金屬礦山采礦方法

1、關(guān)于金屬礦山采礦方法的深入了解Abstract: in this article, a brief overview of the current domestic open pit mining process efficient methods, as well as the years of experience in the mining process, and finally a brief description of the main problems in the process of mining.Key words: metal mines, underground mi

2、ning, the main problemsAuthor：郝帥帥Introduction：黃金和有色金屬在我國的國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。因此，高效、 經(jīng)濟、安全地回收黃金和有色金屬礦石，歷來為黨和政府所關(guān)注。新中國成立以來，在黨和 政府的高度重視下，通過有關(guān)專家、學(xué)者及礦業(yè)人員的共同努力，使我國的黃金和有色金屬 地下礦山的采礦技術(shù)和裝備水平均得到了較大程度的提高;采礦效率、采礦回收率等采礦技 術(shù)指標(biāo)亦同步增長，使我國的黃金和有色金屬地下礦山的采礦技術(shù)水平已達(dá)到一個嶄新的 階段。然而，我們在為已取得的成績歡欣鼓舞之余，仍應(yīng)看到，我國與世界先進的采礦技術(shù) 水平還有相當(dāng)大的差距。因此，應(yīng)盡快

3、地縮小這一差距，趕上或超過世界先進水平，是我國 當(dāng)代采礦從業(yè)人員所面臨的最為迫切的研究課題。一、采礦工藝技術(shù)的新進展進入20世紀(jì)90年代，我國有許多黃金和有色金屬礦山通過技術(shù)改造 大量引進了國外 先進的采、裝、運設(shè)備，同時，一批適合我國地下礦山實際情況的先進裝運設(shè)備研制成功，并 應(yīng)用于礦山，促使了我國地下礦山的機械化水平明顯提高。由于采礦作業(yè)機械化程度的提高, 勞動條件大為改善，使采礦成本大幅度降低，勞動生產(chǎn)率顯著提高。又由于先進的自行采、 裝、運設(shè)備的引進和研制，新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，促進了采礦工藝技術(shù)的不斷改進和創(chuàng)新， 出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展和變革。現(xiàn)將我國具有代表性的采礦工藝技術(shù)分述如下。大

4、直徑深孔采礦法20世紀(jì)80年代，VCR法（大直徑深孔球狀藥包后退式崩落采礦法）首先在我國凡口鉛 鋅礦試驗成功。該法與傳統(tǒng)的采礦方法相比具有采場結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、機械化程度 高，作業(yè)安全等優(yōu)點。隨后，這一高效率的采礦方法先后在金川有色金屬公司、金廠峪金礦 和獅子山銅礦等礦山得到推廣應(yīng)用。但是，由于我國地下礦山大部分礦床為中厚礦體，傾角 較小，采用VCR法容易造成礦石的損失和貧化，且VCR法需要使用成本較高的高威力炸 藥和價格昂貴的高精度深孔鉆機，致使采礦成本較高;另外,VCR法爆破一次崩礦量較少, 施工作業(yè)工序較多，每次均需進行清孔、堵孔、裝藥、堵塞、聯(lián)線、起爆等。由于上述原因 限制了 VC

5、R法在我國黃金和有色金屬礦山的使用范圍。為克服上述問題，自19801985 年間，在凡口鉛鋅礦又試驗成功了另一種具有代表性的大直徑深孔采礦方案 即階段深孔臺 階崩落采礦法。該采礦方法的實質(zhì)是:將露天礦的臺階崩礦技術(shù)應(yīng)用到地下開采中，即在采場 的局部面積上，先形成切割槽，然后以這一切割槽為自由面和補償空間，采用大直徑深孔裝 藥進行全階段高或臺階狀崩礦，崩落的礦石由采場下部的出礦系統(tǒng)運出。該采礦方法的主要 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為:礦石回收率為99.87 %貧化率為2.42 %;采場綜合生產(chǎn)能力為551.5t/d ;采場 出礦能力為1630t/d。在此基礎(chǔ)上，于90年代在安慶銅礦試驗應(yīng)用了大直徑深孔高階段采

6、 礦工藝，成功地實現(xiàn)了一步驟礦房高階段大孔采礦、雙階段連續(xù)回采和高濃度尾砂膠結(jié)充填 采礦法。在該方法中，采場垂直礦體走向布置，采場長為礦體厚度。礦房、礦柱寬為15m ; 作業(yè)中段高60m。一步驟回采礦房，嗣后一次尾砂膠結(jié)充填;二步驟回采礦柱，嗣后用尾砂或廢石充填。該采礦方法使用Simba-251潛孔鉆機鉆鑿Y 165mm的垂直下向孔。采用以下三種形式崩礦:一是用VCR法拉立槽;二是立槽拉到一定高度后，進行57m高的側(cè)向崩 礦，使采場以立槽為中心形成倒梯段狀或弧形狀，以增加采場安全穩(wěn)定性，即梯段或弧形爆 破;三是階段爆破，即立槽拉通之后，四周全階段向立槽側(cè)向崩礦。階段高段60m ,為增大采 場生

7、產(chǎn)能力，采用礦房、礦柱雙階段連續(xù)回采，回采高度達(dá)120m。采場生產(chǎn)能力可達(dá)750 850t/d ;礦石損失率13.04 %，貧化率13.13 %。由于使用了大量采、裝、運先進設(shè)備采礦效 可達(dá)33.3t/A- d，是國內(nèi)一般金屬礦山的5倍左右。主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水 平。高效率的大直徑深孔采礦法不僅在有色金屬地下礦山取得了喜人的成績 在黃金地下礦 山中同樣也取得了較好的成績。金廠峪金礦大直徑深孔采礦方法的成功應(yīng)用，便是最好的例 證。1989年，金廠峪金礦成功地試驗了大直徑深孔階段擠壓崩礦單步驟連續(xù)回采工藝技術(shù) 方案，目前仍在生產(chǎn)中應(yīng)用。該方案的技術(shù)特點是，利用垂直大直徑深孔向相鄰已被廢

8、石充 滿的空間進行階段擠壓崩礦，每次擠壓爆破后進行局部放礦，使呈擠壓狀態(tài)的崩落礦石進行 二次松散，然后進行下一次擠壓分層崩礦，從而實現(xiàn)后退式連續(xù)回采，無需進行間柱或頂柱 的二步回采。該方法的試驗成功，使金廠峪金礦的采礦效率大幅度提高，生產(chǎn)成本明顯下降, 為該礦的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益提供了可靠的技術(shù)保障。該采礦方法主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 為:礦石回收率為99 %，貧化率為6.52 %，采場出礦能力平均為190t/d，最高達(dá)到254.6t/d充填采礦法隨著科技水平和物質(zhì)文化生活水平的提高，人類對黃金和各種有色金屬的需求量也日 益大，而經(jīng)過多年的開采，埋藏較淺的易采礦體已所剩無幾。為了滿足社會生產(chǎn)和生

9、活的需 求，人們不得不著手開采地下更深處的、賦存條件差的礦床。另外，近年來，人們對環(huán)保的 要求日益嚴(yán)格，對環(huán)境破壞較大的礦山開采受到了人們更大的關(guān)注。由于充填采礦法是一種 回收率高、貧化率低的采礦方法，所以在稀有貴金屬和高品位富礦的開采，以及礦床賦存條 件雜、地表需保護和有自燃傾向礦床開采中具有不可替代的作用。因此，近年來，充填采礦 法在世界各地得到了越來越廣泛的應(yīng)用，我國的充填采礦技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。自然崩落采礦法自然崩落采礦法是利用礦體固有的軟弱性、節(jié)理裂隙、容易崩落等特性，在礦塊或盤區(qū) 底部拉底后，借助重力引起自然崩落，并破碎成適宜的塊度，經(jīng)底部出礦系統(tǒng)放出的一種采 礦方法。它是一種

10、產(chǎn)量大、效率高和最經(jīng)濟的唯一能與露天開采媲美的地下采礦方法。該法 適用于礦石儲量大、品位低的礦山進行強化、低成本的回采礦石。這種方法在美國使用了一 百多年，但仍然依靠經(jīng)驗類比法來指導(dǎo)生產(chǎn)和設(shè)計。從1985年起，在中條山銅礦峪銅礦進 行了自然崩落采礦法的研究。研究中，由中國、美國雙方技術(shù)人員以整個礦山工程系統(tǒng)為研 究對象，進行了包括采礦技術(shù)、裝備、生產(chǎn)組織管理，礦山內(nèi)、外部環(huán)境配備等全方位的綜 合研究，建立了自然崩落采礦法從基礎(chǔ)理論、設(shè)計方法、工藝流程、設(shè)備選擇到科學(xué)管理的 一整套經(jīng)驗和技術(shù)。該礦自然崩落采礦法設(shè)計段高為120m,用電耙出礦。由于礦體傾角僅 45 ,為了回采下盤部分礦石，在下盤圍

11、巖中布置了三層放礦漏斗。由于礦體埋藏較淺，上 原巖的水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力，為切斷水平主應(yīng)力對崩落的影響，促使初始崩落，在初始 崩落區(qū)的側(cè)部和上盤邊界上布置割幫槽。拉底巷道沿礦體走向布置間距為10m ,與電耙 道垂直距離約7.4m。采用中深孔拉底，拉底高度為7.0m ,當(dāng)?shù)V石崩落面達(dá)到下盤漏斗層 標(biāo)高時，下盤漏斗層開始拉底，以促使崩落繼續(xù)向上發(fā)展。出礦用75kW電耙，為加強放礦 管理，井下設(shè)礦石質(zhì)量監(jiān)測站，用X射線熒光分析儀快速分析出礦品位，建立放礦微機管 理系統(tǒng)，進行放礦優(yōu)化。該項目于1993年末通過鑒定，1994年出礦達(dá)260萬t。該方法 在銅礦峪礦的成功應(yīng)用，標(biāo)志著我國自然崩落采礦法技術(shù)水

12、平已步入世界先進行列。溶浸采礦技術(shù)隨著世界范圍內(nèi)人們對環(huán)境保護意識的加強和對人類文明可持續(xù)發(fā)展的重視，礦山企 業(yè)對環(huán)境的危害作用日益為人們所關(guān)注。溶浸采礦技術(shù)能達(dá)到既回采了人們所需要的礦物 又能在很大程度上降低了采礦作業(yè)對環(huán)境的破壞作用的目的。該方法自20世紀(jì)80年代開 始就在我國有色金屬礦山和黃金礦山進行試驗。目前，地表堆浸技術(shù)已相當(dāng)成熟和完善，達(dá) 到了工業(yè)化生產(chǎn)的程度，在全國有色金屬礦山和低品位的黃金礦山中，大面積推廣應(yīng)用。 1997年11月，江西銅業(yè)公司采用溶浸采礦技術(shù)產(chǎn)出電解銅7.1t,質(zhì)量超過了國家A級電解銅 標(biāo)準(zhǔn)。地下原地溶浸技術(shù)是溶浸采礦中較為復(fù)雜的技術(shù)，我國已將其列入“九五”科

13、技攻關(guān) 項目，在大姚銅礦和中條山銅礦等地進行研究，預(yù)期將取得重大的技術(shù)突破。溶浸采礦最大 的特點是，能夠處理低品位礦石，從而能將原先當(dāng)作廢石拋棄的低品位礦石重新得到回收利 用，擴大了資源的回收范圍。同時，溶浸采礦對礦山周圍環(huán)境破壞比常規(guī)采礦方法小得多, 符合當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展觀念對采礦技術(shù)的要求。二、主要經(jīng)驗三十年來，我國許多地下礦山在長期的生產(chǎn)實踐中，淘汰了某些不合適的采礦方法， 對某些合適的采礦方法進行了完善，因而在使用當(dāng)中，工藝和技術(shù)等許多方面積累了不少經(jīng) 驗，這些經(jīng)驗主要有：強化開采強化開采是以速度為中心，質(zhì)一量為前提，掘進為基礎(chǔ)，實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，獲得最佳 經(jīng)濟效果為目的的。如易門獅

14、山分礦總結(jié)以“三強”為中心的強化開采的經(jīng)驗，不僅在地 壓大的情況下能做到施工安全，而且由于生產(chǎn)中段數(shù)大大減少，一般為2 一 3個，因而管 理方便、設(shè)備利用率高，達(dá)到了縮短戰(zhàn)線和合理集中作業(yè)的目的。自從1 9 7 7年在易門 銅礦召開了強化開采經(jīng)驗交流會后，不少礦山在推廣應(yīng)用，實行了合理的強化。擠壓攝破現(xiàn)有的有底柱崩落法中，基本上均采用了中深或深孔一次落礦的擠壓爆破方案，將原 有的30 %的自由補償空間過渡為12 一 20 %，、降低了大塊率和損失貧化率，減少了二次 炸藥消耗量，提高了電出礦能力，并且簡化了采場結(jié)構(gòu)，減少了切割工作量。實行探采結(jié)合和坑鉆結(jié)合將礦山生產(chǎn)探礦和采準(zhǔn)工程及坑探和鉆探緊密

15、結(jié)合起來，實行礦山地質(zhì)和采礦綜合研 究，合理布置采準(zhǔn)巷道，是使其先起探礦作用，后作采準(zhǔn)工程的一項統(tǒng)籌施工法。它不僅節(jié) 約了費用和加快了速度，而且還減小了對礦體的破壞作用。中條山有色金屬公司由于采用了 探采結(jié)合，中厚礦體的探采比由7米/千噸下降到2. 5米/干噸，厚礦體達(dá)到了 0 . 7米 /千噸，每年可減少坑道掘進量達(dá)60多米，若以釋帳13 0元計算，則每年可為國家節(jié) 約2.8萬元。錫礦山銻礦從1 9 7 0 一 1 9 8 0年的1 1年中，以鉆代坑2 5 6 1 5米，約 坑道2 0 0 1 1米，節(jié)約坑道掘進費16 0多萬元。還有許多礦山如易門銅礦和壽王墳銅礦 都做得較好。下向充填采礦法

16、的應(yīng)用1967年，黃沙坪礦為了解決礦巖極不穩(wěn)固、礦體形態(tài)變化復(fù)雜的5礦體的開采問題, 選擇了下向分層尾砂充填采礦法進行試驗，1 9 7 0年順利地完成了 5非礦體的回采工作。 1973年初，金川龍首礦在黃沙坪礦取得經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在礦床賦存條件復(fù)雜、礦體圍巖破 碎、上向膠結(jié)充填法難以使用的情況下，也進行了下向膠結(jié)充填法的試驗，并在取得初步成 果的基礎(chǔ)上，逐步推廣使用，到1 98 0年底，下向膠結(jié)充填法的產(chǎn)量比重已占全礦的47. 9%,已成為該礦的主要采礦方法。在技術(shù)經(jīng)濟效果方面，采場生產(chǎn)能力一般為57噸/日， 目前的試驗采場已超過80噸/日，比上向膠結(jié)充填法還高，成本則比上向的略低（上向 為19

17、.94元/噸，下向為18 .59元/噸）。由此，下向充填法對開采礦巖極不穩(wěn)固的高品 位礦床是一種比較好的方法。立式砂倉的應(yīng)用為了保證高濃度砂漿穩(wěn)定連續(xù)供給充填采場的需要，經(jīng)過試驗研究，先后在銅錄山和 焦家等礦建立了立式砂倉，與臥式砂倉相比，它具有制備膠結(jié)充填料實現(xiàn)自動化、工業(yè)配置 集中和占地面積少等優(yōu)點，給連續(xù)穩(wěn)定地輸送尾砂充填料提供了有利條件。采場錨桿護頂對于需要在暴露面下工作的采礦方法，如充填采礦法，各個工種的工人均要在暴露面 下作業(yè)，且每采一分層時間較長，礦石的頂板穩(wěn)定性與否，對生產(chǎn)安全有很大的影響，同 時也影響到資源的回收，銅陵鳳凰山銅礦、山東焦家金礦和錫，礦山南礦等，在礦巖不太穩(wěn) 固

18、、三角節(jié)理發(fā)育的采場，運用了錨桿護頂都起到了應(yīng)有的作用。留礦全面法和電耙留礦法的應(yīng)用這兩種方法都是留礦法的變種，在回采的過程中用淺孔落礦，每次放出部分礦石，采 場內(nèi)留有適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)空間，當(dāng)采完后沿著傾斜方向用電耙五左行大量出礦。如山東招遠(yuǎn)金礦 九曲分礦，礦體傾角4 1。一 5 2 “，脈幅0 . 4一 3 . 5米寬，由于底板不平，礦體變化 大，采幅小或礦石易結(jié)塊等原因，使礦石放不出來，因而采用留礦全面法。為了克服在傾角 較大時一耙斗翻轉(zhuǎn)的問題，采用了角錐體耙斗出礦，這不僅解決了出礦問題，而且改善了 技術(shù)經(jīng)濟效果，放礦效率每班提高了 5噸左右，回采周期縮短了 30 一 60天，損失率降低 了 5

19、 一 10%。又如香花嶺錫礦，在開采太平里區(qū)段時，傾角只有35 “ 一 37。，采用了 單漏底部結(jié)構(gòu)的電耙留礦法，也取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。這兩種方法擴大了留礦法的使 用范圍，解決了傾斜薄礦體開采的出礦問題。從使用情況來看，技術(shù)上一可行，而經(jīng)濟上也 是合理的。振動放礦機的應(yīng)用目前我國在冶金、建材和化工等礦山中有40多個應(yīng)用了振動放礦機，已運轉(zhuǎn)的有幾百 臺，其中以有色礦山發(fā)展最快，應(yīng)用最多。中條山有色公司、桃林鉛鋅礦、楊家杖子礦務(wù)局 和麻陽銅礦四個單位，已制造了 15 3臺，并大部分投入了生產(chǎn)。從應(yīng)用范圍來看也逐步在 擴大，錫礦山從階段溜井發(fā)展到了主溜井，桃林鉛鋅礦在溜井和原礦倉使用，有底柱崩

20、落 法的楊家杖子礦務(wù)局、留礦法的馮家山銅礦和空場法的開陽磷礦，已在采場應(yīng)用。實踐證明， 振動放礦機較重力放礦具有很多似點：放吮礦能力大；制作簡單，造價低，每臺只需2 0 0。一 30 0。元左右；操作容易，維修方便；勞動條件好，作業(yè)也安全；可減少木材消耗，每 個漏斗可節(jié)約木材4 一 5米“。因此，振動放礦是一項符合國情的適用技術(shù)，在我國有色 礦山中將會得到進一步的推廣和應(yīng)用。三、金屬礦山采礦方法存在的主要問題三十多年來，我國有色金屬地下礦山采礦方法獲得了很大的發(fā)展，并取得了不少成就， 但由于受多種因素的影響，有些比較合適的采礦方法，也未能充分發(fā)揮其優(yōu)越性，且還存 在一些共同性的問題，歸納起來主

21、要有以下幾個方面。損失貧化大損失貧化的大小是評價采礦方法選擇是否合理，是采礦工作質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，它 對礦山開采的經(jīng)濟效果和服務(wù)年限有很大的影響。目前我國地下有色礦山的損失貧化都比較 大。損失貧化大主要是管理上和技術(shù)上的原因所造成的，通過調(diào)查，可以歸納為以下幾個問 題：（1）探礦落后，地質(zhì)資樸不準(zhǔn)。有的礦山采場設(shè)計的地質(zhì)資料沒有達(dá)到B級儲量的要求，而將采場布置在C :級儲量上， 致使采準(zhǔn)工程布置甚至采礦方法的選擇都不合理。由于礦體的形態(tài)不清，采準(zhǔn)切割施工后， 使有的礦石采不著或放不出來，有的采準(zhǔn)工程穿過廢石，回采時必須采下廢石；再是夾石情 況不清，沒有考慮分采、分出措施，迫使混采混出。因此造

22、成不應(yīng)有的損失貧化。（2）回采設(shè)計不當(dāng)，施工質(zhì)量差。有的礦山不論礦體的大小和產(chǎn)狀，套用一種采礦方法和采場布置形式，因而設(shè)計不合理。有 的礦山對超過剔除厚度的夾石不采取分采分出措施，將大量的廢石混入礦石,如某礦僅此一 項就使貧化率增加13.6%。有的礦山底部結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量差，合格率僅有60 %左右，僅斗間 和耙道間的脊部所造成的損失就占采場礦量的5 一 10 %。有的因耙道施工質(zhì)量差，造成過 早破壞或不因礦施法而損失礦量達(dá)幾萬到幾十萬噸。（3）出礦管理差且周期過長。有的空場法和充填法礦山，為了趕進度，采場礦石未出完就進行下道工序。崩落法礦山盡管 有一套較好的放礦制度，但因管理不善，不能按順序均勻放

23、礦，往往自由放礦，自然封斗， 使有的漏斗放出大量的廢石，有的漏斗還有很多礦石沒有放完就被迫停止放礦。有的礦山采 場出礦周期過長，加之底部結(jié)構(gòu)質(zhì)量差和沒有很好的維護，也造成底部結(jié)構(gòu)破壞而產(chǎn)生大 量損失。據(jù)某崩落法礦山2個采場的統(tǒng)計，因出礦周期長而使耙道破壞，損失金屬量達(dá)16 0 0多噸，貧化率高達(dá)47 %。采場生產(chǎn)能力低目前我國有色礦山的采場生產(chǎn)能力都不高，其原因主要是勞動組織不合理，工時利用 率很低，設(shè)備開動率不高，作業(yè)分散且不連續(xù)等管理問題。如有的礦山一人一班，一臺電耙, 一條耙道；有的設(shè)備不配套,使用效率高的鏟運機出礦，每班一般只運轉(zhuǎn)不過1 一 2小時左 右。所以，不少礦山采場生產(chǎn)能力長時間停留在一個較低的水平。礦柱回采與空區(qū)處理不及時按照正常的生產(chǎn)秩序，在做采礦設(shè)計時，必須同時考慮礦柱的回采與空區(qū)處理。但是， 長時期來，由于產(chǎn)量的要求和貪圖方便，只顧眼前，忽視長遠(yuǎn)，加之客觀上礦柱回采難度 木，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)略差，因而使有色礦山留有大量的礦柱沒有回采，各礦山的情況只是程 度不同而已。由于礦柱積壓太多，使大量的空區(qū)也就得不到處理，有些礦山造成大面積的地 壓活動，甚至造成重大災(zāi)害。據(jù)某七個空場法礦山的統(tǒng)計，空區(qū)體積就有2 2 0 0萬米“， 需要處理