2021-4-9 | 矿业研究论文
改扩建工程设计
1.矿山生产能力
白云矿业公司拟定矿山总体规模为2000t/d，即66万t/a。其中一采区承担500t/d的生产能力，二采区承担500t/d的生产能力，三采区承担1000t/d的生产能力。产品为合质金。计算矿山服务年限为6．7a。由于三采区主要开采对象60#脉带属深部尚未封闭矿体，资源前景较好，服务年限延续的可靠性较大，考虑企业的未来发展，根据设计委托方要求，设计主竖井矿石提升能力3000t/d。
2.地质资源简介
根据矿体赋存位置自西向东分为3个矿区:西部一采区位于12～35勘探线，主要分布有1号、2号、2－1号等金矿体以及银1、银2、银3、银4矿体;中部二采区位于16～56勘探线，主要分布有10号脉带、11号脉、117号脉及44号脉金矿体等;东部三采区位于60～76勘探线，主要分布有60号脉带及15号金矿体等，由于44号脉与三采区处于同一开拓系统内，因此，把44号脉归入三采区。以2号脉带为例介绍其矿体主要特征:2号脉带走向延长650m，倾斜延伸达900m。走向80°～90°，倾向南，倾角25°～30°。金平均品位3．45×10－6，脉厚0．96～11．53m。金矿化类型为含金硅化蚀变岩型—含金硅钾蚀变岩。矿体形态为似层状－层状。金属矿物以黄铁矿为主;非金属矿物主要为长石、石英、云母。矿体围岩为黑云母变粒岩及矽线石云母片岩。赋存标高为180～470m。
3.推荐采矿方法
本次设计开采的主要矿体倾角20°～40°，矿体厚度一般在1．0～5．0m，上盘围岩易于崩落，矿石有可能贫化。根据白云矿区矿体赋存条件及开采技术条件，依据充分利用矿产资源和保证采区地表安全的原则，本次可行性研究选择三采区44号、15号、60号矿脉主要采矿方法为上向水平分层尾砂充填采矿法，占总量的50%;对一采区、二采区倾角小于30°，矿石及围岩稳固的矿体，选用全面采矿法，占总量的50%。其要求每一个采场的生产能力达到40t/d，另有10%的副产矿石，每一个采区同时作业中段为1～2个，同时作业采场为10～20个。考虑到地表不允许塌陷，全面采矿法开采形成的空区，采用尾砂或废石嗣后充填的方法处理［2］。
留矿全面采矿法及试验采矿方法
1.开采简况及试验采矿方法
目前，白云金矿有3个采区，其中一采区是主要生产矿区，采用竖井开拓，竖井井筒断面4．5m×2．2m，井口标高560m，井底标高245m，井深315m，下设500m、470m、440m、410m、380m、350m、320m、290m、260m共9个中段;采用对角式通风系统;采矿方法主要为全面采矿法。其他2个采区，一个采用平硐—盲竖井与盲斜井联合开拓，另一个正在进行竖井开拓;采矿方法也是全面采矿法或房柱采矿法。白云金矿现生产能力为430t/d，由于采矿工艺和出矿设备相对落后等原因，全面采矿法矿块生产能力仅为25～35t/d，与设计要求的矿块生产能力达到40～50t/d有较大的差距。因此，急需进行安全、高效、经济的采矿方法试验研究，以提高矿山生产能力和企业经济效益。根据白云金矿生产实际情况，通过现场考察与资料分析，确定在一采区380m中段25～29勘探线的矿块进行采矿方法试验研究，即25～27勘探线、27～29勘探线2条穿脉之间，可以设置2个采场。在该处进行采矿方法试验研究的好处主要有以下几点:一是该矿块位于一采区西部末端，试验不会影响到其他采场的正常生产;二是矿量级别达到采矿方法试验施工设计要求。矿体倾角为35°～40°，真厚度3．0～5．0m，应用普通全面采矿法因倾角大，工人作业困难，从而影响作业效率及安全性，但是矿体倾角又接近自然安息角，应用普通留矿采矿法矿石不能借自重出矿，所以选用留矿全面采矿法。留矿全面采矿法既具有留矿法采场布置和回采方式等特点，又具有全面法采场回采、矿石运搬和顶板管理等特点，是两种采矿法组合而成的一种复合式采矿工艺(见图1)。
2.留矿全面采矿法施工
白云金矿正在进行采切工程施工的试验采场正是上述的试验地点，留矿全面采矿法施工设计［3］采切工程包括如下一些内容:1)行人通风上山。行人通风上山的规格为2．0m×2．0m。上山尽量贴近矿体下盘掘进，角度与矿体倾角一致。2)切割(拉底)平巷。按照所选采矿方法设计，在回采过程中需沿采场底部掘进切割平巷，平巷规格为2．0m×2．0m，坡度为3‰。3)联络道。在采场上山中每隔5．0m高差掘进1层联络道，规格为2．0m×2．0m。4)末端行人通风天井。由于410m中段主巷布置在矿体中，为维护主巷安全与保证通风，采场末端需设计末端行人通风天井，可作为采场安全出口，规格为1．8m×1．6m(目前白云金矿正在上部中段进行运输巷道改造工程施工)。所有工程不足200m，不到3个月可以施工完毕。
试验研究主要内容及效果
所有采场在完成所有采切工程之后于2012年10月便进行回采工作:沿底部切割层扩帮至矿体边界，出净全部矿石，然后在采场溜矿井(上覆隔筛)处沿矿体下盘掘进倾斜上山，即作为出矿溜槽，按照设计此处使用厚度3．0～4．0mm、长度2．0m的钢板弯折成为高度0．5m、长度1．5m的溜槽，钢板高度0．5m的一侧靠近采场用锚杆固定与矿石接触，另一侧与上山巷道接触，以便于矿石自然溜下来。上山一直与上一个联络道贯通，然后，以此工作面进行采场分层压顶作业，每一层高度约2．0m，从采场正面一直向后面推进。此时需要注意:一是保证其顶板完整不被破坏，增强安全性;二是采场下盘还需要开帮，要不造成矿石损失;三是采场水平长度约37m，按照白云金矿过去的采矿经验需要设置1个至2个矿柱，以保证作业安全。
1.采场顶板锚杆支护
为了保证采矿作业安全，以往应用留矿全面采矿法的生产矿山大都采用锚杆支护这一技术，如河南文峪金矿、浙江遂昌金矿。尤其是浙江遂昌金矿矿体厚度1．5～7．0m，沿矿体顶板常发育一组近平行矿体的节理裂隙，易冒落，厚度1．5～3．5m，是造成采矿损失及一次与二次贫化的主要原因，并且矿体顶板有节理面，随采场暴露面积增大，压力过大常引发大规模冒顶，安全性差并影响生产。为此，浙江遂昌金矿采用了可接杆的涨壳式锚杆支护。当节理厚度在1．5m以下时，采用?20mm、长2．0m的短锚杆，网度1．0m×1．0m;当节理厚度达3．5m以上时，采用MS－16型或MS－20型接杆锚杆，长度4．0～5．0m，网度1．0m×1．0m。采场锚杆眼使用YT－27型凿岩机钻凿，?36mm波形螺纹接杆套管，B22硅锰钼轻型钎杆，?42mm柱齿钎头钻凿锚杆眼。经过拉拔试验，?16mm锚杆拉力达60kN，?20mm锚杆拉力达80kN［4］。白云金矿试验采场根据矿山生产实际而采用了金属摩擦锚杆支护，锚杆直径43mm，长度2．0m，设计网度为1．2m×1．2m。在矿山实际生产中，根据采场顶板实际暴露状况进行支护:当采场直接顶板为石英斑岩岩脉，不予支护;否则，按照设计自下而上进行支护。