1、试谈铜矿采矿工艺技术改造论文关键词：倾斜中厚矿体；高硫矿体；采矿方法选择；爆力运搬；嗣后充填 论文摘要：铜矿的开采实践表明，对于倾斜、缓倾斜中厚高硫矿床采矿方法的选择是至关重要的；根据其复杂多变的地质条件及国内外开采状况，提出选用爆力运搬分段空场嗣后一次充填采矿法较为适宜，该法可以达到降低损失贫化率，减少采准工程量，提高采场生产能力的预期目的。 1 前言 该铜矿于 1959 年建成投产，设计年产矿石 30 万 t。由于该矿地质条件复杂，矿石含硫高，矿体开采技术条件复杂，曾先后经历了坑采、露采、坑采的艰难历程；坑采工艺也先后使用过崩落法、充填法等。随着矿山的老龄化，矿产资源减少，开采中段逐年下降
2、，深部矿体变缓变薄，原采矿工艺已不再适用这部分矿体的开采，为此必须寻求新的采矿方法。2 矿区地质及开采技术条件 矿区矿体均为北东走向，倾向南东，由于成矿受火成岩等构造控制，将全矿区矿床分成三个矿段，即主矿段、前山矿段、前山南矿段。整个矿区矿体形状复杂，其大小矿体多达 117 个。主要矿体有4、5、15、30、29、79、84等。矿体沿走向长度为50200m，水平厚度 280m，倾角 3060。矿体除顶盘围岩小部分是稳固性差的燧石、黄铁矿带以外，其它矿体顶板均为大理岩，稳固性好，f=8；底盘围岩均为闪长岩，f=35，因节理裂隙发育，遇水风化潮解，稳固性差。矿体按矿石组分可分为铜硫型、铜铁型和单硫
3、型 3 种。铜硫型矿石占铜矿储量的 66.94%，平均含硫品位 24.5%，最高达 38%44%。从矿石结构构造上看，分为含铜矽卡岩和含铜磁铁矿，结晶细粒呈致密块状产出，而黄铁矿除少量为致密块状外，大部分为结晶颗粒疏松状产出，矿石容易破碎呈粉状，易氧化。矿石含铜品位平均为 1.62%，矿石体重 3.75t/m3。目前矿山生产中段主要为-257 m 中段，该中段分布有4、15、29、30矿体，其中 15、29矿体在本中段尖灭；4和 30矿体走向近东西，倾向南，倾角 2055，矿体厚度为1025m，平均 15m。在矿体倾斜方向，其厚度、倾角及形状均不稳定，往下具有变缓变薄的趋势，据地质资料统计，-
4、257m 中段 C+D 级储量共160 万 t，缓倾斜、倾斜矿体储量为 64 万 t，占 40%。-257m 中段以下约412.2 万 t 储量中，缓倾斜、倾斜矿体储量比重将显著增加。 3 矿山开采状况及存在的问题 矿山投产初期，对前山 4、5矿体采用无底柱分段崩落法开采，由于矿石含硫高，工作面温度一般为 35，最高达 5060，炮孔温度一般为 4050，最高达 120。由于矿石自燃、药包自爆、曾使+21.5m 和+15.5m 分段两度被迫停产。为降低损失贫化，改善作业环境，后改用有底柱小中段崩落法开采。但有底柱分段崩落法仍然没有解决矿体回采过程中矿石自燃、药包自爆、SO2 毒气危害、残矿无法
5、回采等问题，1965 年矿山不得不改用露天开采。 随着露天开采境界的最终形成，铜矿于 1981 年又转入地下开采。采矿工艺改用小中段空场嗣后一次充填法回采。先采矿柱，采后用混凝土充填；后采矿房，采后用尾砂充填。实践证明，采用充填法开采急倾斜矿体比用崩落法开采损失贫化率降低 50%，作业环境明显改善，作业面温度由 35降至 2026，中深孔温度由 4050降至 3040，SO2 浓度也相应降低。因此，该铜矿从 1981 年开始一直沿用该法。但随着开采中段从-40m 下降至-257m，缓倾斜、倾斜矿体比重逐步增加，单一采用分段空场嗣后一次充填法存在如下问题： 随着矿体倾角变缓，厚度变薄，采切工程量
6、随之增加，千吨采切比高达 25m/kt； 支护工程量增加。由于矿体底板为花岗闪长斑岩，揭露后易风化，遇水膨胀成泥，为保证采切工程的稳定性，不得不加大支护工作量，导致掘进成本高达 650.3 元/m。 损失贫化增大。统计资料表明，矿石贫化率为 18.5%，矿石损失率为17.04%。 4 采矿方法的选择与实施 综观矿山开采史，倾斜、缓倾斜中厚矿体的开采主要采用分段空场法和房柱法，其次为充填法和崩落法，通常采用无轨化开采，实现高度机械化。结合铜矿的实际，在目前经济效益滑坡和资源减少的情况下，对此类矿体采矿方法的选择必须满足“三高三低二易一不变”的要求。“三高”即生产能力高、采矿工效高、安全程度高；“
7、三低”即采切比低、损失贫化低、采矿成本低；“二易”即采矿工艺易于掌握、施工简易；“一不变”即充分利用矿山现有的中深孔凿岩设备及电耙、振动出矿机等出矿设备。通过对国内倾斜、缓倾斜中厚矿体矿山的实地考察，提出对倾斜、缓倾斜中厚矿体的开采，宜采用爆力运搬分段空场嗣后一次充填法，设计采场生产能力为 150200t/d，千吨采切比 510m/kt，矿石损失率 5%8%，矿石贫化率 5%10%。该方法拟在 30矿体中进行工业试验。 4.1 矿块布置和构成要素 在试验过程中，沿矿体走向划分矿房矿柱，先采矿房两侧矿柱，后采矿房。采用中深孔凿岩，分段爆破，爆力运矿，空场下电耙(振动放矿机)出矿。矿柱回采后用尾砂
8、胶结充填，矿房回采后用尾砂充填。 其阶段高度为 43m，中段高度分别为 18m 和 25m；矿块长为中段斜长，为 28m 和 38m，矿块宽为 1836m，其中矿房 1224m，矿柱 612m。阶段不留顶、底柱，分段中留人工或矿石间柱。 4.2 采切工程布置 采用电耙底部结构或振动放矿底部结构，前者构成接矿堑沟加电耙道，用电耙耙运矿石；后者构成接矿堑沟加振动放矿机硐室，振动放矿机出矿。切割槽的形成为首先在堑沟平巷矿房(柱)中央垂直矿体倾斜方向向上掘切割天井，然后以切割天井为自由面，采用中深孔凿岩，打平行或扇形深孔，向矿房(柱)两侧拉切割槽，拉槽与辟漏(堑沟)一并完成。4.3 回采 采用 YGZ
9、-90 型钻机，配 FJY27B 型凿岩台架，在凿岩上山内钻凿中深孔，所有炮孔一次打完，分次装药爆破，每次爆破的矿石量以堑沟恰能容纳为准。爆后矿石经电耙(振动放矿机)放出。矿块回采时，先采矿房两侧矿柱，采后尾胶充填，再采矿房，采后尾砂充填。 结语 倾斜、缓倾斜中厚矿体因其采场矿石运搬和控顶比较困难，通常视为难采矿体，寻找安全可靠、经济合理的采矿方法是有待进一步研究的课题，而对于铜矿此类高硫矿体的采矿方法更值得深入研究。本文提出的爆力运矿分段空场嗣后一次充填法可否适应，还有待于在回采工业试验中得以证明。 参考文献 1张强.爆力运矿采矿方法使用现状与改进发展方向.第 2 届全国青年采矿学术会议论文集，1996. 2采矿手册编委会.采矿手册第四卷.北京：冶金工业出版社，1991.
