略，迸 一步提高国内金属原料的采购量。加快推进国外资源合作项目。拓宽原料来源。 公司六届一次职代会报告中要求：抓好f 。以东矿山项目建设。确保2 0 0 5 年出矿达到设计能力的8 0 。 ( 4 ) 2 0 0 4 年2 月2 6 日，金川六届二次职代会确定了2 0 0 4 年主要生产经营 指标：有色金属总量2 0 万吨，化工产品总量6 6 万吨。工业总产值5 0 6 亿元， 营业收入9 0 亿元；利税1 5 亿元。矿山出矿总量5 0 0 万吨。 要求f ，以东矿山建设项目在2 0 0 4 年7 月底建成投产。 昆明理工大学工程硕士学位论文第一章课题研究的目的 随着金川集团公司发展战略的确定和发展目标的不断提高，公司对f ，以东 矿山建设项目的要求越来越高。需要进行f 。，以东开采技术的练合研究并把研究 成果应用在基建和生产中，为设计提供技术支持。研究内容包括：采矿方法研究， 开拓采准系统优化研究，基建网络计划优化研究，最优的生产规模研究等。 1 ，3 研究目的和研究方法 1 3 1 采矿方法研究目的和方法 多年生产实践证明，下向六角形高迸路无轨设备采矿高浓度细砂胶结充填料 浆管道自溜输送充填采矿法( 以下简称下向机械化六角形高进路充填法) 和下向 水平分层机械化盘区高浓度细砂胶结充填料浆管道自溜输送充填采矿法( 以下简 称下向机械化盘区充填法) 是适合金川矿区工程地质条件、能够很好控制矿山地 压、应用较为成功的两种主要采矿方法。 两种采矿方法在实际生产中具有各自的优缺点。下向机械化盘区充填法主要 优点是：采场安全性好，采矿效率高，劳动强度小，回采施工灵活。实际生产中 存在的主要问题是：充填溢流造成采场泥水污染严重：采准巷道断面大( 巷道净 断面为m5 m 2 ) ，掘进和支护费用高；采矿成本较高( 约1 5 0 元吨) ；基建采准 量大，巷道维护困难。下向六角形高进路充填法能够从根本上解决采场泥水污染 问飚；采用小型采矿设备( 如2 m 2 铲运机) ，所需巷道断面小( 巷遒净断面1 0 0 9 m 2 ) 。 基建采准量少，巷道维护容易；采空区充填体星蜂窝状镶嵌结构，提高了采场的 稳定性，能有效控制地应力；采矿成本较低( 约1 2 5 元吨) 。 f t t 以东初步设计的采矿方法是下肉机械化盘区胶结充填法。该方法是否为 最优的采矿方法? 能否满足f t 以东的开采技术条件、开拓方式、基建工期要求 等条件? 通过采矿方法研究确定技术可行、经济合理、适用性强经济技术指标最 优的采矿方法和采矿工艺。 采用类比法进行研究。 1 3 2 开拓系统优化研究目的和方法 l 、“以东矿山属金川矿山改扩建工程的一个子项，无论矿体赋存位置、井下 工程和地表工业场地布置相对独立而又相互联系。矿山开拓系统显得较为复杂， 进行开拓系统优化研究，综合分析已有工程的可靠性和新增工程的合理性，在控 制基建工程量和投资的前提下，形成最优的开拓采准系统，有承于缩短基建工期、 减少资金投入，达到矿山生产持续高产稳产的预期效果。 采用对比法及计算机辅助设计( c a d ) 的方法进行研究。 4 昆明理工大学工程硕士学位性主 第一章谋题研究的目的 1 3 3 基建网络计划优化研究目的和方法 矿山基建工程的进度控制是矿山项目建设中与质量控制、投资控制并列的三 大目标之一。如果工程进度加快，工期提前完成。尽早投入使用，就可以提高投 资效益。特别对一些投资较大的工程，确保进度目标的实现往往对经济效益产 生很大影响。矿山提前投产意味着缩短基建工期、提前完成基建任务、提前进行 生产，或者在基建工程收尾阶段就开始生产。提前投产可以实现早出矿、早见效， 减少了矿山建设的还贷期，有利于增强企业的经济效益。提前投产缩短了基建 期和达产期，有利于矿山在短期内形成生产规模、实现生产能力的最优化。 编制基建网络计划是实现矿山建设项目进度控制的主要内容，基建网络计划 的合理性决定着进度目标和建设工期的实现。因此，对基建进度网络计划的优化， 可以实现矿山建设项目的按期或提前完成。 金川集团公司发展步伐的加快，实施资源控制战略力度的加强，对f 。，以东 矿山建设项目提出了更高要求，尤其是对建设工期的要求更为迫切，基建进度网 络计划的优化使公司的要求成为可能。 采用图表及网络分析的方法进行研究。 1 3 4 矿山生产规模研究目的和方法 我国许多有色地下矿山长期达不到设计能力，这是由许多因素构成的一个综 合差距。矿山生产能力达不蓟最优化势必严重影响企业的经济效益。另一方面 扩大生产规模必须有技术措旌作保证，主要是采用先进的、高效的采矿方法和掘 进方法，以及较大型的设备，实现高度机械化和适度自动化，因而也就有较高的 井下工人劳动生产率，同时还必须实行科学的管理。矿山规模合理的设计矿山 生产能力的最优化，消除与发达国家矿t l j 削j 综合差距，提高企业的经济效益，是 矿山设计和建设的一项重要课题。因此，在矿山的开采技术综合研究、系统优化 的基础上，研究确定最优的生产规模意义重大。 采用类比法和数学计算的方法研究。 采用类比法和数学计算的方法研究。 昆明理工大学工程硕士学位论文 第二章矿山生产及建设现状 第二章矿山生产及建设现状 2 1 金川矿山开采现状 金川集团有限公司位于中国西部河西走廊的工业城市一一甘肃省金昌市，矿 区地势比较平埂，海拔高度为1 5 0 0 米至i 8 0 0 米，属温带大陆性气候。南距欧亚 大陆桥一兰新铁路线2 2 公里，厂区铁路与之楣连，铁路、公路运输便秘。 金川集团有限公司( 简称金川公司) 是采、选、冶、化配套的大型有色冶金、 化工联食企业，生产镍、铜、钴、稀有费金属和硫酸、烧碱、液氯、盐酸、亚硫 酸钠等化工产品以及有色金属深加工产品，镍和铂族金属产量占中国的9 0 以 上，是中国最大的镍铭生产基地，被誉为中冒钓“镊都”。 金川镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化铜镍矿床之一，发现于1 9 5 8 年，集中分布在龙首山下长6 。5 公里、宽5 0 0 米的范围内。已探暖的矿石储量为 5 2 亿吨，镍金属储量5 5 0 万吨，列世界同类矿床第三位，铜金属储量3 4 3 万吨， 膀中国第二位，近年来的地质勘探成果表明金j l 镍矿的深部、边部及外围具有良 好的找矿前景。金川矿石还伴生有钴、铂、锶、金、银、锇、铱、钌、铑、硒、 碲、硫、铬、铁、镓、铟、锗、铊、镊等元素，其中可供回收利用的有价元素有 1 4 种。矿床之大、矿体之集中、可供利用金属之多，在国内外都是罕见的。 目前公司有龙首矿，二矿区和三矿区( 原名露天矿) 三个生产矿山。年出矿 平均品位1 3 5 4 。 龙酋矿于6 0 年代初开发，采用竖井一斜坡道一平巷开拓系统和下向商迸路胶 结充填采矿法( 铲运机出矿) ，现年出矿能力1 4 3 万吨 二矿区是公司的主力矿山，t 9 6 6 年开发，主要采用竖并一斜坡道一平巷开拓 系统和机械化下向分层水平迸路胶结充填采矿法，现年出矿能力3 1 5 万吨。 三矿区前身为露天矿，1 9 6 5 年初开始基建珊离，1 9 9 0 年采场闭坑，转入地 下开采露天矿共采矿石约3 0 0 0 万吨。矿石镰品位为o 。6 6 。 金州矿山经过一期、一勰扩建和二期工程的建设，生产能力逐年提高。尤其 近年来金川公司的生产能力和综合实力有了大幅度的提升2 0 0 1 年产镍4 8 万 吨，铜近5 万吨；2 0 0 2 年产镍5 2 万吨，铜7 万吨：2 0 0 3 年产镍6 0 5 万吨， 铜1 0 3 万吨：2 0 0 4 年公司将形成年产7 3 万吨镰、1 2 ，5 万吨铜、2 2 0 0 吨链、 2 5 0 0 千克铂族金属和7 5 万吨化工产品、镍盐3 万吨的综合生产能力。4 0 多年来 7 昆明理工大学工程硕士学位论文第二章矿山生产及建设现状 金川集团有限公司不仅为国家经济建设提供了急需的金属，也为国家上缴了可观 的利税。 公司未来的发展目标是：本着扩大经济总量，提高经济增长质量的宗旨，坚 持初级产品总量扩张和新产品开发与生产并重继续以结构调整为主线，进一步 做好镍、铜、钴、稀贵金属和无机化工产品五篇文章，使有色金属总产量达5 q 万吨，到2 0 0 8 年，镍、铜、钴、稀贵金属和化工产品年产置分别达到1 5 万吨、 2 5 万吨、6 0 0 0 吨、5 0 0 0 公斤和1 2 0 万吨，主业销售收入超过2 0 0 亿元。经济增 长质量明显提高，国际竞争力显著增强，使公司成为国际知名的有色金属大型企 业集团。 2 2f ，以东矿山初步设计概述 2 2 1 矿山改扩建工程及实施意义 截止2 0 0 1 年底，金川集团有限公司矿山生产单位有两家：龙首矿和二矿区。 龙首矿生产规模1 5 0 0 t d ，开采一矿区2 1 6 行矿段，1 9 6 5 年投产，至今已开采 3 0 多年，目前已开采到1 2 8 0 m 中段，截止2 0 0 0 年底保有地质储量2 3 2 万吨。2 3 年后开始减产。金川二矿区l # 矿体经历一期、二期工程建设已形成了完整的开 采日产8 0 0 0 t ，有两个中段同时回采，即1 2 5 0 1 1 5 0 m 中段和1 1 5 0 m 以下中段。 分别由1 2 5 0 m 标高和1 1 5 0 m 标高向下回采。二矿区2 # 矿体f 。，以西部分1 2 5 0 m 中 段以上矿体属一期工程，于2 0 0 1 年底闭坑。 金川集团有暇公司是生产多年的老企业，2 0 0 0 年以来矿山的生产能力限制 了公司的发展。特别是电镍供矿单位之一的龙首矿中部矿段，资源已接近尾声， 急需建设一座接替矿山。为使主力矿山金川二矿持续、稳定生产，有必要加以完 普和改造。无论从国民经济建设的需要，还是从经济效益上看，进行矿山改扩建 工程的建设，保持金川集团有限公司的发展，都具有十分重要的意义。 矿山改扩建工程包括两部分内容：一是对二矿区二期工程井下工程进行完 瞢，新增生产能力1 0 0 0 吨年，基本利用原来的生产系统和设施。二是龙首矿接 替矿山拟开发二矿区2 号矿体f ，以东富矿( 称为f 。以东矿山 ，新增生产能力 2 0 0 0 t d 。金川二矿区一期工程开采1 2 5 0 m 以上的富矿已基本结束，闲置的生产 设旅可为开发f t ，以东富矿服务，这些设施主要有：东主井，提升能力4 5 0 0 t d ； 3 6 行地袭搅拌站。能力可满足2 0 0 0 t d 矿石生产充填需要；东部地表扇风机房： 1 4 t 电机车及4 m 3 侧卸式矿车等。二期工程的主斜坡道已经通过1 1 5 0 m 中段，直 至9 3 5 m 水平。开发f t 以东富矿的设备和材料可以从主斜坡道通过，抵达f ，：以 8 昆明理工大学工程硕士学位论文 第二章 矿山生产及建设现状 东。 本课题研究对象是矿山改扩建工程的子项工程：二矿区2 号矿体f ”以东富 矿开采，简称为金川f 。t 以东矿山。 2 2 2 地质概况 二矿区超基性岩体位于一、四矿区之间，西端出露于一矿区3 行之西，两岩 体南北相距4 0 米，东端探明到5 6 行，全长3 0 0 0 余米。 地表平均出露宽度3 8 0 米，3 8 行最宽( 5 2 7 米) ，向两端逐渐变窄，西部2 行仅1 7 2 米，东部5 0 行为3 5 0 米，东部4 6 行以东被第四系古河床砾石层覆盖， 5 0 行以东未侵入到地表，并向东逐渐埋深。 岩体走向n 5 0 1 r ，两端受断层影响有明显偏转而里北东向，倾向南西，倾 角5 0 8 0 。2 6 行线以西较陡，2 6 行以东较缓。 岩体皇不规则的岩墙状产出。 地勘时期共圈定出3 5 1 个矿体，按其规模和成因类型分类，如表2 一l 所列。 表2 1二矿区矿体规模及成因类型 占全区总 矿体类型矿体数产状规模储量百分产出部位及囝岩情况 比( ) 似层状长千米以上，延深数 主矿体超基性岩型29 7 z 9产于岩体深部。略偏底盘 透镜状百米厚敷十至百米 小扁豆体 长数十至百米，延深 产于岩体的各部位和各岩体 超基性岩型2 9 3数十至百泉米，厚数0 5 7 小矿条状 边韶。 兴萃一= + 来 非主 长数十至酉米以上 产于岩体的上下盘和捕虏 矿体 交代型5 5小矿条 延深数十至百余米， 0 6 9 体中，交代成矿的岩性有：大 理岩、斜长角闪岩成矿岩石 厚鼓米至十余米 往往也是自身的圈岩。 贯入型一l脉状网上1 4 5 产于岩、矿体的底部 金川硫化铜镍矿床属岩浆熔离一贯入复式矿床，根据成矿作用，成矿期次的 不同，主要划分为以下几种类型：( 1 ) 超基性岩型矿体；( 2 ) 贯入型矿体：( 3 ) 交代型矿体( 浸染型矿体) 。 2 号矿体为本区第二大矿体，她勘时期探明的储量占全区总量的2 2 8 6 。矿 体里不规则的扁豆体产于岩体深部、底部，分布于勘探线3 0 - 5 6 行，全长1 3 0 0 余米，平均厚度1 1 8 米，其中富矿长9 0 0 余米，厚4 2 米，矿体产状随岩体底盘 边界起伏变化于2 5 - 6 5 。之间。由西向东逐渐变缓。矿体形态复杂，沿走向、倾 斜多呈分枝尖灭，膨缩变化很大。 贯入型矿体见于2 6 行、3 4 4 0 行、4 6 行、5 2 行、5 4 5 6 行，几乎全部由 昆明理工大学工程硕士学位论文 第二章矿山生产及建设现状 金属硫化物的块状矿石组成，特富矿体不受超基性岩相的控制，在号矿体的贫 矿、富矿体中均有产出，也可在主矿体顶部、底部产出。极少部分穿插于含矿超 基性岩体的围岩中。矿体形态复杂多变，多呈脉状、透镜状、柱状、团块状产出。 空问形态总体上与富矿体相同，其规模比地勘时期大。 交代型矿体在二矿区、号矿体中均有分布，有规模的主要分布在号矿 体3 2 3 8 行下盘，交代大理岩和超基性岩体内的大理岩俘虏体中，产于上盘混 合岩边缘的多为浸染状矿石。矿体长百余米，水平宽2 2 0 米。产状与含矿超基 性岩体一致，与岩矿体接触的多为稠密浸染状富矿石，外接触部分为贫矿石。大 部分呈柬状，小透镜体产出，曾有人将交代型矿体做为寻找特富矿的影子。 2 号矿在4 0 行附近有个呈张扭性f 。断层将整个矿体截为两段水平断距 1 3 0 2 6 0 米，垂直断距为9 0 1 5 0 米；f 。，断层以西属于一期工程，f 。，断层以东 是f 。以东矿山开采的对象。 匾2 一l金川二矿区铜镣矿地质平面图 2 2 3 开采范围及开采技术条件 ( 1 ) f t ：以东矿山开采范围是：i i 矿区2 号矿体f 。，断层以东1 2 0 0 m 1 0 5 0 m 之间赋存的富矿( 带采部分贫矿) 。作为龙首矿的接替矿山。 f ，以东矿段赋存于4 0 行5 4 行勘探线，1 5 0 0 m 9 5 0 m 标高之间。如果以下 面的表达式表示： 昆明理工大学工程硬士学位论文 第二章矿山生产及建设现状 镍品位( ) 一铜晶位( ) 矿石量( t ) 一一一 矿石含镍( t ) 一矿石含铜( t ) 那么，总储量为： 0 7 3 一o 3 9 8 87 9 41 5 9 一一 6 4 66 3 9 3 4 40 5 6 其中： 富矿 1 l9 6 90 0 8 贫矿 1 7 7 0 8 6 2 1 18 0 9 1 0 2 3 9 1 0 5 7 0 3 1 7 68 2 5151 - - - - 4 3 48 3 0 2 4 16 6 5 富矿主要集中在1 2 0 0 m 1 0 5 0 5 标高之间。 金川1 镍矿赋存的特点是：矿体上部、端部和上下盘大都是贫矿，富矿主要赋 存于矿体的中间和下部。f j ，以东富矿所对应的底盘和4 6 行以西的顶盘贫矿厚度 一般都小于2 0 m ，这些贫矿若不与富矿一起采出，圆技术或经济原因会导致永久 损失。本次设计仍遵循“采富保贫“的原则，将这些贫矿作为带采的范围。开采 f 。断层以东富矿并带采富矿对应的底盘和4 6 行以西顶盘贫矿之后，弱下的贫矿 仍然是完整的，适合今后采用大靓模、高效益、低成本的采矿方法进行开采。设 计开采范围如图2 - 2 、圈2 3 所示。 昆明理工火学工程硕士学位论文 第二章矿山生产及建设现状 注：浅灰色部分为保留不采的贫矿体。 图2 - 2f 1 7 以东设计开采范围( 1 1 8 0 ”平面) 示意图 注：灰色部分为保留不采的贫矿体。 图2 - 3 f 1 7 以东设计开采范围( 4 8 行剖面) 示意图 垦望望三查堂三矍堡圭堂堡丝塞 墨三皇芏些生主墨垄垦墨鉴 开采范围内的富矿有： 1 7 0 一0 8 3 1 7 7 3 9 9 8 7 0 8 3 带采的底盘贫矿有： o 5 8 0 3 2 60 4 30 8 7 - - - - 。 3 4 9 9 4 1 9 5 4 4 带采4 6 行以西顶盘贫矿有： 0 6 1 一 o 3 6 47 2 21 8 9 一 2 8 6 1 6 1 7 1 7 2 开采范围内拟开采的矿量共计为： 1 1 4 一o 5 8 2 1 2 - ，6 8 1 一一 2 4 1 0 0 9 1 2 3 7 9 9 开采范围的矿石中，富矿：贫矿一l ：i 。 ( 2 ) f 。，以东开采技术条件 金川矿床矿体赋存于区域性大构造褶皱断裂带的次级断裂构造中，断裂为矿 区的主要构造形式，矿区地层为走向n w 、倾向s w 的单斜构造层。主要构造有三 组： 第一组断层为：走向纽性断层，倾向1 9 5 。2 0 5 。，倾角5 0 。8 5 。，以 f 1 6 断层为代表。第二组断层为：走向北东，张扭佳断裂，倾向1 4 0 。1 4 5 。， 倾角7 0 。，以f 。，为代表。第三组断层为：走向北东，压扭性断裂，倾向1 9 0 。 2 0 0 4 ，倾角7 0 4 ，以f ，为代表。 金川二矿区地质构造中，除f l 和f 1 6 断层影响外。影响最大的是f ，断层。 f “断层宽2 6 米，呈张扭性。水平断距1 3 0 2 6 0 米，垂直断距为9 0 1 5 0 米： 在4 0 行附近将整个矿体截为两段，以西属于一期工程，以东是f 。，以东矿山开采 的对象。从一、二期工程揭露情况看，f 。，断层对巷道掘进和采矿的影响不大， 也未构成地下水的通路矿区地表5 4 5 6 行范围有一条名为“大沙沟”的河道， 汇水面积达百余平方公里，雨季水深达数米，平时干涸。地表、地下水对充填法 影响不大。矿体顶板主要为二辉橄榄岩，底板围岩以大理岩为主。矿岩节理裂隙 昆明理工大学工程硕士学位论文 第二章 矿山生产及建设现状 发育，整体稳定性差、极易冒落。围岩顶板相对稳固，而底板稳固性较差。 2 2 4 建设方案 经过可行性研究，确定金川矿山改扩建工程的建设方案是：利用金川现有的 选矿和冶炼的能力，基本开采富矿方案。即在i i 矿区1 号矿体增加开采富矿( 带 采底盘贫矿) 1 0 0 0 t d ；在i i 矿区2 号矿体f 。，断层以东开采富矿带采贫矿 2 0 0 0 t d 。 f ，以东矿体开采的建设方案为：开采范围内的矿体一次建设，完成所有基 建工程，开拓系统全部形成。 2 2 5 采矿方法 金川矿山改扩建工程设计采矿方法均为在二矿区应用较为成功的机械化盘 区下向胶结充填采矿法。只是设计的回采工艺不同，l 号矿体按照二期工程的设 计原则，盘区内分矿房矿柱，留矿柱二步骤回采。 f 。，以东矿体与二矿区相比较，矿体厚度和走向长度都较小，开采面积较小 ( 二矿区约为1 0 万m 2 ，f 。以东约为5 万m 2 ) ，而且矿体在4 6 行部位缩小，把整 个矿体分为两部分，开采过程中不易形成较大的区域低压。因此，f ，以东矿体 开采不留矿柱，一步骤回采。 2 2 6 开拓采准系统 f ，以东矿体开采采用主、副井加斜坡道的联合开拓方案。 主井为已经生产多年的东主井同时兼作出风井。原为一期工程的生产服务， 设计提升能力4 5 0 0 t d ，服务1 2 5 0 m 中段以上。井筒直径4 5 m ，井筒深度5 5 1 m 。 在1 3 5 0 m 和1 2 5 0 m 分别设有马头门与这两个中段相通，生产期问是回风的通道。 近地表4 0 余米处有一条回风道与回风小井和主扇风机房相连接井底的粉矿回 收道通过一条斜井和1 2 5 0 m 水平巷道连接；东主井所在的部位大多是厚层大理岩 ( i i i 。) 岩组，是金川地区最稳固的岩层之一。东主井自一期开采运转以来，运 转良好。 f ，以东矿体开采设计中采用将东主井进行延深并重建破碎系统的方案。具 体来说，东主井从1 1 7 9 7 0 0 m 标高延深至9 5 0 标高，延深高度2 2 9 7 0 m ；新建破 碎站在1 0 2 0 m 标高，装矿皮带道在1 0 0 0 m 水平，粉矿回收道设在9 5 0 m 标高，在 1 0 5 0 m 标高9 5 0 m 标高之间设计一条粉矿回收井。 副井设计在矿体下盘4 6 行附近( 称为4 6 行副井) ，位于f ，以东矿体和i v 矿区崩落移动线l o o m 以外，距离东主井2 0 0 m 。副井净直径5 o m ，深度7 1 6 m ， 14 昆明理工大学工程硕士学位论文 第二章矿山生产及建设现状 设计为双层单罐提升。在1 1 5 0 m 和1 0 5 0 m 设有两个马头门分别与这两个中段工程 相通。 斜坡道充分利用二矿区主斜坡道，自主斜坡道l l5 0 水平石门，掘进一条无 轨运输道到达矿体的上盘从1 1 5 0 m 标商向上施工采区斜坡道与l 。0 分段道相 连。向下以螺旋道形式与1 1 3 0 m 、1 1 l o m 、1 0 9 0 m 、1 0 7 0 m 分段，直至1 0 5 0 m 中 段。是采矿盘区物科、设备、入员的通道，也作为新鲜风流的进风道。 运输中段巷道主要有三个：1 1 5 0 m 和1 0 5 0 m 两个运输中段、1 2 0 0 m 一个辅助 中段，其中1 0 5 0 m 中段为主运输水平，1 1 5 0 m 为材料运输水平。 矿石溜井共计4 个，深度：其中两个1 2 8 m ，另外两个1 0 8 m ：废石溜井一条： 两条进风天井。 硐室工程主要包括：坑内炸药库、井下中央变电所及水仓、材料转运车场、 牵引变电所、电机车维修硐室、无轨设备维修硐室等。 2 ，2 。7 基建工程量及基建工期 f ；，以东矿山设计基建工程总量为1 6 6 1 5 8 m 3 。基建工期5 年，2 0 0 1 年1 月开 始，2 0 0 5 年底建成。计划从4 6 行副井( 1 1 5 0 m 、1 0 5 0 m ) 、东主井、1 2 5 0 m 水平、 1 1 5 0 m 水平等四个基建施工口开始，各自承担一部分基建工程，用5 年时间完成 基建任务。 2 2 8 矿山开采进度计划 矿山投产后产量第1 年2 6 4 万吨( 出矿镍品位1 0 1 ，铜品位0 5 2 ) ，第 2 年4 9 5 万吨( 出矿镍品位l 。0 1 。铜品位0 5 2 ) ，第3 年达产即6 6 万吨( 出 矿镍品位1 0 1 ，铜品位o 5 2 ) ，第3 年第3 2 年稳产，第3 3 年减产至3 3 万 吨，第3 4 年产量2 8 5 万吨并且回采结束。共计开采年限3 4 年。持续稳产时间 为3 0 年。 2 2 9 工程投资及效益分析 金川矿山改扩建工程项目总投资6 7 0 6 4 万元。其中：建设投资6 1 7 1 0 万元， 建设期利息3 1 0 0 万元，新增生产流动资金2 2 5 4 万元。 f ”以东矿山项目投资2 6 4 6 9 万元。 单位矿石采矿制造成本为1 4 4 0 6 元t 矿石；选矿单位成本5 7 0 0 元t 矿石； 镍冶炼单位成本：一冶炼1 0 0 0 0 元t 电镍，二冶炼1 0 0 0 0 元t 电镍；铜冶炼单 位成本5 5 0 0 元t 电铜。 总之，矿山改扩建工程项目增加总投资6 7 0 6 4 万元，年实现利润总额约6 4 2 9 4 昆明理工大学工程硕士学位论文 第二章 矿山生产及建设现状 万元( 以镍价5 9 8 0 0 元t 来计算) ，公司的新旧长期借贷款偿还年限为6 0 2 年， 投资内部收益率9 8 1 ，是一个投资风险小、贷款风险小的一个大型项目。 昆明理工大学学位论文第三章 采矿方法研究 第三章采矿方法研究 3 1 金川矿山采矿方法及工艺发展过程 金川矿山生产经历科技创新，充填采矿方法发展很大，采矿工艺产生了很大 变革。采矿方法的变革是：留矿嗣后充填法一上向分层充填法一下向分层充填法。 而采矿方法的变革实际上是采矿工艺技术不断创新的过程，采矿工艺技术创新过 程是：留矿法采矿一上向分层采矿一下向分层采矿一下向分层高进路采矿一下向 分层六角形进路采矿下向六角形高进路无轨设备采矿一下向水平分层机械化 盘区采矿；充填工艺技术创新过程是：粗骨料胶结充填一高浓度细砂胶结充填 料浆管道自溜输送充填一一尾砂膏体泵送充填。多年生产实践证明，下向六角形 高迸路无轨设备采矿高浓度细砂胶结充填料浆管道自溜输送充填采矿法( 以下简 称下向机械化六角形高进路充填法) 和下向水平分层机械化盘区高浓度细砂胶结 充填料浆管道自漓输送充填采矿法( 以下简称下向机械化盘区充填法) 是适合金 川矿区工程地质条件、能够很好控制矿山地压、应用较为成功的两种主要采矿方 法。 3 2 采矿方法比较 金川矿山( 龙首矿和二矿区) 采矿方法演变过程以及采矿工艺技术创新情况 祥见表3 一l 、表3 2 。 表3 一l 二矿区采矿方法的变革简表 堕塑 墨芝查鎏圭萋垡墼盛：三茎垫杰堡堑 笪堡 8 0 年代前主要是上向分层( 房柱劳动生产宰低，安全性上向分层采矿工艺条 期法) 细砂管道辅送胶结整 件下，细砂管道自流输 充填采矿法送技术 8 0 年代后下向分层纲砂管道输 采场安全改普。机攘生产下向分层采矿+ 细砂工艺技 期 送腔站充填来矿法+使劳动强度降低，生产率 管道自流输送工艺和术为固 无轨设备机槭化试验大幅度提高 无轨机械化采矿工艺内首刨。 技术墨际先 进水平 9 0 年代初 下向进鼹机攘化盘区 期腔绪充填法 生产鸵力大蜻提高。为我全匿推广应用 甚有色矿山机械化生产 开先河充填科浆污絷作 业环境 下商进踌极攘钝盎鞋改善充壤工艺，优化作业 蠢体鬟送充填工艺技i j 主再先 腔结充填法 环境，保证充填整体强术 进水平 度，降低生产成本。提高 生产能力 昆明理1 走学学位论文 第三章采矿方法研究 表3 2龙首矿采矿方法的变革简表 时期采矿方法 主要优缺点工艺技术创新简评 6 0 年代中留矿法靶道维护困难底部结构留矿一次充填工艺技开创金川矿 期施工难度大贫化大不术山盲矿开采 能分出，劳动生产率低，方法 安全性差 6 0 年代后主要用上向分层底部结构简单。劳动生产 期( 房拄式) 粗骨率较高采蛹顶板管理碓 科充填采矿法度大，安全性差 7 0 年代前 试验下向分层 人工摁凝士顶扳，安全性下向分居粗骨科艟结安全方面的 期粗骨料胶蛄充填好，充填工艺复杂接顶充填采矿工艺技术突破 采矿法困难，贫化太 7 0 年代后试验下向丹屠高高进踌简化了充填工艺下向分层粗骨抖胶结又一攻安生 期进路粗骨料胶站改善了接顼状况t 提高了充填工艺技术条件，采生产的突破 充填采矿祛生产能力用高进路工艺技术 8 0 年代前 期 8 0 年代后 期 全部采用下向分高进路倚化了充填工艺， 层高进路粗量料减少了贫化改善了接顶 胶结充填采矿法状况，提高丁生产能力 试验成功下向分 层六角形高避路 粗骨料胶鲭充填 采矿方法 9 0 年代初下向分层六角形 期高进路细砂警道 自流输避、无轨 设备