采矿方法的选择

1、第六章采矿方法6.1矿床开采技术条件I号矿体：矿体南北向展布，向北倾伏，为半隐伏-隐伏矿体，赋存于阿舍勒 组第二岩性段中亚段（D2as2b）顶部与上亚段（D2as2c）层间靠近中亚段一侧，分布于 1817勘探线间，控制走向长700m,勘探最大垂深900111,未见矿体尖灭。矿 体形态受地层、向斜构造控制，与地层同步褶皱，为一东翼倒转，北向倾伏的紧 密向斜。矿体沿倾向、走向延伸不稳定，变化大，呈层状、似层状、复合分枝状 产出，其剖面呈“鱼钩”状，水平断面呈“镰刀”状。矿体总体呈南北向展布，走向 长853m,枢纽倾伏长1260111,控制长700111,埋深18930m,最大垂深900m； 矿体东

2、翼倒转，倾向东，倾角55。75。，平均厚度45nio向斜枢纽向北倾伏，倾 状角45叽65。，回转端变形强烈，厚度膨大，最厚可达80m,形成典型的顶厚褶 皱；西翼为正常翼，倾向东，倾角45。55。，厚度较东翼小，为1.240m,平均 % 20nio I矿体倒转翼部平均厚45m,正常翼部平均厚20m,其Cu金属占0m 以上总储量97.43%, Zn金属量占Om以上总储量100%, I矿体规模大-中等, 有B+C+D级铜矿石3777.05xl（/t, Cu品位2.43%,属厚度变化较稳定型矿体。矿体未褶皱前顶板主要为阿舍勒组第二岩性段上亚段（Dus2。）的玄武熔岩 层，底板为阿舍勒组第二岩性段下亚段

3、（。润广）的英安质沉凝灰岩、含砾沉凝 灰岩。褶皱后，东翼顶板以英安质沉凝灰岩、含砾沉凝灰岩为主（多数地段己发 生硫铁矿化，故硫铁矿层直接构成铜锌矿层的直接顶板），底板为玄武岩；西翼 矿体和转折端附近矿体顶板仍以玄武岩为主。底板则以英安质沉凝灰岩、含砾沉 凝灰岩为主。此次开采的范围为400m0m,开采深度较大。6.2采矿方法概述根据I号矿体条件，地压管理的形式在本次采矿方法的设计起主要作用。地 压管理方法是以矿石和围岩的物理力学性质为根据，同时乂与采矿方法的使用条 件、结构、参数和回采工艺等都有着密切的关系，并且最终将影响到开采的安全、 效率和经济效果。所以采用了这种分类方法。因此，以此为依据可

4、将采矿方法划 分为三大类：第一类：空场采矿法。空场采矿法将矿块划分为矿房和矿柱，分两步回采，第一 步先回采矿房，第二步再回采矿柱。在回采矿房时，采场以敞空形式存在，仅依 靠矿柱和围岩本身的强度支撑来控制地压。矿房采完后，要及时回采矿柱和处理 采空区。在一般情况下，回采矿柱和处理采空区同时进行；有时为了改善矿柱的 回采条件，用充填料将矿房充填后，再回采矿柱。因此使用本类采矿方法的基本 条件是矿石和围岩均需要稳固。在回采矿房时采场的临时留矿，主要是起到继续 上采的工作台作用，而对维护采场只起临时辅助的支撑作用。当留矿放出后，仍 靠矿柱支撑采空区。VCR法也是矿房和矿柱分两步回采，当回采矿房时，也是

5、 利用矿柱支撑采场，实质上这种采矿方法，就是垂直深孔落矿的阶段矿房法。这 种采矿方法也应划为这一类。第二类：充填采矿法。充填采矿法是随回采工作面的推进，逐步用充填料充 填采空区的采矿方法。有时还用支架与充填料相配合，以维护采空区。本类采矿 方法中有些分两步进行回采。在第一步回采时，随后采工作面的推进，充填采空 区以防止围岩崩落。另一些采矿方法是一步或连续回采，回采和充填交替进行。 这类采矿方法是用充填采空区的方法控制地压，因此它适用于各种矿岩条件。第三类：崩落采矿法。崩落法是以崩落围岩来实现地压管理，为一步回采， 是随着回采工作面的推进，有计划的崩落围岩充填采空区以管理地压的采矿方法。6.3采

6、矿方法的选择采矿方法的初选表6-1 号矿体400m0m采矿方法初选表序 号主要采矿技木条件按照各种条件可以采用的采矿 方法技术条件名称技术条件特征1矿石稳固性&8空场法、崩落法、充填法围岩稳固性&10空场法、空场法、充填法3矿体倾角55。75。（急倾斜矿体）空场法、崩落法、充填法4矿体厚度平均厚度45m （极厚矿体）空场法、崩落法、充填法5矿石品位2.43%空场法、崩落法、充填法6矿体连续性连续稳定空场法、崩落法、充填法7矿石性质矿石松散系数2.887,平均自 然安息角39。，无结块性空场法、崩落法、充填法8地表是否允许崩 落地表不允许崩落充填法9矿岩接触情况矿岩接触不明显空场法、崩落法、充填

7、法10围岩品位及变化中等品位，稳定旦不易风化空场法、崩落法、充填法综合以上条件可以看出，开采技术条件适用于充填采矿法。由矿床的地质水 文条件，开采技术条件知此次设计的I号矿体的矿体连续性较好，矿岩较稳固, 品位高，属于贵重金属，另外此次开采深度较大，地压地温问题将会显著，所以 选择充填采矿法，以达到提高矿石回采率、减少矿石贫化率、充分利用现有资源、 有效控制地压和地表沉陷、优化矿区周围环境的目的；初步拟定3种方案：上向 水平分层充填采矿法、分段凿岩阶段空场嗣后充填法、大直径深孔空场嗣后充填 采矿法和VCR嗣后充填法。方案1:上向水平分层充填采矿法上向水平分层充填采矿法是一般将矿块划分为矿房和矿

8、柱，第一步骤回采矿 房，第二步骤回采矿柱。回采矿房时，自下而上向水平分层进行，随工作面向上 推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩，并 作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体表面上用电耙、装运机或铲运机等 机械将矿石运至溜井中。矿柱回采到最上面的分层时，进行接顶充填。矿主则在 采完若干矿房或全阶段采完后，在进行回采。回采矿房的充填方法，可用干式充 填，水力充填或胶结充填。考虑到干式充填方法目前很少应用，而且水力充填回 采工艺复杂等因素，因此采用胶结充填方案，充填料采用选矿厂脱泥尾砂或冶炼 厂的炉渣。用电耙或装运机、铲运机出矿。1、矿块布置由于矿体平均厚度为45m,

9、属极厚矿体，因此矿房长轴垂直走向布置。采场 垂直矿体布置，分为矿房与矿柱，矿房长度为矿体厚度，矿房与矿柱宽度均取为 10m,阶段高度取为50m,因此分层高度3.3m,阶段运输巷道每三个分层为一个 分段，分段高度lOnio阶段运输巷道布置在脉外，因此可以不留顶柱和底柱。2、采准和切割工程由于矿体属极厚矿体，因此在脉外掘进上、下盘沿脉阶段运输巷道和穿脉巷 道。每个矿房布置两个溜矿井、一个顺路人行天井（兼作滤水井）和一个充填井， 在矿体下盘掘进穿脉巷道通达矿体，通过穿脉进路在穿脉上方掘进水平拉底巷道, 并以此为自由面扩大至矿房边界，形成拉底空间，再向上挑顶2.5m3nio在矿房 中部布置通风天井。溜

10、矿井用混凝土浇灌，壁厚300mm,圆形内径为1.5m。人 行滤水井用预制钢筋混凝土砌筑。充填天井断面为2mX2.4m,内设充填管路和 人行梯子等，倾角为80叽90。3、回采使用浅孔崩矿，回采分层高3.3111,打向上中深孔一次崩矿，崩落的矿石由 铲运机装运矿石进入溜矿井，然后再由穿脉巷道中装车运至主溜井。4、充填回采矿石时矿房采用胶结充填，接顶采用砂浆加压接顶，矿柱回采时采用水 力充填回采。充填时先清理底板上的矿粉，然后充填。充填前要先进行溜矿井浇 灌，砌筑人行滤水井，浇灌混凝土隔墙等工作。方案2:分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法1、矿块布置矿块垂直矿体走向布置，矿房宽度为40m，矿柱宽度为40

11、m,矿块长度为矿 体厚度，阶段高度50m,分3个分段，分段高为17m、17m、16m。采用两步骤 回采，先采矿房后采矿柱，采场底部结构为堑沟出矿结构。2、采准切割工程采切工程主要有人行天井、联络穿脉、凿岩拉底巷道、分段凿岩巷道、分段 凿岩联络巷、装矿沿脉、装矿进路、凿岩拉底巷道、切割天井等。装矿沿脉布置 在下盘脉外，自矿柱下盘装矿沿脉往上掘人行天井与上中段回风巷道联通，在人 行天井内各分段标高分别掘分段凿岩联络道和分段凿岩巷道，同时在装矿水平从 装矿沿脉向矿体掘装矿进路。采场底部出矿结构为堑沟结构。在凿岩拉底巷道及各分段凿岩联络道内布置切割天井，而后以切割天井为自 由面拉开各分段切割槽，以此形

12、成自由面。3、回采和出矿回采分两步进行，一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱。为避免爆破对相邻采 场稳定性的影响，采用隔3采1的方式。用YGZ.90中深孔凿岩机在分段凿岩巷 道和拉底巷道内凿上向扇形炮孔，排距为1.5m,孔底距为1.2m2m，钻孔直径 070mm。采用非电导爆系统起爆，每次爆23排孔，可以多分段同时侧向崩矿， 爆破后形成阶梯状工作面。爆下的矿石用Gm，柴油铲运机在采场底部集中铲装, 而后运至矿石溜井。然后在破碎酮室破碎后经皮带运输机运至原矿仓装入箕斗。4、充填在矿房矿石全部出完后，用充填料一次胶结充填。待两边矿房采完并用充填 料浆胶结充填并养护好充填体后，矿柱用矿房回采的方式回采，之

13、后用充填料充 填。矿房充填选取戈壁集料胶结充填，矿柱充填选取戈壁集料加尾砂水力充填。 仅在底柱10m和顶柱5m用戈壁集料浆胶结充填。方案3：大直径深孔空场嗣后充填采矿法1、矿块布置矿块垂直矿体布置，矿房与矿柱均宽15m,长度为矿体厚度。顶柱与底柱厚 度均为5mc2、采准切割工程采切工程主要有拉底巷道、出矿穿脉、凿岩碉室、凿岩酮室联络巷、回风巷 道、装矿进路等。在矿房底部掘进出矿穿脉，并在出矿穿脉内向拉底巷道掘进装 矿进路。在矿房上部掘凿岩碉室，在凿岩酮室两侧沿矿体走向分别掘进凿岩酮室 联络巷与回风巷道。在矿房底部掘进拉底巷道，在拉底巷道矿房中央向上掘高 6m,宽2m的上向扇形切割槽，然后自拉底

14、巷道向上打扇形中深孔，沿切割槽逐 排爆破，矿石运出后形成堑沟式拉底空间，为矿石回采提供自由面。3、回采和出矿回采工作分为回采矿房和回采矿柱，回采矿房时，自凿岩酮室在矿房上部向 下打大直径垂直平行深孔，炮孔直径165 mm,使用高密度、高爆速、高威力的炸 药进行爆破。采用不耦合装药，钻孔直径为165mm,取药卷直径为150mm,长 900mnio经过装药实施顺序，进行爆破。崩落的矿石在底部由61铲运机经装 矿进路、出矿穿巷和阶段运输巷直接装运至主溜井。然后在破碎酮室破碎后经皮 带运输机运至原矿仓装入箕斗。矿柱的回采在矿房回采结束并充填维护工作结束 之后进行。4、充填在矿房矿石全部出完后，用充填料

15、一次胶结充填。待两边矿房采完并用充填 料浆胶结充填并养护好充填体后，矿柱用矿房回采的方式回采，之后用充填料充 填。矿房充填选取戈壁集料胶结充填，矿柱充填选取戈壁集料加尾砂水力充填。方案4：垂直深孔球装药包落矿阶段矿房（VCR）嗣后充填采矿法VCR嗣后充填法是VCR采矿法结合充填采矿法而发展起来的，其方法是在 矿房上部水平开掘凿岩酮室或者凿岩巷道，打下向大直径深孔，然后自孔的下端 开始以自下向上的顺序用球状药包向矿房侧面或者下部预先开掘好的拉底空间 崩矿，崩落的矿石由矿房底部装运巷道装出，当一个房开采完毕后，进行一次嗣 后充填。1、矿块布置矿房垂直矿体走向布置，阶段高度50m,矿房长度为矿体厚度

16、，宽度为lOnio 矿柱间距取8111,顶柱厚度6nio2、采准切割工程采准切割工作主要有装运巷道、进路平巷、进路横巷、凿岩酮室、拉底空间 等。在顶柱下面掘凿岩酮室，酮室墙高4m,拱顶处全高4.5111,三心拱断面，钻 机工作高度为3.8111。酮室使用混凝土喷射加固，喷射厚度为100mm。巷道断面 2.8111X2.8111,曲率半径8nio装运巷道长度9m,装运巷道间距8m。拉底空间高 度为6m,在拉底巷道矿房中央向上掘高6m,宽2m的上向扇形切割槽，然后自 拉底巷道向上打扇形中深孔，沿切割槽逐排爆破，矿石运出后形成堑沟式拉底空 间。3、回采工作自凿岩酮室在矿体上向下打大直径垂直平行深孔，

17、炮孔直径165 mm,使用球 状药包所需的高密度、高爆速、高威力的炸药进行爆破。采用不耦合装药，钻孔 直径为165mni,取药卷直径为150mm,长900111111。经过装药实施顺序，进行爆 破。崩落的矿石在底部由61史铲运机经出矿横巷和阶段运输巷直接装运至主溜 井。然后在破碎酮室破碎后经皮带运输机运至原矿仓装入箕斗。4、充填工作回采后的矿房采用尾砂胶结充填。采矿方法的优缺点及技术经济评述根据上述提出的方案叙述，对于4种方案的优缺点以及采矿方法的损失率和 贫化率来进行分析，以得到三种方案对于该矿山的适用情况。根据以上4个方案, 首先进行优缺点比较，优缺点比较见表6-2。表&2采矿方法优缺点比

18、较方案1 上向水平分层 充填采矿法方案2分段凿岩阶段空场 嗣后充填采矿法方案3大直径深孔空场嗣后充填采矿法方案4VCR嗣后充填法优点1、矿石贫化损 失小，矿石回收 率高；2、可减少顶板 的暴露面积，提 高回采工作的 安全；1、装运设备灵活性 大、回采强高；2、采完矿房后，立 即回采矿柱并进行 充填，为下分段回 采创造了良好的条 件；3、劳动生产率高， 劳动消耗较少，成 本较低；1、开拓量小，周 期短；2、一次崩矿量 大，适合大规模 生产；3、充填工艺更易 管理；4、生产效率高；1、采准切割工作量 小；2、生产能力高，是 种高效率的采矿 法，矿石破碎效果 好，大块产出率低； 4、工艺简单，易实

19、现机械化，作业安 全；缺点1、采矿强度和 劳动生产率较 低；2、充填接顶要 求较高，充填系 统复杂；4、矿柱回采有 一定难度。1、采准工作量大，每个分段需要掘分 段运输平巷以及切 割巷道等，施工困 难；2、开拓量大，周期 长，安全性较差，无法实现高效生 产1、方案特殊，属 新技术、新工艺。 崩矿方式和出矿 顺序都须要改 变，如果采矿技 术使用不当，有 一定的技术风 险。1、对凿岩技术要求 较高,;2、矿体形态变化较 大时，矿石贫化损 失大；3、爆破成本高。由上表采矿方法优缺点比较可知，垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法的爆破 成本高，矿石的损失率和贫化率较大；上向水平分层充填采矿法的采矿强度以及

20、工人的劳动生产率较低；分段空场嗣后充填采矿法虽然采准工作量较大，但是开 采成本较低，工人的劳动生产率较高，成本低，大直径深孔空场嗣后充填采矿法 采准工程量小，周期短，但其方案特殊，属新技术、新工艺。崩矿方式和出矿顺 序都须要改变，如果采矿技术使用不当，有一定的技术风险。因此舍弃方案1 与方案4,对方案2与方案3进行更加详细的技术经济比较，以确定最终方案。表6-3采矿方法技术经济分析表项目方案2方案3上向水平分层胶结充填法分段凿岩阶段空场嗣后充填法矿块生产能力(t/d)6201000工人工效(t/人班)采切比(m/kt)50.67133矿石损失率(%)1011矿石贫化率()1112炸药消耗(kg

21、/t)0.40.3采矿安全性高高根据阿舍勒铜矿400111以下的矿石及围岩条件，以及4000t/d的生产要求， 结合这方案2与方案3的优缺点及技术经济比较。最终选择方案2：分段凿岩阶 段空场嗣后充填法。6.4采矿方法的构成要素矿块垂直矿体走向布置，矿房宽度为40m，矿柱宽度为40m,矿块长度为矿 体厚度，阶段高度50m,分3个分段，分段高为17m、17m、16m。采用两步骤 回采，先采矿房后采矿柱，采场底部结构为堑沟出矿结构。3、回采和出矿回采分两步进行，一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱。为避免爆破对相邻采 场稳定性的影响，采用隔3采1的方式。用YGZ90中深孔凿岩机在分段凿岩巷 道和拉底巷道内

22、凿上向扇形炮孔，排距为1.5m,孔底距为1.2m2m，钻孔直径 07Ommo采用非电导爆系统起爆，每次爆23排孔，可以多分段同时侧向崩矿， 爆破后形成阶梯状工作面。爆下的矿石用Gm，柴油铲运机在采场底部集中铲装, 而后运至矿石溜井。然后在破碎酮室破碎后经皮带运输机运至原矿仓装入箕斗。6.5采准工作采切工程主要有人行天井、联络穿脉、凿岩拉底巷道、分段凿岩巷道、分段 凿岩联络巷、装矿沿脉、装矿进路、凿岩拉底巷道、切割天井等。阶段运输巷道布置在脉外，沿脉布置，断面形式为三心拱断面，断面尺寸为 4.2mx3.1m,断面积 11.8 m2o分段凿岩巷道沿矿体走向，共有3条，分别布置在以17m. 1711

23、1. 16m所划 分的分段上。巷道断面尺寸2.5mx2.0m,矩形断面，断面面积5.0 m2,采用100 mm喷射混凝土支护。分段凿岩联络道布置与脉外，垂直矿体走向布置，与人行天井联通，为三心 拱断面，断面断面净宽2.5m,直墙高2.0111,断面面积6.512 nr,采用100mm喷 射混泥土支护。人行通风天井布置与脉外，断面选用圆形3m,断面面积7.068 nF。人行 通风天井与装矿沿脉、分段凿岩联络巷及装矿进路等相连通。采用150mm喷射 混泥土支护。装矿进路与联络穿脉相通，三心拱断而，断面尺寸3.01I1X2.81I1,断面面积为 10.56m2,支护方式为100 mm喷射混凝土支护。

24、凿岩拉底巷道断面净宽2.5111,直墙高2.0m,矩形断面，断面面积5.O1113, 采用lOOrnin喷射混泥土支护。装矿沿脉布置在下盘脉外，断面净宽3.0m,直墙高3.0111,三心拱断面，断 面面积11.16m2,采用100mm喷射混泥土支护。溜井采用圆形断面，断面面积4.5m2,断面面积为15.9m采用200nun喷 射混凝土支护。运输沿脉断面净宽4.2111,直墙高3.ini,三星拱断面，断面面积16.8 m2,采 用lOOnim喷射混泥土支护。自矿柱下盘装矿沿脉往上掘人行天井与上中段回风巷道联通，在人行天井内 各分段标高分别掘分段凿岩联络道和分段凿岩巷道，同时在装矿水平从装矿沿脉

25、向矿体掘装矿进路。采场底部出矿结构为堑沟结构。表6-4采准工作量计算表序 号巷道名称采准（掘进）工程董宽X高 (m)断而(nV)巷道长度（m）体积（ms）个数总长1联络穿脉16.S1508402装矿沿脉3.0 x3 011.16180892.83分段凿岩 巷道2.5x206.51280781.54分段凿岩 联络巷2.5x206.51221065.125凿岩拉底 巷道2.5x25.01402006装矿进路11.8560708.07人行通风 天井037.06821751225.08溜矿井01.515.911001590总计5956302.56.6切割工作矿房拉底采用深孔拉底法。在凿岩拉底巷道中打平

26、行上向扇形中深孔进行 拉底，以此形成自由面及自由空间。6.7回采工作矿块的回采分为两步进行，第一步先回采矿房，之后用尾砂等充填料胶结 充填矿房后再回采矿柱。选用YGZ-90凿岩机在分段凿岩巷道内向上凿扇形炮孔，排距为1.5m,孔 底距为2m,钻孔直径07Ommo采用BQF100装药器装药，炸药为粒状铉油炸 药，采用非电导爆系统起爆，每次爆23排孔，可以多分段同时侧向崩矿，爆破 后形成阶梯状工作面。爆下的矿石用JCCY-6型柴油铲运机集中在采场底部出矿, 然后用DKC-12井下自卸卡车倒运至溜井。当一个矿房回采结束后，就立即对矿房进行充填，待矿房充填完毕并维护 好之后再采用同种方法回采矿柱。新鲜

27、风流由副井经由石门、阶段运输巷、联络穿脉、人行通风天井分别进 入采场底部装矿沿脉及各分段凿岩巷道，冲刷工作面后，污风由采场另一翼人行 通风天井导入上中段回风巷，最后污风进入北风井。6.8采场支护回采过程中主要依靠矿柱起支撑管理地压作用，在回采矿房时，必要情况 下，可采用工字钢支护起辅助支撑作用，回采结束后立即进行充填以控制围岩和 地压。6.9采空区处理本次设计选择尾砂胶结充填料作为充填材料。矿房回采结束后，采场内挂设 好波纹滤水管后随即砌筑泄水挡墙和密闭墙封闭采场顶底部联络通道，而后将充 填管架设在采场顶部凿岩联络道内密闭墙上向采场输送充填料浆，采用分次充填。 在充填时，随着充填工作的进行，可

28、以调整充填料的比例，己达到节省材料的目 的。待两边矿房采完并充填好后，矿柱用矿房回采的方式进行回采出矿，充填则 用尾砂与水泥胶结充填。充填材料用量计算1、年平均充填采空区体积、二（6-1）rk根据式61得到：_ 4000 x 300 x 1 _3/.rC 2, I I 1 OU. O 111 /an 4.33式中：、一年平均充填采空区体枳，n】3/a；K采用充填法的回采的矿石年产量，t/a；Z一充采比，取Z=l；rk矿石重量，t/m3,取4.33。2、日平均充填采空区体积VV = =- （6-2）300根据式62得到：=277136. 3 = 923. 78m3/d300式中：Y口平均充填采空区体m3/do3、日平均充填料浆需用量Q =瞒玦，m3/d (6-3) 根据式63得到：Q = 923. 78 x 1. 05 x 1. 1 = 1066. 98m3/d式中：Q,口需料浆充填量，nF/d；K 一流失系数，取K=1.05；K2沉缩比，取 氐=1.10：4、年平均充填料浆需用量Q =9x300 (6-4)根据式66得到：Q = 1066. 98 x 300 = 320092.5 m3/a式中：Q年平均充填料浆需用量， m3/a。充填材料的选择在该设计选用尾砂胶结充填，胶结充填的浓度