露天转地下开采技术

露天转地下开采技术

0露天开采工程的工程建设辽宁省庐山楼金矿（以下简称庐山楼金矿）位于辽宁省阜新市东南部。它管理着辽宁省阜新蒙古族自治县的新民和庄源市。该矿是一大型采、选、冶联合企业,1996年开始建设,1997年7月基本建成,1998年8月通过了原国家黄金管理局组织的竣工验收。原设计规模1200t/d,经改造,目前已达到1800t/d(60万t/a)的生产能力。排山楼金矿露天开采采用公路开拓,汽车运输,原设计露天底标高为270m,投产后由于金价的下跌修改了露天境界,将露天底标高抬高至310m,截至2001年末,已开采至350m水平。露天境界内保有地质储量123.9万t(矿石量)。另外矿山还堆存约20万t的低品位矿石,按计划露天采场将于2004年4月上旬闭坑。而露天采场境界外尚有C+D级地质储量628.48万t(矿石量),金金属量18678.01kg。为使矿山持续稳定生产和获得良好的经济效益,并充分利用矿产资源,排山楼金矿须由露天开采转为地下开采。1无砂矿体及工矿量排山楼金矿床为一大型韧性剪切带变质热液型金矿床,赋存于太古界建平群内,受东西向展布的上排山楼—候其营子大型韧性剪切带控制,矿化带呈近东西走向,倾向北,矿体由东向西侧伏。全矿区共圈出表内金矿体24个,其中露天采场境界外矿体19个,分布子15～16勘探线间,主要矿体有3个,编号为T1、T4、T5,次要矿体7个,编号为T0-2、T7、T14、T15、T16、T26、T34号,其余为小矿体。矿体空间分布受蚀变糜棱岩带控制,分布于黄铁矿-绢云母化蚀变糜棱岩带中,近平行展布。矿体与围岩界线不清,需化验后圈定。T1号矿体:为主要矿体之一,露天境界外分布于7～12勘探线间,似层状产出,长470m,随着深度的增加长度逐渐缩短,倾斜延深34～183m,倾角上陡下缓,平均40°,平均厚度9.63m。T4号矿体:为开采范围内最主要矿体,以层状产出于F1断层上盘,露天采场境界外分布于7～10勘探线间,总体走向为北东向,长470m,各中段出露平均长度200m左右,倾斜延深90～342m,平均倾角23°,平均厚度18.5m。T5号矿体:呈似层状、透镜状产于T4号矿体下盘、F1断层上盘,与T4号矿体平行产出,局部相连。露天境界外分布于3～12勘探线间,产状与T4号矿体一致,矿体长350m,倾斜延深20～221m,平均倾角28°,平均厚度11.6m。2开采采矿生产能力排山楼金矿露天开采开采的是T1矿体,地下开采主要是T4矿体,走向长度200m左右,矿体平均倾角23°,平均厚度18m左右。地下开采每个中段平均可采储量约60万t,根据储量、矿体赋存条件,露天转地下开采生产能力正常不应超过日采出矿石1000t,年采出矿石33万t。但是选矿厂1800t/d的处理能力要求井下与之配套,原有矿山水电系统、人力资源具备生产能力1800t/d需要的条件,矿山经营要求生产能力必须达到1800t/d。为从整体保证矿山生产经营连续稳定,转地下开采采矿生产能力必须达到1800t/d。由于露天开采将于2004年4月闭坑,露天开采剩余供矿时间仅2年多,如果排山楼金矿露天转地下按常规建设,满足生产能力1000t/d,开拓、探矿、采切等掘进工程量达产需要完成26000m,基建时间够用。而要满足生产能力1800t/d达产要求,要完成各类掘进量50000m,要在投产前完成近似成双倍的工程量,保证排山楼金矿按期达产难度很大。3生产能力1800吨和d的实现3.1承担上下采区的各项破产准备工作解决投产准备工作量大的关键是组织好施工队伍。排山楼金矿露天转地下建设招标选用了两家施工单位,分别承担上下采区的各项投产准备工作。这两家施工单位一家来自南方,一家来自北方,相隔遥远,这样非常有利于发挥两家队伍的幅射作用,队伍组建快。在施工中两支队伍互相竞赛,取长补短,工程质量、进度和安全生产都取得了很好的效果,按期实现露天转地下的投产、达产,顺利完成了地下供矿和露天供矿的衔接。3.2主井提升系统控制根据矿体倾角较缓,厚度中等,矿岩稳固性较好和矿体走向长度短的开采条件,无法在水平方向同时多开回采工作面,只有沿倾斜方向划分两采区同时回采。这样才能将设计生产能力由1000t/d提高到t/d。排山楼金矿地下两采区划分以250m中段(四中段)为界,250m中段及其以上为上采区;250m中段以下至175m中段为下采区。主井提升系统控制到175m中段。上下采区各中段可采储量见表1。排山楼金矿地下开采沿倾斜方向划分上下两个采区同时回采的布置方式,是在矿体开采条件有利的前提下,较好地解决了这种布置方式在生产实际中遇到的设计、施工组织和现场安全管理等方面问题,应用取得了很好的效果。3.3中段运输能力长由于排山楼金矿中段出矿能力为900t/d,而主矿体走向长度仅200～300m,为提高中段运输能力,减少电机车装矿的避让时间,中段采用环行运输,把各个矿块的溜井口设在环行运巷内,这样可以提高主运巷的通过能力(见图1)。3.4电扫道采场开采采用适应缓倾斜中厚矿体下盘边界倾角的倾斜电耙道漏斗底部结构,矿房采用中深孔凿岩,限制空间挤压爆破。使矿石贫化损失、采场生产能力和作业安全3大难题得以解决。采场沿矿体走向布置,长度20～40m。以矿体下盘边界线为切割层界线,相应布置倾斜电耙道、底部结构,切割层漏斗,电耙道顶板的真厚度3.5m,电耙道倾角14°～15°。采场的斜长度以最大耙运距离为限,一般小于45m,(见图2),凿岩巷道采场作业高度10m左右(尽量利用已有生产探矿巷道)。在矿房中央(或矿体最厚大部位)布置切割立槽,垂直扇形中深孔崩矿爆破指向切槽。中深孔凿岩爆破参数:孔径65mm,孔底距1.8m,抵抗线1.4m,炸药单耗0.65kg/t,爆破挤压系数1.15～1.25。采用30kW电耙出矿,平均台效110t/(台·班),每个采场有2～3条耙道。从溜矿井往矿车装矿采用振动放矿机。耙道通风由本生产中段入新风,清洗耙道后,污风从上中段排出。采场回采顺序是先采矿房,矿房采出完后立即回采顶柱。采场中遇矿体不连续变成小分支或表外矿时留房间矿柱,一般不留。中段矿体走向回采顺序总体上由东向西推进,东侧风井方向排出污风,但相邻采场为浅孔房柱采矿法采场时,一般中深孔采场先采,浅孔采场后采。3.5孔底、孔底起爆由于排山楼金矿矿体走向长度短,沿走向不可能同时布置太多的生产矿块,但为了满足900t/d的生产能力,提高单个采场的出矿能力十分必要,为此研究应用了孔底起爆技术。孔底起爆时,炮孔内主炸药传爆方向是由孔底向孔内传爆,整个爆炸过程在封闭腔(炮孔)内进行。由于起爆药包的爆炸高温、高压气体不发生逸散,所以其爆炸产生的温度、压力均能达到最高,从而使其起爆后作用于主起爆药的能量比孔口起爆大大增强。击发主炸药的外能愈大、愈集中,主炸药的局部温度愈高,形成活化分子越多,炸药反应速度就升高。在耦合装药时,炸药爆轰压力跟爆速成正比,孔底起爆能迅速使主炸药达到理想爆轰。主爆炸药在孔内由孔底向孔口传爆过程中,爆炸反应在炮孔内进行。在矿岩被炸开之前一直保持着封闭腔的条件,爆炸气体和未反应完全的炸药颗粒不发生散失,使爆炸化学反应完全,爆轰波在传播过程中可获得十分充足的能量补充,爆速可达到极大值,保持理想爆轰状态。炸药爆炸能量充足释放,产生的温度和压力最高。孔底起爆后,主炸药在封闭腔条件下爆炸,保持理想爆轰,爆炸产生的能量最大。而爆炸气体被约束在孔内时间的加长,从而提高了炸药爆炸能量用于爆破矿岩的利用效率。以矿房崩矿相比较,孔底起爆的矿房出矿二次破碎材料消耗比孔口起爆降低30%～40%,见表2。孔底起爆比孔口起爆矿房出矿二次破碎材料节省30%～40%,可以看出,孔底起爆和孔口起爆使用同样的装药,孔底起爆获得的崩矿块度更好。出矿二次破碎节省费用0.615元/t,见表3。随着二次破碎工作量减少,相应地提高了生产效率和安全生产条件,并节约了生产成本。孔底爆破出矿台班效率提高25%。3.6下采区驳岸开发现状排山楼金矿在由露天转入地下生产后,废弃的露天坑积水是地下安全生产的一大隐患,同时地下开采工程建设时间紧,而且是采用非常规方式(在垂直方向上两采区)使地下供矿能力达到1800t/d,致使基建时开拓探矿、采准切割等掘进作业立体交叉,爆破安全威胁大;中段开拓未贯通前,通风特别困难,影响安全和工程进度;下采区出矿二次破碎炮烟污染上采区巷道。为杜绝露天坑积水突然涌入地下造成淹井,在露天与地下采区之间预留30m永久矿柱,并且在露天坑内铺厚300mm的黄土夯实作为防渗层。在地下回采接近保安矿柱时,采用浅孔、减少装药、多次微差爆破的作业方式,最大程度的降低地下爆破对矿柱的破坏。为解决交叉施工过程中存在的通风、爆破等安全隐患,排山楼金矿建立了完善的调度体系,加强独头掘进掌子面的机械通风,加强现场管理。4样品的回采(1)通过采用科学的方法解决施工过程中的各种安全问题,应用孔底起爆技术、倾斜耙道底部漏斗的中深孔矿房采矿法、沿倾向分区回采等技术保证了排山楼金矿地下开采实现1800t/d的生产能力在技术上的可行性。该矿由2001年4月开始转入地下建设,2003年11月330m中段的一个中深孔采场进行采矿方法试验,2004年3月投产并形成900t/d的供矿能力,2004年底达产,实现了由露天到地下的平稳过渡。(2)沿倾斜方向上下两采区同时回采的布置方式,适用条件是矿体走向长度短,但倾斜延深较大,储量符合要求的中段必须6个以上;矿体中等厚度、缓倾斜;矿岩稳固性中等以上;采区内只有1条可采矿体。下列条件之一不能采用该回采布置方式:(1)矿体急倾斜或倾斜厚大矿体;(2)采区内有多条平行矿脉(群);(3)矿岩稳固性差。(3)采用倾斜耙道底部漏斗的中深孔矿房采矿法有效的降低了缓倾斜中厚矿体回采过程中的采矿损失率、矿石贫化率,在保证安全的前提下提高了采场的生产能力。(4)采场落矿采用中深孔孔底起爆技术,改善了中深孔的爆破效果,降低了采场大块率,减少二次爆破量,提高了采场的出矿能力,同时减少炸药单耗。(5)排山楼金矿在地下生产中采用非常规的方式来满足1800t/d的生产能力,使得地下中段下降速度加快,资源保有量消耗加快,缩短了地下生产服务期。所以必须加强地质探矿增储工作,通过增加地质储量达到延长服务年限和稳定1800t/d的生