（矿业工程专业论文）金川二矿区2＃矿体f17以东矿山开拓系统及采矿工艺优化.pdf

摘要 金川公司二矿区2 ”矿体f ，以东矿山是金川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。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，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 。，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。 1 、本文通过对原设计中的开拓系统进行优化，将原设计中用于运送材料j 兼作行人的1 1 5 0 m 中段改为主运输中段，在1 1 5 0 m 中段增加两条l o o m 的集中溜 井，避免采场内施工和使用高位溜井( 1 3 0 m ) ，采场内设脉内短溜井、脉外短溜 井、脉外进风并。确定了原设计中的1 0 5 0 m 主运输中段分前期和后期建设方案， 实现了提前投产，提速建矿。将原设计动力系统中的供风、供水由4 6 行副井安 装改为从地表打一条钻孔到井下进行安装，解决了由于副井安装滞后带来的井下 动力供应问题。 2 、通过对原设计中的采准方案进行优化，将原设计中的上盘采准方案改为 下盘采准方案，减少基建工程量6 6 1 3 m 3 ，节约基建投资6 8 2 万元。在主运输水平 巷道均采用沿脉加穿脉的布置形式，沿脉巷道中用单线加错车道的形式取代沿脉 双线布置。节省了基建工程量，缩短了基建工期。 3 、通过对下向六角形高进路机械化胶结充填采矿法中六角形的形成过程进 行研究，加大了首采分层的进路断面规格，改首采分层全面回采为隔一采一，提 高了回采效率，加快了采场的转层，有利于矿山生产能力的提高。为矿山尽快达 产创造了有利条件。 4 、通过对原设计中的采场结构进行优化，利用采场充填下灰井兼作回风井， 减少了采场内布置风井的数量，改善了采场的通风条件，提高了劳动效率，为提 高生产能力创造条件；确保分层道及进路开口处能够接顶，减少下一分层回采时 的安全隐患；减小施工难度，确保进路回采按设计要求进行旌工。 5 、经过对f ，以东矿山矿体的赋存条件、围岩性质、矿石的硬度及其稳定性 的认真分析，在确保安全生产的前提下，对原设计中的采场进路回采设计方案进 行优化，减小了采准工程施工进度对采场进路回采的影响，加快了采场的形成， 解决了盘区内采场均衡下降的难题，加快了矿山生产能力的提高，实现了提速建 矿。 金川公司二矿区2 铲体f t z 以东矿山原设计基建工期为5 年，于2 0 0 5 年底 投产，经过对设计方案进行优化于2 0 0 4 年4 月1 日提前一年半投产。并于2 0 0 4 年提前采出矿量2 0 万吨，金属含镍量1 8 2 0 吨，金属含铜量1 0 2 0 吨，为确保2 0 0 5 年出矿达到设计能力的8 0 ( 即出矿5 2 8 万吨) 打下了坚实的基础。 关键词：开拓系统采准工程采矿方法生产能力 提速建矿 】i a b s t r a c t ： i nt h ep r o c e s so fe x e c u ti n gt h es t r a t e g yo fc o n t r o l1i n gr e s o u r c ea n d e n f o r c i n gt h eb a s i cp o s i t i o na n da c c e l e r a t i n gt h ec o n s t r u c t i o n ，t h ee a s t f 【7m i n eo ft h e2 n dm i n i n ga r e a s2 。o r eb o d yo ft h ej i n c h u a nc o m p a n yi s t h e1 s tm i n e t h a th a sb e e nf o u n da n dc o n s t r u c t e d w i t ht h eg r o u p 8 s t r a t e g ye s t a b l i s h m e n ta n dt h ed e v e l o p m e n tt a r g e te n h a n c i n g ，t h ej i n c h u a n g r o u p sd e m a n df o rt h ee a s tf 1 7m i n e sc o n s t r u c t i o np r o j e c ti ss t r i c t e r t h a nb e f o r e i t sm a n a g e m e n tp l a nh a se s t a b li s h e dt h et o t a ld e m a n df o rt h e e a s tf 1 7m i n ei n2 0 0 2 n a m e l yt h ee a s tf 17m i n es h o u l db ef o u n d e da n du s e d b yt h ee n do f2 0 0 4 a n di ts h o u l dh a v ec o m p a r a t i v ep r o d u c t i v i t yi n2 0 0 5 i t m e a n st h a tt h ee a s tf 1 7m i n eh a sb e e nc o n s t r u c t e da n du s e df o ro n ey e a r w h e nt h eo r i g i n a lp l a ni sc o m p l e t e d 1 t h i sa r t i c l eo p t i m i z e st h eo r i g i n a ld e v e l o p m e n ts y s t e md e s i g n t h e 1 1 5 0 ml e v e lt h a ti su s e dt oc a r r ym a t e r i a la n dw a l ki sw o r k i n ga sm a i n g a n g w a y a n di ni tt w oc o n c e n t r a t i o nb i n gh o l e ( 1 0 0 m ) h a sb e e nc o n s t r u c t e d t oa v o i dw o r ki nm i n es t o p ea n du s i n gh i g h l e v e lb i n gh o l e ( 1 3 0 m ) t h e r e a r es h o r ti n s e a mb i n gh o l e ，s h o r tr o c k h o l ea n dr o c kd o w n c a s ti nm i n es t o p e t h e1 0 5 0 mm a i ng a n g w a y sc o n s t r u c t i o np r o g r a mw a sd i v i d e di n t oe a r l i e r s t a g ea n dl a t e rs t a g e s ot h em i n ei su s e da n dd r a w ni na d v a n c e d t h e i n s t a l l a t i o no fa i rs u p p l ya n dw a t e rs u p p l ys y s t e mh a sb e e ni m p l e m e n t e d i nt h ed r i l l i n gf r o mt h eg r o u n di n s t e a do fi nt h e4 6 t ha u x i l i a r ys h a f t t h u si ts o l v e dm a n yp o w e rh a u l a g eq u e s t i o n si nd o w n 2 t h i sa r t i c l eo p t i m i z e st h eo r i g i n a ls o l i dw o r k i n g ss y s t e md e s i g n t h eh a n g e rs o l i dw o r k i n g ss y s t e md e s i g ni sm e n d e dt ot h eb a s a lp a r ts o l i d w o r k i n g ss y s t e md e s i g n s oi t r e d u c e da d v a n c eo v e r b u r d e n ( 6 6 1 3 m 3 ) a n d c a p i t a lo u t l a y ( ￥6 8 2 0t h o u s a n d ) t h ea r r a n g e m e n tw a ya d o p t sd r i f ta n d c r o s s c u ti nt h em a i ng a n g w a y t h ed r i f ta d o p t ss i n g l ew a ya n dc a rp a s s i n s t e a do fd o u b l ew a y s oi tr e d u c e da d v a n c eo v e r b u r d e na n dc a p i t a lt i m e 3 b ya n a l y z i n gt h ep r o c e s sh o wd i dt h eh e x a g o n a lf o r ma c c o r d i n gt ot h e d o w nt h ed i p ，h e x a g o n a l ，h i g ha c c e s sr o a d ，m e c h a n i z e da n dc o n s o i i d a t e d f i l lm i n i n gm e t h o d ，t h ea c c e s sr o a ds e c t i o ns i z ei nc u t sh a sb e e ne n h a n c e d i u a n dt h eo v e r a l1m i n i n gm e t h o dh a sb e e nc h a n g e di n t om i n i n gm e t h o da to n e a c c e s sr o a di n t e r v a l s oi ti n c r e a s e de x t r a c t i o nr a t i oa n da c c e l e r a t e d r o c k t r a n s f o r m a t i o ni nm i n e s t o p e a n di t i n c r e a s e dt h em i n e s p r o d u c t i v i t ya n dp a v e dt h ew a yf o rt h em i n e sa d v a n c e dp r o d u c t i o n 4 t h i sa r t i c l eo p t i m i z e st h eo r i g i n a lm i n es t o p ec o n s t r u c t i o nd e s i g n t h ea m o u n to fa i r s h a f t sh a v eb e e nr e d u c e d a tt h es a m et i m et h ef i l lp a s s a l s ow o r k sa sr e t u r n a i rr a i s e h e n c e ，i ti m p r o v e dv e n t i l a t i o nc o n d i t i o n a n dw o r ke f f i c i e n c ya n dp r o d u c t i v i t y t h ec u t sa n dt h ea c c e s sr o a d e n t r a n c et o u c ht h et o pi nt h ej u n c t i o n s oi ta v o i d e dt h eh i d d e nd a n g e r i nn e x tm i n es t o p ea n dm i n i m i z e dt h ed r i v i n gd i f f i c u l t y a n dt h ed r i v i n g o fm i n i n gc a ng oo nw e l l 5 。t h i sa r t i c l ea n a l y s e st h eo r eb o d y sh a b i t a t ，t h es u r r o u n d i n g s t r a f e sn a t u r e ，t h eo r e s r i g i d i t ya n ds t a b i l i t yc a r e f u l l y t h i s a r t i c l eo p t i m i z e st h eo r i g i n a lm i n es t o p ea c c e s sr o a dm i n i n gm e t h o do n t h eb a s i so fs a f ew o r k i n g ，t h u si tm i n i m i z e dt h ei n f l u e n c eo nt h em i n e s t o p e a c c e s sr o a d m i n i n g w h e nt h e s o li d w o r k i n g s i s w o r k i n ga n d a c c e l e r a t e dt h em i n es t o p e sa c c o m p l i s h m e n ta n ds o l v e dt h eq u e s t i o no f t h em i n es t o p e sb a l a n c e dd e c l i n ei nt h ep a n e l a tt h es a m et i m ei t i m p r o v e dt h em i n e sp r o d u c t i v i t y a n dt h em i n ed r a w ni na d v a n c e d t h i sm i n e so r i g i n a lc a p i t a lt i m ei s5y e a r s i tw a sd e s i g n e dt ob e u s e db yt h ee n do f 2 0 0 5 t h eo r i g i n a l d e s i g nw a so p t i m i z e da n dt h em i n e w a su s e do n1 ，a p r i i ，2 0 0 4 m o r e o v e r ，t h ep r o d u c t i o ni s2 0 0t h o u s a n dt o n s i n2 0 0 4 t h ea m o u n to fn ia n dc ua r er e s p e c t i v e1 8 2 0t o n sa n d1 0 2 0t o n s i tp a v e dt h e w a yf o rt h e m i n e s d e s i g n e dp r o d u c t i v i t y s8 0 i n 2 0 0 5 ( n a m e l yt o t a la m o u n ti s5 2 8t h o u s a n dt o n s ) k e yw o r d s ： d e v e l o p m e n ts y s t e m p r o d u c t i v i t y m i n i n gm e t h o d s o l i dw o r k i n g d r a w na d v a n c e d 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。本声名的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：吾房 日期：矽巧牟垆月莎白 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，可以采用影印或其它手段保存论文。 导师签名：论文作者签名： 日期伊哆年乒月日 昆明理工大学工程硕士学位论文 金川二矿区2 协。体f 1 7 以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 第一章前言 1 1 概述 1 1 1 企业地理位置，自然地理及区域经济 金川有色金属公司在甘肃金昌市境内，位于腾格里沙漠西南边缘， 河西走廊中部，南距兰新铁路金昌站2 2 k m ，有铁路、公路与之相通，交 通比较方便。 金川矿区地处潮水盆地南缘的戈壁滩上。西部、南部为祁连山支脉 龙首山所环绕，东部、北部为戈壁滩。矿区地势起伏变化大，标高在海 拔1 5 0 0 1 9 0 0 m 之间。 矿区气候干燥、少雨，日照充足，春季风沙大，具有干旱的大陆性 气候。 公司所在的金昌市是以得天独厚的资源优势为背景发展起来的。金 昌市成立于1 9 8 1 年2 月，本着为矿区生产服务，为职工生活服务的方针， 市政建设已初具规模。全市面积9 6 0 0 平方公里，市区面积2 0 0 0 余平方 公里。全市人口4 5 万余人，市区人口为1 6 万人。除金川i 公司外，全市 还有化工、电力、煤炭、炼铁、建筑和食品加工、皮毛加工等企业。金 昌市为河西走廊商品粮基地之一。目前，金昌市已成为中国首批人均国 民生产总值达到小康水平的城市之一。 1 1 2 设计依据 1 1 2 1 设计依据 ( 1 ) 金川矿山改扩建工程初步设计委托书。 ( 2 ) 有关审批文件 关于金川有色金属公司矿山改扩建工程环境影响报告表的批复。 金川有色金属公司矿山改扩建工程可行性研究报告审查纪要。 国家计委关于金川有色金属公司矿山改扩建工程可行性研究报 告的批复。 1 1 2 2 地质资源条件 昆明理工大学工程硕士学位论文金n - - 矿区2 唧。体f 1 7 以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 金川地质资源极为丰富，金川铜镍矿石产于超基性岩体中，矿床被 划为四个矿区总计镍储量5 4 8 万t ，铜储量3 4 7 万t ，硫储量2 0 0 0 万t ， 还伴生有钴及铂、钯等贵金属。 二矿区为金川矿区中规模最大的矿区，占总储量的7 6 5 ，全区 3 5 1 个矿体，以14 、2 。矿体最大，占二矿区总储量的9 9 3 1 。1 。矿体 以富矿为主，2 4 矿体以贫矿为主，是本次初步设计的开采对象。当前地 质储量变化情况如下： 二矿区24 矿体被f 。，断层切割成东、西两段，f 。，以西地段的富矿已 在一期中采出。f 。，断层以东地段尚未开拓，该段富矿( 带采部分贫矿) 是本次设计的主要开采范围。f 。，以东全部地质储量为： 富矿矿石量1 1 9 6 9 ( 万t ) 品位n i l 7 7 ：c uo 8 6 金属量n i 2 1 1 8 ( 万t ) ；c u l 0 2 4 ( 万t ) 贫矿矿石量7 6 8 2 5 2 ( 万t ) 品位n i 0 5 7 ；c u0 3 1 金属量n i 4 3 4 8 ( 万t ) ：c u 2 4 17 ( 万t ) 1 1 3 外部建设条件 ( 1 ) 交通运输 金川公司有一套完整的内、外部铁路运输系统。外部年运量达2 0 0 万t 。矿山改扩建工程净增运输量不大，改扩建工程投产后，金川公司的 年进出运量也只有1 7 0 万t ，因此，内、外部运输能力均无问题。 ( 2 ) 供水条件 金川公司水源来自金川i 峡和皇城潍水库，供水能力为2 4 1 万m 3 d 。 现有输水管线四条，总输水能力2 6 万m 3 d 。一、二期用水量为1 6 4 2 万i l l3 d ，现有供水和输水能力完全可以满足矿山改扩建工程的要求。 ( 3 ) 供电条件 金川公司一、二期工程有两个变电所供电，一是由连城供电的宁远 堡2 2 0 k v 变电所；另一个是由海石湾供电的3 3 0 k v 变电所，合计现有主 变容屋为4 2 0 m v a ，而一、二期工程总用电负荷为2 4 2 m w ，用电是有保证 的。 金川公司基础设施齐全，水、电、交通等外部条件良好，项目建 设条件好。 2 昆明理工大学工程硕士学位论文金川二矿区2 。矿体f l ，以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 1 2 设计基本原则 二矿区进行了多次初步设计，不论是生产规模，开拓系统，还是开 采方案和回采工艺，都经历了多次演变。二矿经过多年生产也积累了丰 富经验，在此基础上，本次设计遵循以下主要原则： ( 1 ) 坚持以经济效益为中心，充分利用选、冶能力和矿山已有设 施，作到少投入、多产出，提高金川公司的经济效益：充分利用金川矿 山成熟的技术和先进工艺，使生产过程顺利衔接，保证矿山稳定持续发 展。 ( 2 ) 1 9 7 1 年7 月，国家计委发出了7 1 2j 会议纪要，为二矿 确定了“优先开采富矿，采富保贫”的方针，实践证明采富是可以保贫 的。这次设计继续贯彻这一方针，开采对象是二矿区f ，以东24 矿体的富 矿并带采以后回收有困难的顶、底盘厚小于2 0 m 的贫矿。 ( 3 ) 二矿区是一座生产工艺和装备水平较高的现代化矿山，为提 高采场生产能力采用无轨设备出矿。 ( 4 ) 根据金川公司已形成完整的生产、生活体系的实际情况，本 次设计只做矿山改扩建开发设计及与矿山改扩建相适应的辅助生产设 施。办公楼、民用福利设施及机、汽修等均不再增加。 ( 5 ) 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 。，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。 1 3 设计方案主要内容 1 3 1 开拓、采准系统优化 1 3 1 1 开拓系统优化 通过对f 。，以东初步设计中的开拓系统方案进行优化，将原设计中用 于运送材料，兼作行人的1 1 5 0 m 中段改为主运输中段，在1 1 5 0 m 中段增 加两条1 0 0 m 的集中溜井，避免采场内施工和使用高位溜井( 1 3 0 m ) ，采 场内设脉内短溜井、脉外短溜井、脉外进风井。确定了原设计中的1 0 5 0 m 主运输中段分前期和后期建设方案，实现了提前投产，提速建矿。将原 设计动力系统中的供风、供水由4 6 行副井安装改为从地表打一条钻孑l 到 3 昆明理工大学工程硕士学拉论文金川二矿区r 矿体f t 7 以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 井下进行安装，解决了由于副井安装滞后带来的井下动力供应问题。 1 3 1 2 采准方案优化 综合考虑矿岩稳固性、采矿方法及采掘设备、开拓系统、基建施工条 件及工期等各方面因素，通过对原设计中的采准方案迸行优化，将原设 计中的上盘采准方案改为下盘采准方案，减少基建工程量6 6 13 m3 ，节约 基建投资6 8 2 万元。在主运输水平巷道均采用沿脉加穿脉的布置形式， 沿脉巷道中用单线加错车道的形式取代沿脉双线布置，节省了基建工程 量，缩短了基建工期。 1 3 2 采矿设计方案 1 3 2 1 矿山开采现状 金川公司生产4 万t 镍的供矿地下矿山有龙首矿和二矿。 龙首矿生产规模15 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t ，目前已经开始减产。 金川二矿18 矿体经历一期、二期工程建设已形成了完整的开采系统， 使二矿区成为机械化程度较高的现代化矿山。采用的采矿方法为1 9 8 5 年 中瑞科技合作确定的机械化盘区下向进路胶结充填采矿方法。为保证日 产矿石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。1 2 5 0 l l5 0 m 中段正 在1 2 1 8 和1 1 9 8 m 分段采矿，采出的矿石由盘区矿石溜井下放到1 15 0 m 运 输中段，矿石采用2 5 t 柴油卡车经无轨运输巷道卸入1 1 5 0 m 矿石中心溜 井，溜井内的矿石经设于底部的1 0 0 0 m 破碎站后利用皮带转运至西主井， 由西主井将矿石提升至地表。1 1 5 0 m 以下中段在1 1 3 8 分段采矿，正常情 况下，应形成1 15 0 1 0 0 0 m 的盘区溜井，用无轨柴油卡车经1 0 0 0 m 主运 输中段将矿石直接运往破碎站。为了减少二期投资和保证一期、二期工 程顺利衔接，1 0 0 0 m 主运输中段及其附属工程留待二期投产后的三期工程 完成。故二期投产时，1 15 0 m 中段以下的113 8 m 分段采出的矿石，要用汽 车上运到1 1 5 0 m 中段，经中心溜井下放到1 0 0 0 m 破碎站，可以说1 1 3 8 m 分段向上运输矿石的方式只是采取的过渡措施。为了使金川公司稳定持 续发展，解决龙首接替矿山和二矿区进一步完善是矿山的当务之急。 4 昆明理工大学工程硕士学位论文金川二矿区2 协。体f 1 ，以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 1 3 2 22 。矿体f ，以东富矿开采范围 在矿山改扩建工程的初步可行性研究和可行性研究中，对龙首矿的 接替矿山进行了多方案的技术、经济比较，最终确定开发f ，以东富矿， 其开采范围为二矿区2 ”矿体f t 以东4 0 行5 4 行之间1 2 0 0 m 1 0 5 0 m 标高范围内的富矿并带富矿对应的底盘和4 6 行以西顶盘贫矿。 24 矿体f 。：以东富矿开采的服务年限为3 4 年。 1 3 2 3 采矿方法研究目的和方法 通过对下向六角形高迸路机械化胶结充填采矿法中六角形的形成过 程进行研究，加大了首采分层的进路断面规格，改首采分层全面回采为 隔一采一，提高了回采效率，加快了采场的转层，有利于矿山生产能力 的提高。为矿山尽快达产创造了有利条件。 通过对原设计中的采场结构进行优化，利用采场充填下灰井兼作回风 井，减少了采场内布置风井的数量，改善了采场的通风条件，提高了劳 动效率，为提高生产能力创造条件；确保分层道及进路开口处能够接顶， 减少下一分层回采时的安全隐患；减小旌工难度，确保进路回采按设计 要求进行施工。 经过对f ，以东矿山矿体的赋存条件、围岩性质、矿石的硬度及其稳 定性的认真分析，在确保安全生产的前提下，对原设计中的采场进路回 采设计方案进行优化，减小了采准工程施工进度对采场进路回采的影响， 加快了采场的形成，解决了盘区内采场均衡下降的难题，加快了矿山生 产能力的提高，实现了提速建矿。 1 4 项目综合评价 ( 1 ) 金川公司是我国镍的生产基地，其镍生产量占全国产量的8 0 以上，根据国情和金川的资源条件，持续和增加镍金属产量，对国民 经济的发展具有深远意义。 ( 2 ) 进行矿山改扩建工程建设，对金j i 公司而言，不仅发挥了公司 内部配套工程的潜力，而且解决了龙首矿的接替和金川二矿生产的持续 问题。 ( 3 ) 金川公司生产经验丰富，基础设施齐全，技术力量雄厚，矿石 资源充足，水、电、交通等外部条件良好，有一套完整的生产、基建管 昆明理工大学工程硕士学位论文金川二矿区矿矿体f 1 7 以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 理体系，建设条件好。 ( 4 ) 项目的内部收益率、净现值、贷款偿还期等效益指标，当属投 资风险小，经济效益好的项目。 昆明理工大学工程硕士学位论文 金川二矿区掣矿体f 1 7 以东矿山开拓系统硬采矿工艺优化 第二章国内外地下金属矿山采矿方法现状 2 1 我国地下金属矿山采矿方法的技术发展 建国5 0 年来，我国地下金属矿山采矿方法在崩落、空场和充填三大 类的基础上，通过改进和不断完善，形成了各种各样的适合于我国金属 矿床开采的变形采矿方法。以下结合我国地下矿山采矿方法的技术发展 现状，对能体现我国目前采矿技术现状的采矿方法分崩落采矿法、空场 采矿法和充填采矿法三方面加以概括总结。最后分别就金川i 公司龙首矿 和二矿区历年来所应用过的采矿方法的技术发展作一简单的总结。 2 1 1崩落采矿法的技术发展现状 崩落采矿法是一种二【：艺简单、作业安全、低成本、高效率的采矿方 法。该采矿方法在国外应用占据重要地位，我国自6 0 年代以来，在金属 矿山和某些非金属矿山逐步得到推广应用，在理论研究和生产实践中都 积累了较为丰富的经验。自从8 0 年代以来，崩落采矿法己进入了一个新 的发展阶段，这个阶段的主要技术特征是：增大结构参数、提高矿块生 产能力、采用深孔落矿技术和电动、液压无轨采矿设各以及操作过程 的自动化和遥控化。这些技术的应用不仅提高了劳动生产率和降低了采 矿成本，而且还给各类型的崩落采矿法增添了新的活力，从而推动了国 内崩落采矿法的技术水平向前发展。 2 1 1 1无底柱分段崩落采矿法 1 9 6 5 年由鞍山冶金设计研究院从瑞典引入我国，同时马鞍山矿山研 究院开始着手进行试验研究，并从两个方面进行了室内放矿模拟试验和 以大庙铁矿为试验矿山进行工业试验，1 9 6 7 年试验获得成功。由于该采 矿方法具有安全、高效和工艺简单等特点，迅速在国内金属矿山推广应 用。据不完全统计，全国的冶金矿山中约有8 0 以上的地下矿山采用了 无底柱分段崩落采矿法。 从7 0 年代中期开始，无底柱分段崩落法逐渐向高分段、大间距方向 发展。19 7 5 一1 9 7 8 年，马鞍山矿山研究院在河北寿王坟铜矿试验研究的 高端壁无底柱分段崩落法获得成功。该方法将两个低分段合并为一个高 分段开采，分段内仍划分为上下两个分段，上分段布置凿岩通风进路， 分段开采，分段内仍划分为上下两个分段，上分段布置凿岩通风进路， 昆明理工太学工程硕士学位论文 金) q - - 矿区2 矿体f 1 7 以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 下分段布置凿岩出矿进路，并呈对称布置，高分段间则呈双巷菱形布置， 回采时按分段落矿、出矿，利用进路端部崩落矿石孔隙通风。采用上述 工艺改善了作业面的通风条件，提高了矿块生产能力，降低了矿石贫化 损失。此后又在浙江漓渚铁矿等矿山推广应用。1 9 8 8 19 9 2 年，马鞍山 矿山研究院在酒钢镜铁山铁矿开展了大结构参数的无底柱分段崩落法的 试验研究工作，其分段高度2 0 m ，进路间距2 0 m 和15 m ，炮孔直径中6 4 m m ， 炮孔最大深度2 5 3 0 m ，炮孔排距1 8 皿，每徘炮孔落矿量2 5 0 0 2 0 0 0 t ， 采用s i m b a h 2 5 2 型采矿凿岩台车和a t l a sc o p c 0 1l2 3 8 型液压凿岩机凿 岩，用d z y 一2 0 0 型装药车装药，w a g n e r 的s t s e 3 8 m 3 电动铲运机进行 出矿。由于采用了大型无轨采矿设备，使矿块生产能力大幅度提高，同 时大大降低了无底柱分段崩落采矿法的采矿成本，目前在国内冶金、有 色、化工及非金届矿山得到全面推广应用。 随着采矿技术的不断进步和配套技术措施的不断完善，无底柱分段 崩落采矿法成功地解决了地质条件复杂、矿岩松软破碎、采场地压较大 矿体的回采技术问题，使无底柱分段崩落法的适用范围得以扩大，丰富 了无底柱分段崩落法的技术内容。1 9 8 6 一1 9 9 0 年，北京科技大学和马鞍 山矿山研究院在鲁中小宫庄铁矿的科技攻关中，根据矿体埋藏深、倾角 缓和矿岩松软破碎等特点，按分段回采顺序和采准巷道施工顺序，确定 巷道分组支护形式，利用地压实现上盘两翼自然冒落的并段回采；针对 下盘倾角缓，采用了切岩回采下盘三角矿带，研究了夹石多、矿石品位 不均、复杂矿体的放矿管理方法，形成了无底柱分段崩落法开采深埋、 矿岩破碎、缓倾斜复杂矿体的综合开采工艺，使该矿西区产量由1 9 8 6 年 的2 0 万t a 提高到1 9 9 0 年的4 0 万t a ，矿石回收率由4 2 9 提高到 8 1 5 ，采矿工效从5 9 t ( 工- 班) 提高到1 5 2 2 t ( 工班) ，效果令 人满意。 2 1 1 2 有底柱崩落采矿法 随着崩落采矿法在我国金属矿山的广泛应用，有底柱崩落法也朝着 加大阶段高度、采用垂直补偿矿房落矿、矩形堑沟与锥形放矿口的底部 结构和振动连续出矿系统的方向发展。通过一系列的技术革新，解决了 一些破碎松软矿体的采矿问题，使有底柱分段和阶段崩落法的应用范围 得以扩展。 昆明理工大学工程硕士学位论文金川二矿区妒矿体f 1 7 虬东矿山开拓系统及采矿工艺优化 1 9 8 5 1 9 8 7 年，东北大学与玉石洼铁矿合作攻关，首先找出该矿过 去有底柱与无底柱崩落法都是由于巷道破坏而未能实现正常生产的原因 之后，对地压控制采取了光面爆破、锚喷网联合支护。无底柱分段崩落 法以进路为单元组织生产的新工艺以及有底柱崩落法回采遗留松软矿石 的方案，历经3 年的技术攻关，采矿生产技术等方面部取得明显进展， 安全生产条件得以明显改善，矿石回收率从4 5 8 2 提高到8 0 2 ，创 建矿以来最高水平。 水钢观音山铁矿由于矿体赋存条件复杂和上下盘的矿岩边界处存在 着厚度不等的破碎带，致使巷道垮冒严重和大量矿石丢失。为了解决该 矿采矿方法问题，1 9 8 4 - - 1 9 8 9 年马鞍山矿山研究院和贵州水钢观音山铁 矿联合攻关，开展了底盘漏斗阶段强制崩落采矿法的试验研究，采用振 动出矿机的出矿方式，矿石回采率从6 3 3 3 提高到8 3 1 6 ，出矿效率 也大大提高，同时还为在采矿方法中应用振动放矿机积累了宝贵的经验。 安徽铜陵有色金属公司狮子山铜矿与中南工业大学、北京矿冶研究 总院、长沙矿山研究院和马鞍山矿山研究院合作，开展盘区回采振动出 矿连续开采方法的研究，试验中采用多排同段起爆、束状大直径深孔爆 破技术，大块率由3 0 降低到5 左右。该方法采用了k y 一17 0 a 地下牙 轮钻机、大型双台板振动出矿机、振动运输列车和原矿绳架带式运输机、 实现了连续运输开采。 东北大学与小富庄铁矿合作，在小宫庄铁矿东区采用垂直分条有底 柱崩落法进行试验获得成功。针对该矿东区矿岩松软破碎的特点，采用 沿矿体走向划分垂直分条，垂直走向按2 3 条电耙道的范围划分回采矿 块。底部结构布置在下盘岩石中，上向扇形中深孔分段挤压落矿，底盘 漏斗电耙出矿，卸压开采，强化一次爆破效果和让压刚性支护相结合的 开采工艺，取得矿块平均出矿能力2 13 万t 月、矿块回收率9 1 5 6 、 贫化率2 1 7 3 的良好采矿技术指标。 2 1 1 3 自然崩落采矿法 自然崩落法在美国、加拿大、智利、印尼、南非和菲律宾等国家已 得到较为广泛的应用。国内6 0 年代在云南易门铜矿、山东莱芜铁矿开展 过自然崩落法试验，但均末取得较好的效果。8 0 年代初期，长沙矿山研 究院在武钢金山店铁矿分别试验了有底柱自然崩落法和无底柱自然崩落 昆明理工大学工程硕士学位论文 金川二矿区2 。矿体f 1 7 以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 法，虽然有些技术指标不够理想，但展现了成功的前景。 马鞍山矿山研究院与酒钢镜铁山铁矿共同合作，在镜铁山铁矿的破 碎矿体中，采用平底的阶段自然崩落法，通过对矿体可崩性评价、矿石 崩落条件、底部结构稳定性、拉底切割方法和地压控制等方面的试验研 究，使该方法在镜铁山铁矿中获得成功，取得矿石贫化率8 5 2 、矿块 生产能力1 6 3 万t a 等良好的技术经济指标。 中南工业大学等在中条山铜矿峪铜矿试验应用了自然崩落法，该法 阶段高1 2 0 m ，由于矿体倾角为4 5 。，在下盘岩石中布置了3 层放矿漏斗， 采用中深孔拉底，拉底高度7 m ，拉底巷道沿矿体走向布置，间距l o m ， 为促使初始崩落，在初崩落区侧部和上盘边界上布置切割帮槽，当矿石 崩落面达到下盘漏斗标高时，下盘漏斗层开始拉底，促使崩落继续向上 发展。出矿采用7 5 k w 电耙，用x 射线荧光分析仪监测和快速分析出矿品 位，用微机排产，实现最优放矿控制。盘区出矿能力达到1 1 万t d ， 采矿直接成本降低3 8 ，贫化率和损失率降低l o 一1 5 。 2 1 2空场采矿法的技术发展现状 空场采矿法是我国金属矿山地下开采史上应用最早、技术最为成熟 的采矿方法。该法具有成本低、生产能力大、劳动生产率高、采准时问 短和较容易达产等突出优点，因此在我国多数矿岩较稳固的矿山应用较 为普遍。近2 0 年来，随着采矿技术水平的不断进步，空场采矿法也在一 些矿岩破碎的矿体中应用。总结建国5 0 年来我国空场采矿法的特点，主 要体现在以下几个方面：结构趋于简单而合理；参数不断加大； 生产效率不断提高：支护手段日益完善，与充填法组合应用，使用范 围得以扩大。 2 1 2 1房柱采矿法 我国地下矿山在应用房柱采矿法开采方面积累了不少新的经验，从 开采薄矿体发展到中厚甚至厚大矿体，从顶板稳固到中等稳固发展到顶 板不稳固从低品位、低价值发展到高品位、高价值；随着高效率的无 轨采、装、运设备的日益广泛用于井下，水平或缓倾斜矿体的房柱法的 采场生产能力将大为提高，应用比例和范围将逐渐扩大。 贵州遵义锰矿东区为缓倾斜薄矿体，矿体直接顶板为粘土页岩，具 有吸水膨胀、失水收缩、层理、节理较发育的特点。1 9 8 4 1 9 8 8 年，原 1 0 昆明理工大学工程硕士学位论文金川二矿区矿矿体f 1 7 以东矿山开拓系统及采矿工艺优化 冶金部组织马鞍山矿山研究院和遵义锰矿联合攻关，采用预支项板锚杆 房柱采矿法进行试验研究获得成功。该方法在切割上山内采用长钢筋砂 浆锚杆预先加固不稳固的采场直接顶板，采场内采用快硬水泥卷锚杆加 圃采场两侧顶板代替留护顶矿支护采场顶板的联合支护方式，大大地提 高了采场顶板的稳定性，同时落矿采用梯段式由下向上推进等回采工艺， 使矿石回采率由过去的5 0 一6 0 提高到8 0 2 9 ，采场生产能力达到 1 2 0 t d ，矿石贫化率为7 9 。 云南鹤庆锰矿是缓倾斜中厚矿体，采场顶板不稳固。由于该矿是国 内少数的几个富锰矿山之一，为了提高该富锰矿体的矿石回采率，1 9 8 9 1 9 9 2 年，马鞍山矿山研究院、鹤庆锰矿和大理州矿冶开发研究所在该 矿进行了人工柱锚杆房柱法试验。该方法采用片石砌筑人工矿柱代替矿 石矿柱，回采中采用超快硬普通水泥卷锚杆加挂1 0 4 1 2 t 铁丝网加固采 场不稳固顶板，提高了采场顶板的稳固性大大地改善了采场作业条件 和安全条件，矿块回采率达到9 2 7 4 ，使矿山经济效益大幅度增长：日 前该矿己推广应用。 江西良山铁矿对于厚度6 1 0 m 的矿体回采时，采用锚杆预控顶中深 孔房柱法进行回采。该法将矿房分为两步回来，第一步利用浅孔切顶， 将矿房顶板全部拉开，根据顶板围岩破坏情况进行锚杆支护，形成预控 顶板：第二步是在凿岩上山内利用中深孔落矿进行大量的回采工作。实 践证明，通过上述回采方式取得了矿房生产能力2 0 0 3 0 0 t d 、综合劳 动生产率1 0 2 6 t ( 工班) 、矿石贫化损失率分别为7 0 和15 0 的 良好指标。 2 1 2 2 全面采矿法 青城子铅锌矿棒子沟坑在开采缓倾斜薄矿体时，成功地使用了全面 空场法。该矿根据采场地压显现的特征，借助矿石矿柱来控制顶板围岩 的暴露面积，取得了令人满意的效果。 陕西潼关金矿对厚度小于1 1n l 的缓倾斜薄矿体采用进路两侧选用全 面采矿法进行回采，厚度1 1 2 0 m 时采用爆力分采全面采矿法，使矿 石贫化率降低到1 1 5 一2 0 2 0 ，矿块生产能力达到4 5 5 0 t d 。 此外，斗南锰矿对于厚度小于1 2 m 的缓倾斜矿体采用破底板人工 选别的全面采矿法进行回采，也取得较好的效果。 昆明理工大学工程硕士学位论文金川二矿区2 铲体f ”阻东矿山开拓系统及采矿工艺优化 2 i 2 3 分段空场法 建国5 0 年来，随着国内外矿山把大型自行采矿设备和端部出矿引入 分段空场法，简化了底部结构。使国内空场法的应用得以完善。 大庙铁矿采用端部出矿的无底部结构的分段空场法。该法的实质是 分级凿岩和在分段巷道中进行端部出矿的空场法，第一分段只进行爆破 落矿，不进行出矿，以形成矿石垫层；以下各分段进行爆破落矿和出矿。 自回采进路的端部切割立槽起，用c z z 一7 0 0 型单机凿岩台车配b b c 一1 2 0 型凿岩机打垂直扇形中深孔，逐个步距崩落矿石，用t t g 装载机在矿石垫 层覆盖的空场条件下进行出矿，每个步距崩下的矿石只出到司机操作位 置到达眉线下为止，然后进行下个步距的崩矿，眉线以外出不到的矿石， 留待下一分段回收。上述回采工艺具有有底拄分段空场法和无底柱分段 空场法的一些优点，而克服了各自的不足，同时还具有采场结构简单、 通风条件好、作业安全、机械化程度高、劳动生产率高、矿石损失贫化 小和管