缓倾斜薄矿脉混合开采工程实践MicrosoftOfficeWord文档

1、缓倾斜薄矿脉混合开采工程实践摘要：针对湘西金矿深部开采时矿体空间形态复杂，开采技术条件差，进行了混合采矿法的工程实践研究，解决了同一矿块内矿体变化较大时采用单一常规采矿方法所产生的弊端，达到提高矿石回采率，降低贫化率，进而达到最大限度地回收矿产资源的目的。关键词：深井开采 缓薄矿体 混合采矿法 前言湘西金矿深部矿体地质情况复杂，在国内外缓倾斜矿体的岩金矿山中具有代表性。其矿体成因复杂，赋存条件差，应运用经济、合理的采矿方法进行回收。本文根据矿体深部开采实际条件，开展了混合采矿法 曾炜仪,谢仰文.混合采矿法在庐沽铁矿的应用J.四川冶金,1989(4):1-4实践研究，来解决缓倾角和深部开采对开采

2、综合技术的影响：(1) 深部矿体地质情况复杂，深部采区地质构造多，地压活动剧烈，开采条件差别大，但矿石品位高，应采取合理采矿方法保证较高的回收率。(2) 矿体缓倾斜，矿脉薄和极薄，且分支复合现象明显，节理、断层和褶皱发育，采空区顶板岩体极易沿裂隙塌落威胁生产。(3) 由于采用削壁充填采矿法时干式充填体对采场顶板围岩稳定性作用有限，造成回采工作面应力集中、电耙道顶板极易冒落，将影响回采工作的正常进行。1地质慨况湘西金矿深部矿体的地质情况复杂，在国内外缓倾斜矿体的岩金矿山中具有代表性。其沃溪金锑钨矿床赋存于板溪群马底驿组第二岩性段紫红色绢云母含钙板岩中，含矿石英脉沿层间断裂、分支断裂及次级张剪裂隙

3、充填。按产出形态可分为层脉、网状细脉（网脉）和切层节理脉三种类型，层脉规模最大，网脉次之。矿脉的富集基本上受岩相的控制，产于马底驿组的紫红色绢云母含钙板岩中，在空间上受褶皱、层间断裂和节理裂隙控制。矿区内矿体呈脉状、网脉状，平均厚0.8m，倾角2535°，走向长35350m，倾斜延伸3002280m，6条相互平行脉体，具有工业价值的有6条。按其产出状态，可分为层间脉、网状细脉和节理脉。目前沃溪矿床现正开采中深部24平至30平，上部矿体已基本采完，深部勘探至38平。试验矿块3409位于30平V3-1边缘，倾角22°23°，顶板围岩节理发育，有小断层。此矿块为V3脉，

4、半截矿块。下中段对应为3149矿块未回采，两侧无矿块，正下方相距6m左右为V3脉3041矿块（未回采），北侧为V3。2混合采矿工艺根据矿块地质赋存情况和现有开采技术条件，拟对该矿块划分为8个矿房进行混合采矿法回收矿体。（）（）（）（）采用削壁充填法进行回采；（）（）（）（）采用房柱法进行回采（如图1所示）。矿块整体回采顺序为：从（）至（）单个矿房以切巷和底巷或天井为自由面，里向外，以上往下退采。（）矿房以平巷为自由面。自里向外，自下向上扇形开采。出矿方式：切巷以上采用电耙加斗口出矿，底柱采用电耙加装岩机出矿。护顶措施采用削壁充填法的矿房要及时打木支柱护顶，捡边充填；采用房柱法的矿房每隔46m架

5、设尺寸为3×2m²的人工矿柱护顶。图1 混合采矿法采场布置图2.1 削壁充填法在回采（）（）（）（）矿块时，矿体顶板围岩不稳固、矿脉与围岩接触明显，矿体厚度0.20.7m，适合采用削壁充填法开采。矿块结构参数：沿走向布置矿块，长度3060m，中段垂高25m，斜长5570m。不留间壁和顶柱。只留底柱。底柱斜长710m由下中段回收。回采时的工作面跨度控制在22.5m，采幅控制在1.21.6m。采准切割：中段沿脉平巷布置在脉内，沿走向掘进，规格为2.2×2.3m在生产探矿过程中已形成。先进天井布置在矿块两侧，从本中段沿脉平巷通上中段沿脉平巷。规格2.0×1.8

6、m。底板运输平巷布置在下盘围岩中，距中段沿脉平巷1214m，规格2.2×2.3m。切割巷道在底柱上部沿矿脉走向开凿，与天井相通，规格为1.8×1.8m。放矿漏斗布置在底板运输平巷内，反向上掘，连通切割巷道，规格1.7×1.5m。电耙绞车硐室布置在切割巷道靠近放矿漏斗上盘或端部，规格为2.22m，长度2.5m。回采工艺：以切割巷道和先进天井为回采自由面，以放矿漏斗为圆心，扇形递倾斜向上推进，先削取底（顶）板围岩抛掷充填，人工检边充填接顶，然后排顶（刷底）回采矿石，电耙漏斗出矿。新鲜风流自人行道上进入作业面，污风上行至上中段回风巷。工作面与充填边的最大距离2.5m。2

7、.2 浅孔房柱法 在开采（）（）（）（）矿块时，矿体为不连续的扁豆体，走向长20120m，脉厚38m，倾角20°35°，矿石和围岩中等稳固。矿块结构参数：中段垂高25m，斜长5060m，矿块沿走向长4060m，矿房间距8m，矿房净跨度为5m，房间矿柱尺寸一般为34m。柱间5m左右。矿块一般只留底柱，不留顶柱，且底柱由本中段回收。采准切割工程量布置：采准切割工程包括中段沿脉平巷、底板运输平巷、切割巷道、放矿漏斗、矿房天井等，矿房天井自切巷内开掘，规格2.0×1.8m，为回采的主要自由面。回采工艺：以切巷为自由面，沿脉掘进切割天井划分矿房，矿房跨度控制在8m，在回采过

8、程中，从上往下回采，并留不规则矿柱。2.3 顶板管理根据文献 丁德馨,包东曙.湘西金矿极不稳固顶板的稳定性控制研究J. 中南工学院学报, 1994,8(1):51-57 刘用章,郝中秋. 湘西金矿采场支护技术成就及发展J有色矿山,1995(5):19-56研究结论以及矿体稳固情况和其它条件，以充分利用免压拱的承载能力为依据，分别采用锚杆、喷浆、喷锚、长锚索短锚杆、长锚索与锚网喷等多种支护形式，使采矿方法的回采工艺得到简化、提高采矿强度、缩短回采周期、降低矿石贫损率、相应的扩大矿山生产规模。2.4 应用分析该矿块()矿房与底脉可能相连回采时随揭露情况考虑()矿房于底脉相连部分划分为下分段回采。与

9、底脉同时回采时，应注意施工安全；该矿块对应下中段3149矿快未回采，须保证30平平巷完好，以便3149矿块废石胶结充填。进入采场作业前应及时做好防尘、松石处理工作，并及时采取护顶措施，于脉幅较大处打拉杆护顶，采用人工矿柱则须及时构筑。削壁充填采矿法 宋育仁,自学增,肖凤元,等. 湘西金矿缓倾斜薄矿脉采矿法试验研究J矿业研究与开发, 1992(1):16-21采用单次凿岩，分次爆破矿脉和围岩方式，矿石运搬至漏斗放出，围岩就地充填于采空区中，既能降低出矿贫化率，减少运输与提升的费用，又能提高出矿品位和金属回收率，但人工搬运废石充填，劳动强度大的问题。房柱采矿方法 孙宏生.浅孔采矿方法在缓倾斜中厚矿

10、体中的应用J. 金属矿山,2006(9):29-33湖南辰州矿业股份有限公司排热降温探索与思考（湖南沅陵官庄镇沃溪，）摘要：深井热害治理是一个庞大的系统工程，它涉及矿山多专业的配合、井下多系统的改造。文章通过对沃溪坑口地热产生及其危害分析，根据国内外高温矿井热害治理经验和新的通风理念、矿山现有情况，提出利用风水排热的构想和综合治理方案，规划沃溪矿区排热降温系统的建设及未来发展方向。随着对深井排热降温认识、治理的深入、系统建设和相关工程的投入，辰州矿业沃溪坑口深井开采将会迎来更辉煌的明天，同时也能为国内即将进入深井开采的同类矿山提供宝贵经验。关键词：沃溪坑口深井开采排热降温探索与思考1.前言辰州

11、矿业沃溪坑口井下开采已有近百年的历史，2010年预计第三期工程开拓到42平，“十二·五”期间第四期工程计划向更深的52平开拓。矿体开采斜长超过3000米，垂深超过1000米，沃溪坑口已进入深井开采序列。深部区域原岩温度高（52中段1010m，原岩温度预计为47.8）、作业环境恶劣，地热、高温问题已成为制约沃溪坑口下一步开拓、探采、发展的瓶颈。2.地热规律及危害2.1.地热产生一个区域的地热增温率与当地地质年代和岩浆活动时间有关，正常情况下地热增温率为3/100m。沃溪矿区经测定为1/39.5m。此外空气在向井下流动过程中每下降100m空气温度上升1。2.2.地热现状现沃坑主要生产区域

12、2632平环境温度接近或超过30，32平以下接近或超过35，员工进入作业区基本上只穿一条短裤，在作业面为获得暂时舒适开高压风强制通风降温。沃坑采掘作业面每年都在下降，地温逐年增高、热害逐步加重。人所在的环境温度超过37后不但不能放热，反而从环境中吸热，造成人体蓄热中暑。国家行业标准：井下作业环境温度超过27，有地热危害的矿井超过27.5必须采取强制降温措施。3.设计手册对高温矿井相关要求1、井巷布置尽量避开局部异常高温区，尽可能设计施工在导热系数低的岩层中；2、尽可能采用分区通风系统，缩短新鲜空气路线；3、风井布置以混合式最好，对角式次之，中央式最差；4、大容量机电设备硐室一般应尽可能布置在靠

13、风井附近或建立独立的回风路；5、采用高效机械化充填采矿法；6、中段后退式回采；7、高温矿井供排水应隔热；8、深井排出的高温热水要隔热或经风井上排，水仓要设计在风井附近。4.深井排热降温方法降温是将井下高温作业区域过多的热量人为转移至低温区或地表，但热是一种能量没有自已固定的形态，只能依附于媒质。深井排热降温的特点：热量巨大且连续不断。现在能看到的国内、外矿山井下采用的降温媒质只有风和水，所有的降温方法和措施都是围绕着风和水展开。利用风的方法是将低温风流送至井下作业区，吸热升温后排至低温区或出地表，低温风流可以是人为的也可是自然的；利用水的方法是将低温的水或冰用管路或容器输至井下，吸热升温后排至

14、低温区或出地表，冰、冷水可以是人为的也可以是自然的。风、水降温方法可单独、并列、交叉使用。如将冰或冷水送至井下某一点，将井下风流冷却，再将冷风流输至深部作业点；将人工或自然制造的冷风、冷水、冰直接送到井下。4.1排热降温基础工作（1）建立健全井下温度测控体系，将所得资料进行线性回归分析、存档保存，查明环境温度与进出风焓、流量、流速、流经时间的关系。（2）寻找适合我矿区地热计算方法，为与排热降温相关的各系统设计提供理论依据。我公司在06年曾对沃坑井下热量用（前苏联的公式）类比法作过系统的计算，计算结果预计达到42平后，井下排热量为407.1万大卡/时（相当于4738kw）。4.2.排热降温措施（

15、1）通风排热通风作用：近地表采矿提供井下作业人员的新鲜空气、排除粉尘、排走有毒有害气体；深井采矿提供井下作业人员的新鲜空气、排除粉尘、排走有毒有害气体、排热降温。深部通风在深井排热降温中扮演着极为重要的角色，排热降温效果最为真实的反映通风系统的优劣。优化通风系统、改善通风效果是降温工作的重点。（2）压风作业面降温压风通风有两个作用：提供新鲜空气吸热降温。因而在井下极端作业环境之中，压风通风是一种有效方法。空气在被压缩过程中分子之间的距离、势能减少，转化为热能释放；同样空气膨胀对外做功分子之间的距离、势能加大，吸收外界的热量。因此在高温作业环境中开高压风能给人以舒适、凉爽之感。（3）供、排水排热

16、供水为低温，由上向下放（流）；排水为高温，从下往上排。水的比热高，利用供、排水的温差能大量排除深部地热，从而达到排热降温的目的。因水比热高、下放（流）、抽排方便、来源广、清洁、环保，在矿井排热降温中承担非常重要的任务，是不可或缺的媒质。如前苏联的一个高温煤矿将低温河水引入井下吸热升温后排出地表。沃坑井下供、排水系统早已承担此工作，只是没引起人们的注意。（4）制冷排热从经验上看，原岩温度低于42的矿山降温方案可考虑用单一通风（主要是通风成本）办法，而沃溪坑口井下在42平以下原岩温度已超过此极限，单一通风排热降温满足不了生产要求，必须建立矿井制冷系统，制冷站有地面和井下两种。制冷站建立在地表管路长

17、，冷（热）量沿程损失大，而建在井下又必须通过其他系统（通风、排水）将其集中的热量排出地表，具体采用何方案均因条件而定。制冷降温在国外深井矿山早已使用，如南非、印度的金矿（制冷成本达到了10美元/t）。国内上世纪70年代在淮南九龙岗矿设计使用局部制冷降温设施，80年代在山东新汶矿务局井下建立集中制冷降温系统，均取得了良好的经济和社会效益。（5）其他降温方法与热源控制井下作业环境中的人体、机械、电器、矿石氧化等均可放出热量，如果处理不当会加剧深部热害，具体方法：（1）矿石氧化可通过喷浆隔离的办法控制；（2）对于电器及大型的机电设备尽可能的安装在上部中段或让经过该区域的风流直接进入风井；（3）照明改

18、用节能灯。（6）冬季降温冬季将地表的冷风、水、冰直接流（放、运）入井下，以最小代价达到降温的目的。5.通风系统优化与改造5.1.通风系统优化方向（1）增大排风能力沃坑通风系统改造方向首先要着重于解决排风量小这一瓶颈问题，此问题如不能解决，则沃坑的通风降温效果是不可能有根本好转，所做的工作仅仅是修修补补。华锡集团高锋公司（年出矿能力为45万吨）井下温度在36以上，经与武安院合作改造的通风系统排风能力接近90m3/s，投入使用后井下温度降至29以下。改扩建通风系统的同时必须兼顾下一步与井下制冷系统的配套建设。（2）风流内循环现流行的通风系统受控循环理论，即在不扩大系统排风能力的情况下，增大用风区的

19、风速、风量，在污风排至非用风区时有控制的放出部分污风，放出的污风经过净化或与新鲜风源汇合后达到新鲜风源风质标准，即可进入下部区域。其方法和理念可指导沃坑通风系统优化改造方向，但如何操作，深部污风放出多少、从哪个区域放出需理论计算和实践的检验，如果处理不当，极易造成井下污风串联和地热循环污染。（3）增大进、出风焓差采取措施降低进风焓值、增大出风焓值，最大限度的利用经过深部的风流排热降温，降焓的方法有：降低空气温度、除湿即除去空气中的水蒸气含量。5.2.系统改造工程（1）检查、清理东部风井，复核、改造26平风机。（2）从排热降温的角度上宏观分析和利用西部风井工程，可从两个方面考虑：西部可否下延至3

20、2平，如何下延；利用西部风井后其主力风机作用是抽还是压。（3）增大排风能力，可考虑的方案：扩刷或利用东部风井附近的原废弃的天井以扩大东部风井的有效断面；26平以下新建3风井，26平以上上掘东部风井平行风井，改造26平风机；下掘竖井通42平作风井。（4）因通风系统和今后新改造的系统不可能兼顾8矿体，必须建立独立分区通风系统。（5）尽快启动16平3w的残矿回收方案，通过3w的修窿修通与16平竖井石门的另一条人行通风通道，扩大16平竖井进风路线。管理、控制、利用016平以上区域的自然风流，降低进入深部区域风源温度。6.供、排水系统改进6.1.供、排水系统改进方向（1）降低供水系统的供水温度，工业与防尘用水兼用于降温。（2）深部高温水上排时采取隔热措施，热量不能散发到新鲜风流中，防止热循环污染。（3）下放（流）水要有设计规划、严格控制，防止能源损失。6.2.改进工程（1）沃坑下流至12平、16平的低温水经管路下放至32平吸热升温后经东部风井回流至20平或16平。（2）设计一个系统冬季将地表的低温水、冰、雪引流（输送）至井下吸热升温后上排。（3）深部向上排水的排水管加隔热设施、平巷自流须走暗沟流入32平水仓，排至32平水仓的高温水及时上排。（4）32平空压机房供水管路改走3副井下放（流），经机房后的高温水必须上排至20平以上。7.结束语深部排热降温是一个庞大的系统工程，需要公司成立专