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地下矿山采矿方法精品(七篇)

时间:2023-09-25 11:40:07

序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇地下矿山采矿方法范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。

地下矿山采矿方法

篇(1)

【关键词】地下矿山;开采技术;问题;策略

目前,国内外地下矿山采矿技术的发展往往体现在该企业采用各种采矿方法的比重和回采工艺,从而使得采场生产能力和劳动生产率有了较大的提高,为企业带来了可观的经济效益。然而,随着地下矿山开采新技术、新方法的不断涌现,新的问题也日益突出,因为,开采技术往往都会存在某些不足或将要面临某些问题。因此,相关矿山企业必须深入探讨地下矿山开采技术,详细分析其所面临的问题,并找出相应的解决策略,为最终提高我国地下矿山开采技术水平提供可靠保障。

1.地下矿山开采技术分析

1.1地下矿山无废开采技术

地下矿山无废开采技术是近些年才发展起来的,但是很快就得到推广与应用,因为改技术符合国家产业政策和发展方向。此外。地下矿山无废开采技术不仅可以充分利用矿产资源,为企业创造更多的经济效益,而且可以避免废弃物对自然环境造成污染和危害,是今后矿山开采技术发展的首选。该技术主要包括:高浓度尾矿料的制备与输送技术、全尾矿充填技术等。目前,地下矿山无废开采技术在俄罗斯、美国、德国、印度、加拿大等国家得以广泛应用。

1.2崩落采矿技术

1.2.1自然崩落法

自然崩落法在地下矿山开采中应用较广泛,其优点在于采矿成本低、生产能力大、开采速度快等,尤其是对于那些矿化均匀、矿体厚大,并且容易于自然崩落的低品位矿床开采,特别适用。自然崩落法的应用原理是,在通过在地下矿山中破坏矿块内的应力平衡,使得矿块大面积拉底后,进而引起应力不均匀分布或应力集中,形成新的自然平衡拱,拱内矿石因受重力作用而周期性冒落,最终达到矿山开采的目的。

1.2.2无底柱分段崩落法

无底柱分段崩落法是近些年才在我国应用的,至于如何加大和优化结构参数的问题仍然是阻碍该方法在我国进一步推广的主要因素。其中,结构参数优化的目的就是为了增大进路间距,从而极大地减少采掘工程量。由于增大进路间距可操作性强,易于实现,目前在我国的桃冲、程潮、板石沟以及北铭河等矿山都应用了该技术,并呈现出诱人的应用前景。特别是那些低贫化放矿或无贫化放矿工序,为了保持矿石界面的完整性,正常情况下在放矿过程中当矿岩界面正常到达出矿口时便停止放出,从而最大程度地减少矿岩的混杂性,提高矿岩的纯度。随着无底柱分段崩落技术的应用,能够极大地减少岩石混入,降低贫化,并将为相关企业带来巨大的经济效益。

1.3承压开采技术

承压开采是在有效保护地下水环境前提下的开采技术,并且开采效率也比较高。随着矿井开采速度、开采深度、开采规模进一步加大,一些矿区来自底部的灰岩裂隙岩溶高承压水的威胁E1趋严重,对接下来矿区的开采造成一定的难度,底板岩层在采动的影响下的破坏程度也日趋加剧承压开采技术能够很好地克服以上问题。承压开采技术指的是在不疏降地下水位的情况下,回采工作面底板含水层有较高的承压水作用时,通过底板封堵、加固等手段来从而防止水害事故的发生,确保开采工作的顺利、有效进行。一般情况下,承压开采的三种途径:合理选择开采区域、当留设防水(砂)矿(岩)柱、取合理的采矿方法和工程措施。

2.地下矿山开采技术所面临的问题

2.1开采成本增加,开采难度增大

随着矿山开采项目的不断增多,我国矿产资源日益枯竭,后期剩余储量一般位于矿床的底部及边缘地带,开采难度不断加大,从而无形中使得相关矿山企业增加了开采成本。因为,深部矿床受地压影响大,同时,矿体埋藏较深,现有技术条件难以开采,矿石及围岩软弱破碎,提升运输环节较多,矿体分散,矿体倾角厚度变化大,矿床边缘的矿体夹层多,从而使得采矿工程位置不断下移。最终将会出现新采区不断开拓,而原有的老采区不能及时密闭的现象,使得整个地下采矿活动范围越来越大,通风越来越困难,采矿生产受到制约,矿井涌水量不断增加,采矿难度越来越大,开采成本不断增加。

2.2可开采资源储备不足

依照现有的开采速度,我国的地下矿产资源将会越来越少,并在未来数十年枯竭,使得矿山开采面临着一些列生产危机。随着我国经济社会的快速发展,对能源的需求也在El益增多,现有的资源储备难以满足其基本需求,进而转向国外进口,将会增加我国能源风险。

2.3开采量下降,开采人员富余

随着矿山开采行业的不断发展,以往的开采模式将会发生改变,矿体将会向着深部及边缘地带集中,使得矿山开采的范围不断缩小,矿体变小变薄,采矿作业点越来越集中,矿产资源年产量也会逐年降低。最终,矿山生产所需的相关技术人员量不断下降,使得以往的人员出现大量失业,人员闲置和人员过剩的现实,这样,将会带来一系列社会问题,不利于我国社会主义和谐社会的建设。

3.地下矿山采矿技术的发展趋势

3.1矿设备大型化、高效化、自动化

随着科学技术的不断发展,地下矿山采矿技术也在不断转型,其开采设备将会出现大型化、高效化和自动化发展。各国将会加大科研投入经费,研制高效率大孔穿爆设备、井巷钻进机械、振动出矿和连续采矿及与之配套的辅助机械、中深孔全液压凿岩机具以及铲运机为主体的装运设备等,逐步实现高效化、无轨化、半自动化和自动化,以便于更好地满足当今社会发展的需求。同时,还需要研制出可自动清除车厢内粘结物的高效连续式装载的采矿激光测位装置,实现微机控制的凿岩台车等。

3.2地下残留矿新工艺的发展

在地下矿山开采中,采矿工艺是提高开采效率和确保采矿质量的必要条件,对于矿山开采具有重要的作用。在今后的发展中,人们将围绕提高采矿生产能力这个主目标,重点研究地下残留矿新工艺技术。因为,随着民采企业和非常采矿现象不断增多,无序开采的情况相当严重,不仅抢占大量的国家矿产资源,还造成浪费严重,遗留了大量的残留矿体。然而,该类矿床在开采过程中存在采矿方法、地压灾害、巷道维护、岩层控制、采空区处理等技术问题,需要通过系统的研究加以解决,通过加大对地下残留矿新工艺的研究,充分回收有限的矿产资源,对我国地下矿山行业的良性发展具有重要意义。

【参考文献】

[1]李红零,吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属(矿山部分),2009(01).

[2]刘春波,孙光华,李富平.我国地下矿山采矿技术发展及趋势[J].河北理工大学学报(自然科学版),2009(02).

[3]田显高,田渡.鸡冠嘴矿区通风系统技术改造[J].金属矿山,2006(12).

篇(2)

关键词 外包 管理模式 探讨

中图分类号:TD844+.9 文献标识码:A

矿山企业的外包运营模式是按不同的生产环节进行划分的,其中生产剥离、采矿和选矿是矿山企业生产的核心业务,本文就这三个生产环节的外包进行阐述。

1矿山开采前剥离性业务外包

矿山开采特别是露天开采的首要任务就是剥离一些非矿土层或没有开采价值的矿物表层,这一工作任务传统的做法就是矿山企业专门成立一支工作队伍进行剥离施工,现在大都由第三方承包完成。

2采矿业务外包

指的是金属矿石的开采不由本企业的人员具体操作,由外来的第三方或者是内部人员虚拟外包的方式,虚拟外包就是由企业内部人员承担矿石开采但报酬的计算与兑现和外部人员承包该工作一样。

3选矿业务外包

就是选矿操作环节企业不再具体参与,由企业以外的人员或施工队去承担,或者是虚拟外包。此外,矿山运营外包还涉及运输业务外包:指矿石、精矿的运输由专门的外部运输单位或企业负责,矿山企业不再拥有自己的专门运输队伍。矿山企业三类核心业务外包运营模式中,剥离性外包运营模式在国内大部分矿山开采企业得到普遍采用,各矿山企业不再拥有自己的剥离施工操作队伍和人员;采矿外包运营模式有不少的企业在尝试,但大型企业的在该运营模式上还有所保留,没有完全实行外包,而小的矿山开采企业基本上都是外包的运营模式;选矿外包运营模式除该矿业公司采用外,国内其他企业采用这一管理模式的较为少见。

4重视露天矿外包和地下矿外包的差异

(1)露天矿与地下矿承包资质的差异。矿山企业按照采矿方法可以分为露天矿山和地下矿山。与地下矿山相比露天矿的采矿管理较为简单、容易,而小型露天矿的开采更加简单,有些只是具有土石方施工能力的施丁队伍,这些来自于非矿山的施工队伍,合同单价较低。由于队伍人员素质、培训和装备水平参差不齐,安全和技术支持存在隐患,如对边坡的管理等方面。地下矿山的开采和管理比露天矿复杂很多,因此从事地下矿山建设和采矿承包的施工队伍要求更专业化,必须具备矿山总承包资质才能承接该类业务。

(2)露天矿与地下矿外包在设备、设施投资方式的差异。露天矿外包和地下矿外包在设备、设施的投资方式上可以进行如下划分,露天矿外包可以由承包方投入采矿、运输等主要设备、相关辅助设备和公辅设施等,但投入的设备必须符合矿山的要求,这种模式可以减少业主的建设投资。地下矿外包的固定设备投入由业主承担,固定设备包括:提升机、竖井装备、有轨运输设备、坑内破碎设备、水泵、变电设备、通风设备、压风设备、放矿设备等;移动设备由承包方投人,移动设备包括:手气动凿岩机、中深孔钻机、掘进凿岩台车、中深孑L台车、铲运机、装药车、辅助车辆等,这样可以防范双方合作出现问题带来的风险。固定设备的运行管理可以由业主负责,也可以委托给承包方负责。

5重点关注矿山安全管理

矿山企业属于高危、高风险、强体力、劳动密集型行业,矿山管理最重要的是安全管理。因此必须要求承包方必须具备完善的安全管理体系和职业健康防护体系。在确定承包单位时,对承包单位安全资质进行全面审查。在采矿工程承包合同书中,明确双方责任义务;制定安全管理制度,监督承包方执行。在爆破管理上,制定明确的爆破材料管理制度,安全员进行严格监督;承包方自配取得特种作业资格证书的特种作人员。

篇(3)

关键词 缓倾斜多层矿体;深孔合采;井下矿废分离;连续采矿

中图分类号 TD8 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)112-0201-02

缓倾斜多层矿体技术当前依然是困扰广大矿工企业的一个重大难题,在整个矿山开采工作中占据了相当重要的比例,因为如果未能够做出一些有效的突破,必然会成为矿工企业进一步发展与进步的阻碍。现阶段,突破传统技术,不断探索新型缓倾斜多层矿体采矿的新技术,已经成为采矿技术的重要课题。因为本文研究不仅具有重要的现实意义,也具有一定的学术价值。

1 开采条件概况

某一矿山企业的矿体储存标高在1860m~1310m之间,埋置深度介于540m~1090m之间。经勘查表明一共存在矿体结构47个,全部的矿产资源的储存量达到了865万吨,其中主要以有色金属为主,经评估潜在价值达到了70亿。然而给地区矿体结构大部分均是缓倾斜矿体,倾角基本都低于30 °,同时矿体层数上从1层到5层不等,其中最薄的矿体达到了1m,最后的矿体则高达25m,远高于国内同类矿体。另外,勘查还表明该地区岩石类矿产资源主要集中在以赤铁矿和褐铁矿为主的大量的松软土状氧化矿,而一旦遇水,就有可能分解进而形成一种表现为泥浆状态的物质,这也给开采工作加大了难度。

2 开采技术方案

结合该地区的实际情况,在进行本地的矿产资源开采时,可以从矿段岩体结构性能存在明显差异且容易分离的特征来作为突破点,借助大直径深孔落矿技术来实施开采工作,同时还应当借助集中筛洗分离技术来对于矿物质中存在的大量废石进行分离,完成后则可以把废石直接填入采空区,使其得以循环利用,达到连续不断的采矿目的,提高资源利用率。

2.1采矿方法

采矿时,可以首先将矿体划分为两个部分,一是盘区,一是矿段,然后以矿段来作为回采单元,是以下向平行深孔、侧向平崩矿和二次水平破碎等多种方式来采矿,除此之外,也有一些是利用上述几种方式综合进行的,主要采用电动机车运输矿石,工序上主要包括采切、落矿、出矿以及填充等,各工序分级别在相连的矿段平行开采,从而有效加快了采矿工作的开展进度。

2.2采矿工艺系统

勘察结果显示,该地区矿段开采中,矿石主要集中在土状氧化矿,而夹石也多数为白云岩和大理岩为主。所以,在具体的开采过程中,充分利用矿岩崩落的块度的不同且易于分离的特点,可以对采下矿岩采取集中筛选的处理方式,对于这些分离出的废石不要采取出坑处理,可以将其直接回填井下采空区,而这些经过筛选后的矿浆则可以直接运送到地表,并通过浓缩后直接转运到选厂,具体情况如图1所示。这种模式的好处不仅在于提高了开采效率,还能够有效减少由于废石堆积而导致的矿井场地面积的占用。

图1采矿工艺流程图

3 效果评价

本文所探讨的采矿方法和传统技术相比,存在着较为明显的四点优势:第一,通过大直径深孔合采缓倾斜的多层松软矿体,实现了对于传统分采工艺的创新,从而达到了多层矿体的高效采矿目标;第二,改变了我国地下矿山进行矿岩分离的传统手段,在井下完成了矿岩集中分离,同时用废石回填采空区,并坚持废石不出坑,从而也就达到了无废开采的目标,与此同时废石也得到了二次利用,实现了连续不断的才可目的;第三,采用的是从坑内到选厂通过矿浆输送的手段来进行矿石运输,这种模式不仅在很大程度上降低了运输量,同时还大大降低了运输成本,节省了费用;第四,在缓倾斜多层矿体开采中,真正完成了大量落矿的高效连续采矿目标。因而在开采的过程中使用的是不留间柱的一步骤回采,从而防止了因为间柱回收而造成的作业面分散或者多中段作业等多种问题,也可以有效解决生产管理复杂、井下工人平均劳动生产率较低等问题,同时对于改变间柱回收安全性能差、效率低、花费成本高、资源浪费严重等现象也具有重要意义。

从具体的技术指标来看,使用新工艺后,日出矿量达到了900(t/d),远高于传统开采方式的600(t/d),劳动生产率从原来的323%提升到了现在的507%,采矿损失率从原来的11%降低到了现在的7%。而在经济指标上,原矿成本从原来的244.22万元降低到了现在的225.09万元,利润总额从原来的1669.71万元提升到了现在的3597.53万元,提升幅度超过了50%,经济效益非常显著。

4 结论

综上所述,采矿企业应当始终坚持“安全、高效、低成本”的基本开采原则,致力于采矿技术的不断进步,特别是针对缓倾斜多层矿体开采这一世界性难题,应当在渗入研究和实践的基础上,积极开展以连续开采为主的工作措施,通过引入深孔合采井下矿废分离连续采矿技术,以提高采场的生产能力、降低材料损耗、提升经济效益,为整个开采工作的可持续推进提供保障。

参考文献

[1]邹正勤,王宏剑.构建“1+6”产业格局打造现代冶金矿山发展新模式――河北钢铁集团矿业公司发展模式研究[J].冶金经济与管理,2012(5).

篇(4)

关键词:岩体;露天开采

Abstract: along with our country most open pit mine deep concave mining end, more and more will be transferred to the underground mining mine. Transition from open pit to underground mining under the conditions of rock mass deformation and easy movement induced by open pit slope stability problem. Some open pit to underground mining occurred landslide, ground collapse and other accidents, so the open pit slope stability analysis for underground mining safety production has very important significance.

Key words: rock; open pit mining

中图分类号:TD8文献标识码:A文章编号:

1、岩体基本质量的分级

岩体基本质量由岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定。其划分采用定性和定量两种指标方法确定。顾名思义,定性划分是根据岩石的性质,岩石坚硬程度定性划分一般采用敲击、浸水等方法对岩石进行确定,一般分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软岩、极软岩,风化程度可由岩石的颜色、状态、构造破坏程度进行确定,一般分为未风化、微风化、弱风化、强风化、全风化;岩体完整程度定性划分一般根据主要结构面的发育程度、结合程度、结构面类型、相应的结构类型来确定,一般分为完整、较完整、较破碎、破碎、及破碎。所以定性确定方法一般是采用肉眼观察、手触等方式对岩体进行判断,比较直观。定量划分是根据公式计算对岩体质量分级进行确定,精确度高,理论追溯性强。岩体坚硬性定量指标采用岩石单轴饱和抗压强度RC,RC可由试验测得,也可由计算得出;岩石完整程度定量指标采用岩石完整性指数KV确定,KV由试验测得,当无法取得试验数据时,可采用岩体体积节理数JV进行确定。岩体基本质量的分级应根据岩体基本质量的定性特征和岩体基本质量指标(BQ)两者相结合进行确定,岩体基本质量的定性特征根据前述方法即可确定岩石的坚硬程度和岩体的完整程度,岩体质量指标(BQ)应根据分级因素的定量指标RC和KV,按公式BQ=90+3RC+250KV进行确定,在使用此公式时应注意以下两个条件a、当RC>90KV+30时,应以RC=90KV+30和KV带入计算BQ值b、当KV>0.04RC+0. 4时,应以KV=0.04RC+0.4和RC带入计算BQ值。正确确定岩体的质量分级对采矿作业选择设备、作业工法、安全防护有着指导性的作用,准确确定岩体基本质量的分级,做好边坡稳定性和支护工作在采矿中势在必行。

2、主矿体基本稳定,但矿体夹石层和矿体顶底板围岩局部有软化特征,位于上下盘20m范围内存在一个近矿围岩不稳定带,是影响矿山开采的主要工程地质问题。因此,合理选取采场结构参数是保证吴集铁矿地下开采地表不塌陷、井下不突水的关键。在地下矿山采场结构参数的选择过程中,经验类比法占有重要的地位。随着岩石力学理论及计算技术的不断发展,数值模拟为岩石力学研究和工程设计提供了重要的依据。 拉格朗日模拟是把每次拉格朗日计算作为一次试验,拉格朗日计算的结果(如采场顶板的下沉量)与采矿方法、采场跨度、矿柱尺寸、围岩的物理力学性质等多个因素密切相关,各因素或多或少地对峒室顶板的下沉产生影响,到底哪个因素是关键因素,各因素以什么样的组合更合理,都是要高度重视的问题。正交拉格朗日分析是按照正交实验原理,考虑了岩石的塑性、不抗拉、节理的非线性以及层状岩体的正交异性、模拟回采顺序、开挖效应及围岩、锚杆、喷射砼的相互作用,具有较好的适应性。本次吴集采场结构参数优化,用正交拉格朗日试验分析方法评价各设计参数与稳定性指标间的关系,并在此基础上提出了合理的采场结构参数取值。

3、拉格朗日法的基本原理

拉格朗日法是研究流体质点随时间而变化的情况,即某一质点在任意一段时间内走出的轨迹、所具有的速度、压力等。将此法植入固体力学中,将研究的区域划分成网络,网络的节点就相当于流体的质点,然后按时步用拉格朗日法来研究网络节点的运动称拉格朗日法。这种方法最适用于求解非线性的大变形问题。它使用差分方法求解,先将求解的区域划分成四边形网络,见图1(在边界不规则的地方也可以用三角形网络来拟合)。其计算循环见图2。

4、采矿方法概述

4.1在矿体和围岩中以一定的布置方式和程序,掘进一系列的准备坑道和切割巷道,并按一定的生产工艺过程,进行回采的方法,叫做采矿方法(mining method)。根据矿体的开采技术条件,设计的采矿方法为:阶段矿房分段凿岩嗣后充填采矿法,其结构参数见图3。

1-沿脉运输巷道;2-穿脉运输巷道;3-矿石溜井;4-拉底巷道;5-装矿巷道;6-

铲运机出矿巷道;7-回风平巷;8-回风天井;9-进风天井;10-分段凿岩巷道;11-

切割天井

4.2采矿方法构成要素:人工装矿的浅孔留矿法矿块长50m,沿矿体走向布置,中段高度60m,顶柱高度6m,不设底柱,间柱宽度8m,矿块宽同矿体厚度。回采工艺为矿房自下而上分层回采,分层高度1.8~2m,采用7655型凿岩机钻凿上向倾斜孔,孔径38mm,孔深1.8~2m,炮孔采用平行排列或交错排列,网度为0.8~1.8m,每次爆破两排孔。落矿后先28局部放矿,出矿在装矿巷道中人工向矿车装矿,人工推车至运输巷,由电机车运至主井溜井口。

4.3矿床联合开采的特点:无论是露天开采和地下开采都觉有其独特的工艺特点,当矿床适用于采用露天和地下联合开采时,就应该充分利用这一特点,以提高露天和地下开采的技术经济指标。联合开采工艺系统的核心是在开采工作中按一定顺序进行时,必须尽量考虑矿床的特点,选择露天和地下相互联系的开采工艺系统,公用地面辅助生产设施和生活福利设施,以提高矿山的经济效益。露天和地下联合开拓的主要特点是最大限度的赋予地下巷道多种用途。深部露天矿开采的趋势是广泛利用地下巷道进行运输。

矿床联合开采技术上可行性的开采工艺系统:

露天与地下联合使用地下巷道系统

露天矿利用地下巷道系统

地下矿石经露天运出

露天废石排入地下开采崩落区

各自独立的运输系统

用露天钻机回采露天坑底和边邦的矿石等。

5、近几十年来,露天转地下开采在国内外矿山得到了广泛的使用,对于这类矿山为了保持矿山产量的平衡,当露天开采向地下开采过渡时,在一段时间内露天与地下开采需要同时进行作业,这是这类开采方法最复杂与最核心的技术问题,这与露天与地下联合开采的基本条件是大致相同的,地下转露天开采只是在特殊条件下偶然使用的。对于急倾斜中厚以上的矿体,当矿体延深较大而覆盖层较薄时,矿体的上部通常首先采用露天开采,然后对矿床的下部采用地下开采,整个开采称为露天转地下开采,当露天开采转为地下开采的过渡期,矿山由单一的露天开采转为露天与地下开采同时作业,必须充分采用各种技术与组织措施,减小过渡期对生产效率(15%-25%)的影响,当露天矿生产进入减产器后,地下开采系统应基本形成,并逐步承担露天矿减产部分的生产能力,使矿山生产产量基本保持稳定。因为露天开拓系统以先天已先期形成,露天转地下开采的开拓系统主要指地下开拓系统,应当强调的是,在设计地下开拓系统时,应尽可能的利用或结合露天开拓系统,以减少投资。

根据露天和地下采矿工艺联系紧密程度不同,露天转地下开拓系统可分为:

露天和地下独立开拓系统

局部联合开拓系统

联合开拓系统

在深部矿体储藏量大、服务时间长,或在露天开采深度大,露天采场地平面狭窄,采场边坡稳定性差,难以保证井巷工程出口安全的情况下,地下开拓工程一般布置在露天采场之外,称为独立的开拓系统,它具有两套生产系统,相互干扰小,露天开采后无须维护边坡等优点,缺点是两套开拓系统的基建投资大,基建时间长。

倾斜或急倾斜矿床残留矿体的开采,通常利用地下开拓系统运至地面,露天开采到设计境界后,下部矿体的储量不多,服务年限较短,通常自露天坑底的非工作帮掘进竖井、斜井形成地下矿体的开拓系统。矿石经露天开拓系统运到选厂,具有井巷工程量和基建投资少,投资快,可充分利用已建的露天开拓运输系统的优点,缺点是井巷施工与露天生产同步进行,干扰大。

在露天坑较低的台阶有足够空间的情况下,可以在坑内布置斜坡道或风井等辅助井巷,而把主井和主要运输巷道布置在坑外,优点是可以减少开拓量,达到提前见矿,保持矿石产量稳定。

露天边缘矿的开采也经常会涉及到露天转地下的开采技术, 露天边缘矿体是边坡矿、端帮残矿、顶底盘三角矿样、永久路堑下矿体和露天底矿段的总称,它们具有相当大的矿量,大部分可以回收,由于其存在地点的不同,回收边缘矿体时将会对露天矿边坡的稳定性和地下开采的安全生产等带来直接影响,为此应根据具体的矿岩条件及所处位置,选用各种不同的露天或地下方法进行回采,根据不同的矿岩特性,选择相应的开拓系统对节约成本保证生产安全是非常必要的。

[1 ] 杨威,蔡嗣经,李有臣.南芬铁矿露天转地下开采边坡稳定性数值模拟[J]. 有色金属(矿山部分). 2012(03)

篇(5)

关键词:某金矿;开采技术;探讨

1􀀁国内外深部厚大破碎矿体开采经验

纵观国内外地下矿山高价值破碎复杂矿体采矿方法,由于充填采矿具有矿石回收率高,特别适合于不稳固矿岩条件下的高价值矿体开采的特点,自然成为高价值破碎复杂矿体的首选采矿方法。随着科学技术的不断进步和发展,充填采矿法实现了采场机械化回采和充填,原来的低产、低效、劳动强度大的弱点已逐渐演变成高产、高效和劳动强度低的现代化开采方法。目前充填采矿法已形成了分层充填、分段充填和阶段充填的完整体系。针对不同的适用条件与开采技术特点,选择不同的充填采矿方法,对降低贫化损失与保障采矿安全具有重要意义。

在所有使用充填采矿法开采高价值软破复杂矿体的矿山中,主要考虑的问题是矿体开采的安全性,即考虑矿岩的稳固程度、矿岩的顶板暴露面积与暴露时间、矿岩对作业人员与设备的安全影响与危害、矿岩的自稳与贫化损失。因此,正是由于矿体的不稳固性,从而使目前使用的充填采矿法主要集中在上向分层充填采矿法、上向进路充填采矿法以及下向进路充填采矿法3种形式。

1.1􀀁上向分层充填采矿法

上向分层充填采矿法在瑞典、加拿大、美国、澳大利亚、意大利及其他国家广泛用于开采矿石稳固、围岩破碎的急倾斜薄矿脉和中厚矿体,比较典型的矿山有瑞典的汤普森矿、斯特拉思科纳矿等。在加拿大,每年用充填法开采的矿石量达到2700--3200万,t占地下开采矿石总量的35%--40%,其中87%是用各种不同形式的分层充填法方案开采出来的。在日本约有43%的有色金属矿石是用充填法开采出来的。对于埋藏条件很复杂的矿体,主要是采用机械化上向分层充填采矿法进行开采,在瑞典的45个矿山中近乎一半以上的矿山采用该方法。但由于充填体强度等原因,出矿过程中会出现矿石混入充填料的现象,从而导致矿石的二次贫化与损失,个别情况不好时甚至会导致二次贫损超过一次贫化与损失。

1.2􀀁上向进路式充填采矿法

上向进路式充填采矿法是在分层充填采矿法基础上发展起来的,该法用于矿岩更加破碎、稳固性较差的矿体。这种采矿方法的主要特征是在矿块划分分层后按一定规律划分进路,类似于巷道掘进,逐条进路进行回采,采完后进行进路充填并接顶,直到分层回采结束,然后转向上一分层的回采,直到矿块回采完毕。采用上向进路充填采矿法,主要存在采场生产能力小、充填接顶困难、管理复杂等缺点。

1.3􀀁下向进路充填采矿法

下向进路充填采矿法是20世纪50年代末发展起来的一种采矿方法,该法最先在瑞典加彭贝里铅锌矿使用,主要用于取代传统的分层崩落法。该方法适用于埋藏深,地应力大,有地热高温与岩爆的可能性和矿岩很不稳固的矿床。其后,下向进路充填采矿法在德国、美国、日本、加拿大得到广泛应用。但下向进路充填采矿法受岩层条件的限制,采矿方法技术与工艺等方面要求较为苛刻。

2􀀁深部厚大破碎矿体开采方法

某金矿采矿方法选择中,矿山优先考虑的关键问题是在生产安全的前提下,充分利用矿山现有开拓与设备,尽可能与某金矿现有生产能力接轨,保证矿山产量稳定、生产持续发展,同时某降低开采成本,提高资源回收率和降低贫化率。

根据采矿方法选择原则,结合金矿3号矿体的开采技术条件,选择了4个具有代表性的采矿方案,分别为:应力拱连续开采上向水平分层充填采矿法、盘区交错式无间柱上向分层充填采矿法、棋盘式预护顶中深孔上向凿岩分段充填法、人工再造环境下的混合充填采矿法。经综合分析,选择应力拱连续开采上向水平分层充填采矿法开采某金矿破碎厚大矿体(见图1)。

2.1􀀁盘区布置与采场回采顺序

盘区沿走向划分,尺寸为38m50m,即盘区长38m,高度为50m,分段高度为10m。连续矿房宽度为31m,划分为5个矿房,1--5号矿房宽度依次为6,6,7,6,6m,矿柱宽度为7m。一个盘区内的5个矿房,矿房超前2,4号矿房3个分层,即10m,2,4号矿房超前1,5号矿房3个分层的高度回采,使5个矿房在空间上形成一个免压拱(见图1)。

2.2􀀁采准与回采工艺

盘区采用下盘脉外分段平巷和集中溜井出矿的无轨采准方式。平行矿体下盘边界布置分段运输平巷,各分段运输平巷通过联络道与主斜坡道相通。采场分层联络道将分段运输平巷与采场相连,溜井联络巷与中段集中出矿溜井相联,从而构成盘区下盘脉外无轨采准系统。分段高10m,分层高度3.3--3.4m,即一个分段控制3个分层矿体的回采。考虑到用无轨设备凿岩、出矿,重车出矿上坡的坡度不超过15%,重车下坡的坡度不超过21%,以此为依据进行分段平巷设计和采准工程优化。每分段有3条分层联络巷通达矿体,其第2条为第1条压顶后形成,第3条为第2条压顶后形成。

采场支护用树脂锚杆和钢带联合护顶。锚杆杆体选用20MnSi无纵肋螺纹钢,直径为􀀁18mm,长度L=2400mm。树脂锚固剂型号为K2535和Z2360。采场锚杆呈梅花形布置,间距排距=1200mm1200mm。钢带由矿山自行加工,用直径􀀁10mm的A3钢筋切割焊接而成。钢带宽40mm,共3种规格,长分别为1500,2900,4200mm,由两根平行钢筋每隔200mm用同径钢筋焊接制成。

凿岩采用Mercury-14全液压单臂凿岩台车,钎杆长4.3m,柱齿形合金钎头直径为40--43mm,炮眼深度一般为3.8--3.9m。爆破使用GB12437-90粉状铵梯炸药,以上分层的空顶距为爆破自由面,沿矿房全断面拉开。采用非电毫秒差导爆管,使用导爆管起爆器引爆。

采用芬兰Toro-250BD柴油铲运机出矿,经分层联络道、溜井联络道,倒入放矿溜井。采场分层采完后,在采场内砌筑充填挡墙,然后从通风充填天井中引入并架设充填管,用水泥尾砂胶结充填,尾砂比1:12―1:10。一个分层分2--3次充填,最后一次充填浇面,最上一个分层的最后一次充填须接顶。

3􀀁结􀀁论

篇(6)

【关键词】VCR嗣后充填法;地下铁矿;采矿工艺流程;应用与发展

1.引言

最近十年,我国金属矿床开采技术和理论取得了较大进展,许多采矿新技术、新工艺、新设备、新材料在矿山得到应用。在地下开采方面,大孔径潜孔钻机、牙轮钻机、凿岩台车、铲运机、装载机、井下矿用汽车、装药机械、锚杆台车等辅助采矿机械获得了推广应用,VCR采矿法、高分段崩落采矿法、自然崩落采矿法、水平和缓倾斜厚大矿体的房柱法等高效采矿方法和工艺相继诞生。

常见的传统充填法有水平分层充填法、壁式充填法、削壁充填法等,VCR嗣后充填法与传统充填法相比较,主要有以下几个优点:a.开拓作业周期短,缩短了投产时间;b.前期投资成本低,投资回报期短;c.采切巷道少、断面大,可采用各类机械化作业(凿岩台车、液压潜孔钻、装药台车、铲运机等),回采效率提升,安全系数高;d.单次回采爆破崩矿量大、单耗低,工序循环间隙短,整体作业效率高。

2. VCR嗣后充填法的应用

2.1工程项目简介

安阳钢铁集团舞阳矿业公司铁山矿露天转地下一期采矿工程,要求在-100m至-160m中段年采矿210万吨,即在一个中段实现大型矿山的采矿量(年采矿200-300万吨属于大型地下矿山),业主、设计院及施工方共同研究后决定采用在近年来推广的“VCR嗣后充填法”。

2.2工艺流程

VCR嗣后充填法工艺流程为:开拓系统形成-100m水平凿岩硐室施工-160m水平拉底、装矿巷道施工-160m中深孔设计及施工-100m水平深孔设计及施工-160m水平中深孔落矿-100m水平深孔落矿-160m水平出矿充填新矿房施工。

2.3开拓采准作业

根据地勘资料显示,该中段矿体走向长约720m,矿体厚度30~100m,矿体倾角在48~55度之间,倾向南北向,该矿体数序倾斜厚大矿体,矿、岩稳定性属于较稳定。设计采矿中段高为60m,矿房宽度为15m,长度根据矿体厚度调整,相比其它采矿法开拓掘进量大幅减少,投产时间大幅提前。

-100m、-160m水平的巷道掘进断面为4.2m*4.5m三心拱形,临近矿岩分界线20m范围内的穿脉沿脉巷道需至少采取素喷砼支护措施,围岩较破碎或裂隙较发育处需采取喷锚挂网或钢拱架支护措施,以防后期中深孔、深孔爆破作业对巷道顶板边帮的大面积破坏。

2.4回采作业

-160m水平切割槽中心位置布置直径2m高9m的切割天井,周边均匀布置9米深垂直上向中深孔,采用H1354台车或YGZ-90钻机进行穿孔作业,中深孔呈扇形布置,孔径φ75mm或65mm,孔深6~13m,孔底距1.8~2.2m,排距1.5m。

单次爆破2~4排,直到形成宽4米,长15米,高13米的切割槽。以切割槽为自由面进行排位中深孔落矿,形成深孔落矿时的补偿空间。切割槽两侧面可对称爆破落矿,单次爆破2~3排,崩矿量为1000~1500吨,单耗为0.25~0.35kg/t。装药设备采用BQF-100装药器,炸药使用粉状硝铵炸药或粒状硝铵炸药。起爆采用非电毫秒雷管和导爆索联合起爆,输药管采用专用防静电输药管,起爆网络采用非电起爆网络,联拉方式采用簇联,排间微差起爆。

-100m水平采用T150液压潜孔钻进行下向垂直深孔钻孔作业,孔径φ165mm,孔深47m,以VCR小区拉槽区为自由面,对称爆破深孔落矿,可逐排一次全段高爆破,亦可单次爆破2~3排下半段形成倒楼梯形爆破结构。深孔爆破施工流程:测量孔深,用孔口封堵装置堵下口,轴向间隔径向不耦合装药,孔顶回填2-3m炮泥,孔间或排间微差爆破,循环往复至全部炮孔爆破落矿完成。

2.5出矿作业

出矿作业在-160m水平进行,采用ST-1030铲运机出矿,自卸汽车通过斜坡道运输到地表矿石仓(堆)。设置装矿巷道,在相邻矿房的拉底巷道中掘进装矿巷道与矿房相连。装矿巷道初始设计中对中距离15米,矿石回采率只有85%,经试验优化后改为中对中距离10米,矿石回采率可达92%。ST-1030铲运机在装车时由于举升高度不够,需在出矿矿房相邻穿脉巷道中设置装矿台。汽车运矿和地表联合的通道只有斜坡道,空、重车是影响生产的重要因素,针对进场实际,斜坡道全长2.5km,沿线设置10个错车硐室,在5#、10#错车硐室处设置上行、下行(加设错车巷),每台车辆配备对讲机,确保交通畅行。

2.6充填作业

在回采矿房出矿完毕后,及时进行充填前封堵作业,采用钢轨加锚杆联合支护挡墙,在巷道封堵口外约50cm处断面周边采用螺纹锚杆(2m长)定位,然后焊接钢轨,纵横间距0.5m,框架搭设完毕后铺设滤水帆布及纱网在靠近矿房一侧进行封堵,最后采用素砼对封堵墙四周进行喷浆。封堵墙在施工过程中要保留有两到三处泄水孔。充填料为尾矿砂胶结物,灰砂比一般为1:4,周边矿房围岩不稳或节理发育则可调整为1:6,矿房初次充填高度不宜过高,约1m左右,充填过程中安排专人负责检查封堵口是否存在漏浆问题,约2-3天后开始二次充填,在充填高度未超过巷道断面高度时单次充填不超过2m,在超过此高度后可单次充填3-5m。采场即将充填接顶时,需先检查充填管是否悬挂在最高点,要严格控制充填量,单次充填高度为0.3m-0.5m,为加强充填空区的料浆排水和养护,充一天养护一天,根据充填料的配比,流速等限量充填。接顶时,可根据胶结面的平整度适时调换充填钻孔,充填时应尽量保证充填面水平,保证胶结面平整。

3.结语

VCR嗣后充填法作为一种高效、安全、环保的采矿法,在河南舞阳矿业铁山矿、安徽草楼铁矿等矿山已成功应用并取得了较好的经济效益,本文以简略的工序流程形式介绍了此法在地下矿山的应用,旨在抛砖引玉,为今后此类采矿法的应用能够更全面、深入、创新性地使用作下铺垫。

参考文献

[1]《采矿手册》.冶金工业出版社,1988年12月.

篇(7)

Abstract: This paper analyzes the mining technical conditions of V1, V2, V3 ore bodies in a iron mine, and obtains the conditions of the good stability of the ore rock and the condition of the ore body to meet the low-angle dip to dip thin ore body. According to the mining of the coal mine is difficult, the mining method is difficult to determine, mining management is difficult and other problems, a comprehensive mining method is proposed in which the mining face is arranged along the inclined direction or pseudo inclined direction of the ore body. Through the study of stope structure parameters, mining technology, ventilation lines, it is concluded that the comprehensive mining method is suitable for the mining of the low-angle dip to dip thin ore bodies.

关键词: 缓倾斜至倾斜;薄矿体;全面采矿法;回采工艺;采场通风

Key words: low-angle dip to dip;thin ore body;breast stoping;stoping technology;stope ventilation

中图分类号:TD863 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)09-0147-03

0 引言

矿体是矿物的聚合体,其是地质作用的结果,由于影响矿体形成的因素众多,最终导致矿体的特征、赋存状态、赋存环境存在差异。为确保安全开采,需根据矿床的开采技术条件选择适宜的采矿方法,以便降低采矿成本,提高矿山经济效益。不同类型、不同开采技术条件的矿体,其适宜的采矿方法也不同。矿岩稳固性较好时采用空场法进行开采,如阿尔登―拓普坎铅锌矿[1]、雷家寨铜多金属矿[2]、谦比西铜矿[3]等;矿岩稳固性差时采用崩落法进行开采,如张家洼铁矿[4]、铜坑矿[5]、羊耳山铁矿[6]等;地表不允许塌陷或有需要保护的建筑物时采用充填法进行开采,如司家营铁矿[7]、李官集铁矿[8]、会宝岭铁矿[9]等;针对深部矿山,开采时还必须对深部岩石的力学特性进行研究,如冬瓜山铜矿开采时需研究深部岩石处于频繁动态扰动状态下的动力学特性[10-12]。

综上所述,矿山开采时,尤其是地下矿山开采时,需要选择适宜的采矿方法。缓倾斜至倾斜薄矿体开采时,常遇到出矿难度大、采矿方法难以确定、采矿管理难度大等问题,故以某铁矿的缓倾斜至倾斜薄矿体为研究对象,研究适宜该特征矿体开采的采矿方法。

1 V山地质概况

为研究缓倾斜至倾斜薄矿床的采矿方法,选择某铁矿为研究对象,矿区内矿体满足缓倾斜至倾斜薄矿床的条件。矿山地质是采矿方法选择确定的前提条件,故对该铁矿的矿山地质进行简要介绍。矿区在区域构造上处于剑川-大理歹字型构造南段,褶皱、断裂、挤压带构成了极其复杂的构造组合体,其中断裂密集,以高角度压性断裂为主,张性和压扭性断裂次之,构造线总体呈北西向平行展布。矿区出露地层主要有三叠系上统祥云组(T3x)、马鞍山组(T3m)和三叠系中统云南驿组(T3y)。矿区范围内构造简单,为单斜构造,且褶皱不发育。矿化强弱与岩石节理、裂隙发育程度成正相关系,当两组节理、裂隙发育时,铁矿呈似层状和透镜状产出。

2 开采技术条件

2.1 矿体特征

该铁矿床共圈定铁矿体三个,其编号为V1、V2、V3号矿体,均以氧化矿为主,且呈透镜状分布。各矿体的具体特征如下:

①V1号矿体:位于矿区北东部,沿走向长180m,呈“弧”形状。分布于三叠系上统马鞍山组(T3m)的灰岩中,以块状及蜂窝状褐铁矿为主。主要以似层状及透镜状形态产出。矿体呈北东走向,倾向80°~190°,倾角在20°~25°,平均23°,为缓倾斜矿体,且平均厚度为2.09m,为薄矿体。

②V2矿体:位于矿区中部,沿走向长250m,同样分布于三叠系上统马鞍山组(T3m)的灰岩中,以块状及蜂窝状褐铁矿为主。矿体的产出形态主要以似层状和透镜状。矿体呈近南北走向,倾向85°~95°,倾角在35°~40°,平均37°,为倾斜矿体,且平均厚度为2.14m,为薄矿体。

③V3矿体:位于矿区中部,沿走向长50m,也分布于三叠系上统马鞍山组(T3m)的灰岩中,以块状及蜂窝状褐铁矿为主。矿体的产出形态仍为似层状和透镜状。矿体呈近南北走向,倾向85°~95°,倾角在32°~38°,平均35°,为倾斜矿体,且平均厚度为2.20m,为薄矿体。

2.2 矿岩稳固性

矿体围岩及矿体顶底板均为厚层状灰岩,硬度大,物理力学性质高,岩石的稳固性较好,有利于矿床开采,但在节理、裂隙发育区或采空区地段岩石破碎,稳定性差,可能塌方、冒落。该铁矿矿体产于三叠系上统马鞍山组(T3m)灰岩中,矿体上下盘亦主要为灰岩,矿体上下盘围岩化学成分与该层段岩石化学成分无较大差别。由于矿体上下盘围岩具有与矿体本身相同的铁矿化,矿体与围岩实际上呈过渡的渐变关系。总体来说矿体及围岩的稳定性较好,矿床工程地质类型可划为层状结构坚硬-半坚硬岩类为主的中等类型。

3 缓倾斜至倾斜薄矿体开采存在的问题

以某铁矿为基地研究缓倾斜至倾斜薄矿体的采矿方法,需以实际工程地质情况及矿体特征为前提进行探讨。根据该铁矿的实际生产经验,可总结出缓倾斜至倾斜薄矿体开采过程中遇到的主要难题:

①矿体倾角较缓,崩落的矿石无法自行落矿,导致出矿难度大,增加采矿成本。

②由于矿体倾角处于缓倾斜至倾斜范围内,导致采矿方法的选择及回采工艺的确定难度大,如选择多种采矿方法,则会造成矿山生产管理难度大。

③由于该铁矿床存在多条矿体,对采矿方法的要求较高,造成采矿方法的设计难度大,实际开采过程中,需根据各矿体的具体特征调整采矿方法的结构及参数。

4 采矿方法探讨

4.1 采矿方法选择

不同特征的矿体需选择相应的采矿方法进行开采,采矿方法的选择是矿山开采的核心工作,其决定了矿山生产的安全性及经济效益。矿床地质条件及矿体的开采技术条件是采矿方法选择的前提,矿体的倾角、厚度,以及矿岩的稳固性等都是采矿方法选择时必须考虑的因素。同时采矿方法的选择还必须遵守安全、可靠;结构简单、技术可行;工艺成熟、管理方便;损失率及贫化率较低;生产能力大,劳动生产率高;采矿成本低、经济效益好等原则。由于缓倾斜至倾斜薄矿体开采时崩落矿石无法进行自溜放矿,同时作为研究对象的某铁矿的矿岩稳固性较好,结合该铁矿矿床实际的开采技术条件、经济效益及矿山开采安全等,类比国内相似矿山,最终确定采用全面采矿法对缓倾斜至倾斜薄矿体进行回采。针对缓倾斜、倾斜两种倾角的矿体通过调整回采工作面的布置形式确保安全生产,同时采用电耙辅助运矿的方式来解决矿石出矿难的问题。

4.2 缓倾斜薄矿体采矿方法探讨

该铁矿V1号矿体倾角在20°~25°,平均23°,即倾角小于30°,且矿体厚度为2.09m,同时矿岩稳固性都较好,故采用回采工作面沿矿体倾斜方面布置的方式进行开采。沿岩矿体走向布置矿块,采场宽度设置为50m,根据矿体赋存标高,中段高度设置为25m,设置矿块间柱宽2m、顶柱及底柱高2m,采场底部溜矿小井间距设置为12m。具体的采场结构参数详见图1。

4.3 倾斜薄矿体采矿方法探讨

该铁矿V2号矿体倾角为35°~40°,平均37°,平均厚度为2.14m;V3号矿体倾角为32°~38°,平均35°,平均厚度为2.20m,即V2、V2号矿体的倾角都大于30°,若回采工作面沿矿体倾斜方面布置,采场出矿的安全性得不到有效保障。结合矿山实际情况,同时借助类似矿山的生产经验,设置回采工作面沿矿体伪倾斜方向布置,即确保工作面的真实倾角小于30°,图2中倾角C便是设计回采工作面的真实倾角,经计算为25°,小于30°,满足要求。

各采场回采工作面沿矿体伪倾斜方向布置,同时沿岩矿体走向布置矿块,采场宽度同样设置为50m,根据矿体赋存标高,中段高度同样设置为25m,设置矿块间柱宽2m、顶柱及底柱高2m,采场底部溜矿小井间距设置为12m。具体的采场结构参数详见图2。

4.4 采场回采及通风

①采准切割:矿块沿矿体走向布置,同时为减少矿柱矿量和提高回采率,满足生产能力及装车运输量的要求,中段运输巷道采用脉外布置。首先自中段运输平巷开掘人行材料通风井和放矿溜井,然后在矿房底部沿矿体底板(下盘)开凿拉底平巷、接着开凿采场上山(采场上山通地表或联通上中段电耙道)。

②采场回采:矿块回采的顺序为后退式回采,同时根据矿体倾角大小,V1矿体的工作面沿矿体倾斜方向布置,V2、V3矿体的工作面沿矿体伪倾斜方向布置,采场内的回采顺序为从采场一侧向另一侧全厚推进。采场内采用YTP26型凿岩机进行凿岩,凿岩孔径一般为36mm~44mm,孔深1.5m~2m,排距1.5m~2m。钻孔钻凿完成后,采用人工装药的方式进行装药,采用非电毫秒导爆管起爆方式起爆2#岩石凿岩进行爆破。爆破后待炮烟散净,处理采场矿房顶、底板岩层及顶部松、浮石。最后采用2DPJ-22型电耙将崩落的矿石耙运至采场底部的溜矿小井,矿石经溜矿小井放入中段平巷内的0.7m3翻斗式矿车中,运出地表。

③采场通风:V1、V2、V3号矿体开采时的采矿方法都为全面采矿法,区别在于回采工作面布置的形式不同。在主风机形成风流的前提下,每个采场配制一台JK55-2-N04型局扇辅助通风,便可确保采场的通风安全。新鲜风流经平硐口进入中段运输巷,经人行通风井、拉底巷道及采场联络道进入采场,清洗工作面后,污风排至上中段回风平巷再抽出地表或直接排出地表。具体通风线路见图3,图中箭头表示风流流向。

5 结论

以某铁矿为研究对象,研究缓倾斜至倾斜薄矿床的采矿方法,针对矿床开采存在的问题,经研究得出如下结论:

①分析了某铁矿的开采技术条件及矿岩的稳固性,得出矿体满足缓倾斜至倾斜薄矿体的条件,同时得出矿岩稳固性较好,有利于矿床的开采。

②提出采用全面采矿法进行开采,通过布置回采工作面的形式及采用电耙辅助运矿,有效解决了运矿难及回采工艺难管理的难题。

③探讨了适用于缓倾斜及倾斜薄矿体开采的全面采矿法的结构参数,同时分析了采场回采工艺及步骤、通风线路,得出全面采矿法适用于缓倾斜至倾斜薄矿体的开采。

参考文献:

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