新田岭钨矿区低品位厚大矿体开采试验研究.pdf

新田岭钨矿区低品位厚大矿体开采试验研究曾慧明1,黄旭利1,廖九波2,王筱添2(1.湖南有色新田岭钨业有限公司,湖南 郴州市 4 2 3 0 0 0;2.长沙矿山研究院有限责任公司,湖南 长沙 4 1 0 0 1 2)摘 要:针对新田岭钨矿区低品位厚大矿体的赋存特征,开展采矿方法试验研究。选定3 0 7矿体的N 1 2-1试验矿块,充分利用矿山已有工程条件,确定了采用大直径深孔阶段空场采矿法进行试验,试验采场爆破的炸药单耗为0.4 4k g/t,崩矿量为1 7.7 3t/m,损失率为1 5%,贫化率为1 0%,采切比为4 0.4 8m3/k t,不包含采切费用的采矿作业成本为1 6.6元/t。大直径深孔阶段空场采矿法相较于矿山现采用分段凿岩阶段空场采矿法具有爆破次数少、自由面利用率高、一次爆破落矿量大、采场生产能力大等优势。关键词:大直径深孔阶段空场采矿法;采准切割;炮孔参数1 引言大直径深孔采矿方法是在2 0世纪7 0年代由加拿大铜崖北矿和来瓦克矿所首创1。国内最早对大直径深孔采矿方法进行试验应用是凡口铅锌矿与长沙矿山研究院合作开展进行的2。大直径深孔阶段空场法是我国金属矿山应用比较多的采矿方法,该方法工艺简单,适应性强,厚大矿体可以实现大型机械化作业,生产能力大3。近年来,大直径深孔阶段空场采矿法已应用于多座矿山中,并得到了大量的技术经验。陆锦涛等4对柿竹园钨多金属矿区采用阶段深孔侧向崩矿嗣后充填采矿法,提出了一种切割槽快速形成的采矿工艺;郭良银等5对新城金矿采用无切割井大直径深孔爆破方法形成切割槽进行试验研究,改善了“品”字形后退式深孔切槽爆破的效果;李胜辉等6对中关铁矿矿体厚大位置进行了大直径垂直深孔一次回采6 0m段高的采矿方法试验研究,形成一套适用于富水破碎金属矿山井下实际的大直径阶段深孔侧向崩矿嗣后充填采矿技术,该方法安全、高效、技术先进、经济合理;孙长坤等7对金厂河铅锌矿采用下向大直径深孔侧向崩矿嗣后充填方案进行回采,达到了低成本、安全、高效开采的目的,取得了良好的经济效益及社会效益;田贵有等8对黄山南铜镍矿进行了阶段大直径深孔空场嗣后充填采矿法的应用研究,实现了集中高效采矿作业的目的;薛小蒙等9对盘龙铅锌矿采用下向大直径深孔落矿工艺,实现了盘龙矿低品位矿体的安全高效回采;李广涛等1 0对大红山铜矿采用大直径深孔侧向崩矿技术合采多层矿体,增加了开采矿体的厚度,提高了资源回采率,经济技术指标提升效果明显。1 矿山概况湖南郴州新田岭矿区位于郴州市西南1 8k m,面积4k m2。全矿保有钨资源储量为8 2 0 6.4 8 1 04t,WO3平 均 品 位 为0.3 4%,WO3化 合 物 量 约 为2 8 1 04t,平均厚度大于1 5m的厚大矿体储量占整个矿山储量的3 6%。矿山目前采用分段凿岩阶段空场法采矿,虽然该方法生产效率较高,但仍有较大的采准切割工程需要掘进,而矿山新近探明较多厚大矿体,故开展大直径深孔阶段空场法采矿试验。试验矿块位于新田岭钨矿,区域内无断层发育,无地下水等,矿岩岩体均一,节理裂隙不发育,R Q D都大于7 5%,嵌合紧密,完整性好,岩石饱和抗压强度为1 8 2.2M P a,容重为3 3.7k N/m3,属于级岩体;矿体下盘围岩为花岗岩,R Q D均在6 8%左右,嵌合较 紧 密,完 整 性 良 好,岩 石 饱 和 抗 压 强 度 为1 1 2.4M P a,容重为2 5.6k N/m3,属于级岩体;矿体上盘围岩为灰岩,R Q D均在6 5%左右,嵌合较紧密,完整性良好,岩石饱和抗压强度为1 0 0.3M P a,容重为2 7.1k N/m3,属于级岩体。I S S N1 6 7 1 2 9 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第3期M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l.2 3,N o.32 0 2 3年5月M a y.2 0 2 32 采矿方法选择新田岭钨矿区矿体产于燕山期花岗岩中,顶、底板岩石多为矽卡岩、大理岩、花岗岩和灰岩,矿岩坚硬稳固,断裂构造不发育,主要发育有一些原生节理及岩脉,接触带不平整,呈渐变过渡,矿体总体稳固。比较适合采用大直径深孔阶段空场法、分段凿岩阶段空场法回采,两种采矿方法技术指标对比见表1。表1 采矿方法技术指标对比采矿方法采场生产能力/(t/d)采矿工效/(t/工班)采切比/(m3/k t)矿石损失率/%矿石贫化率/%采矿生产成本/(元/t)大直径深孔阶段空场法5 0 01 0 03 4.9 81 51 51 5.9分段凿岩阶段空场法 3 5 07 08 2.2 41 01 01 9.4 由表1可知,大直径深孔阶段空场法具有采场生产能力大、采矿生产成本低、采准切割工程量小、工作面通风条件好、作业安全可靠等优点。故针对新田岭钨矿区低品位厚大矿体采用大直径深孔阶段空场采矿法开展试验研究。3 大直径深孔阶段空场法试验方案3.1 试验采场地质储量3 0 7矿体N 1 2-1试验采场地质储量约为1 21 04t,品位为0.2 6 1%。3.2 采场布置与结构参数试验采场垂直矿体走向布置,长度约4 0m、宽度为2 0m,高度为7 5m(4 1 53 4 0m)。结合矿山已有工程,3 4 03 5 4.6m为出矿底部结构,4 0 04 1 5m为顶柱,以确保4 1 5m中段运输巷稳定。3.3 采准切割采准工程有:4 1 54 0 0m采准斜坡道,天井及联络道、底部结构、4 0 0m凿岩硐室。切割工程有:拉底平巷、切割天井。从4 1 5m中段主运输巷掘采准斜坡道至4 0 0m凿岩水平,采准斜坡道断面3.2m3.2m(宽高),直线段坡度1 6%,曲线段坡度2%,转弯半径1 0m,可采用碎石路面或平整的巷道底板。在4 1 5m中段采准斜坡道开口处设置倒车硐室,断面5m 3.2m(宽高)、深度8m。躲避硐室在曲线段间距1 5m,在直线段间距3 0m,断面1.0m1.9m(宽高)、深度1.0m,可根据岩石稳固情况选择位置。在4 0 0 m水平布置凿岩硐室,断面2 0 m4.0m(宽高),中央留设条形矿柱支撑顶板,宽度3.0m。4 1 5 4 0 0m采准斜坡道施工完后,施工凿岩联络道至采场边界,然后扩刷成凿岩硐室。切割天井施工完后,从凿岩联络道掘进巷道与切割天井连通,凿岩硐室扩刷利用切割天井出渣。利旧已有工程形成切割天井及拉底水平。3.4 凿岩3.4.1 大直径深孔凿岩大直径深孔凿岩选用C S 1 5 0 D潜孔钻机配 1 2 0mm钻头,在凿岩硐室内凿下向大直径深孔,孔排距2.02.5m、孔间距2.53.0m、孔深约4 3m。先以孔排距1.5m、在切割立槽附近凿3 4排下向平行孔,作为切割拉槽炮孔。根据确定的孔间、排距范围,递增0.2m孔排距开展生产爆破试验研究,以合理地确定大直径深孔孔网参数。为了便于排出大直径深孔孔内的水和岩渣,除个别炮孔外,其余炮孔孔底必须施工至拉底顶部。同时,由于扇形布置的深孔,孔口比较密集,排出的岩渣很容易和水一起流到附近已经施工完毕的孔内,造成孔内堵塞,导致钻孔报废,因此。炮孔施工完后孔口须进行维护。3.4.2 中深孔凿岩拉底中深孔凿岩采用Y G Z-9 0钻机配 6 0mm钻头。借鉴其他矿山多年开采实践经验,本矿山中深孔采用类似矿山应用已成熟的孔网参数,即第一、二排设加强排,排距分别为1.8m、0.6m,后续排距为1.1m,堑沟炮孔孔底距为1.8 2.0m,矿房炮孔孔底距为2.0 2.2m。3.5 爆破漏斗试验3.5.1 单孔系列爆破漏斗通过在新田岭钨矿开展爆破漏斗试验,得出单孔系列爆破漏斗试验结果如下:临界埋深:Le=0.8 5m最佳埋深:Lj=0.1 8m最佳埋深比:j=0.2 1应变能系数:E=0.2 9 63.5.2 多孔同段爆破试验结果多孔距同段爆破试验主要研究中深孔孔底的爆破情况和小抵抗线大孔距爆破技术的运用效果。在单孔系列爆破漏斗试验所求得的最佳埋深基础上,44采矿技术2 0 2 3,2 3(3)通过宽孔距同段爆破试验,以确定最大孔底距的参数范围。新田岭钨矿区多孔距同段爆破试验结果:当孔间距较小时,爆破后沿炮孔中心连线所形成的槽沟中间宽度和深度均较大,随着孔间距增大,其宽度和深度随之减小。这反映了相邻炮孔爆破漏斗的叠合程度。当孔间距为1.9m时,爆破沟槽未连线形成槽沟,爆破沟槽相互独立,孔底未有效破碎。当孔间距为1.5m时,爆破后的槽沟深度略小于药包埋深,但槽沟宽度接近爆破漏斗半径,孔间距等于或小于1.7m时,相邻炮孔爆破漏斗叠合较好,孔底将得到有效破碎。3.5.3 斜面台阶爆破试验结果根据爆破原理,药包爆破时,最小抵抗线小于或等于其破坏区半径(wR)时,岩石发生抛掷或松动爆破,而当wR时,药包仅在岩石内部爆破,无法爆开药包至自由面的岩石。设计通过斜面台阶最小抵抗线从小到大的连续变化,对应药包爆破后岩石破坏情况,确定当量药包合适的最小抵抗线。新田岭钨矿区斜面台阶爆破试验结果:通过试验观测,炮孔的爆破实际最大抵抗线均为0.81.0m,爆破块度均匀。3.6 爆破参数计算根据开展的爆破漏斗试验,对新田岭钨矿大直径深孔试验采场爆破参数进行计算:(1)最小抵抗线(排距):W=2.3 4 2.9 2m;(2)孔距:a=mW=1.1(2.3 42.9 2)=2.5 7 3.2 1m;(3)炮孔每米装药量:8.6 3 5k g/m;(4)采场总矿量(凿岩后):8 75 6 6.8 5t;(5)总装药量:3 87 3 7.4 7k g;(6)炸药单耗:0.4 4 2k g/t(总),0.3 3 9k g/t(正常炮孔),1.1 8 6k g/t(掏槽孔);(7)填塞长度:上孔口为2m,下孔口为1m。3.7 爆破设计新田岭钨矿区N 1 2-1试验采场纵向沿正东西方向布置7列炮孔,编号为17,横向沿正南北布置1 6排编号为C 1至C 1 6。炮孔列间距为3.0m,排距一般为2.5m,用于辅助切割天井拉槽的炮孔排距2.0m、孔距1.5m,试验采场炮孔布置如图1所示。爆破时,首先将切割天井附近的至号扩槽炮孔进行爆破,爆破将切割天井扩大,形成后续爆破的自由面,之后再分别对西北侧、西南侧矿体进行爆破,至C 5排后形成南北方向的自由面,后续可进行1 2排的爆破作业。图1 试验采场炮孔布置4 应用试验结果经现场多次爆破后,总结得出的技术经济指标见表2。表2 技术经济指标崩矿量/(t/m)炸药单耗/(k g/t)矿块生产能力/(t/d)损失率/%贫化率/%采切比/(m3/k t)采矿作业成本/(元/t)1 7.7 30.4 45 0 01 51 04 0.4 81 6.6(不含采切费用)根据现场爆破后的实际数据,试验采场爆破的炸药单耗为0.4 4k g/t,崩矿量为1 7.7 3 t/m,损失率为1 5%,贫化率为1 0%,采切比为4 0.4 8m3/k t,不包含采切费用的采矿作业成本为1 6.6元/t。5 结论通过在新田岭钨矿区开展大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法的试验研究,总结试验研究过程中存在的问题,探索出适合于新田岭钨矿区实际生产的大直径深孔阶段空场采矿法应用参数,并得出如下结论。(1)针对新田岭钨矿区低品位厚大矿体的赋存特征,选取了3 0 7矿体的N 1 2-1采场作为大直径深孔阶段空场采矿法的试验采场,充分利用该采场周边已形成的井巷工程作为试验采场的采准切割工程。(2)大直径深孔阶段空场采矿法相较于矿山现在采用的分段凿岩阶段空场采矿法具有爆破次数少、自由面利用率高、一次爆破落矿量大、采场生产能力大等突出优势。(3)工业试验过程中,炸药单耗为0.4 4k g/t,崩矿量为1 7.7 3t/m,损失率为1 5%,贫化率为1 0%,54曾慧明,等:新田岭钨矿区低品位厚大矿体开采试验研究采切比为4 0.4 8m3/k t,不包含采切费用的采矿作业成本为1 6.6元/t。(4)针对新田岭钨矿区低品位厚大矿体的开采,通过采用大直径深孔阶段空场采矿法进行试验研究,具有良好的适配性,可将该种采矿方法继续推广至矿山其他采矿区域。参考文献:1 张康康.大直径深孔采矿关键技术及应用研究D.赣州:江西理工大学,2 0 2 0.2阎南.大直径下向平行深孔侧向崩矿爆破工艺的应用J.中国矿山工程,2 0 1 5,4 4(6):1-3+1 1.3张木毅,付廷森,颜克俊.凡口铅锌矿无轨采矿工艺及设备的应用J.采矿技术,2 0 0 1(0 3):7-1 0.4陆锦涛,何斌全,刘奇,等.阶段深孔侧向崩矿技术在柿竹园矿山的应用J.采矿技术,2 0 2 2,2 2(0 2):1 1 0-1 1 3.5郭良银,蒋万飞,宋召法,等.新城金矿阶段空场嗣后充填法开采大直径深孔切槽爆破方法J.黄金科学技术,2 0 2 2,2 0(0 4):5 8 5-5 9 3.6李胜辉,王福全,王庆刚,等.中关铁矿阶段深孔崩矿嗣后充填采矿方法试验研究J.现代矿业,2 0 2 1,3 7(0 5):9 7-1 0 0.7孙长坤,赵伟,魏晓明.金厂河铅锌矿大直径深孔采矿方法试验研究与应用J.现代矿业,2 0 2 1,3 7(0 3):6 2-6 4.8田贵有,李再易,亚呼甫,等.黄山南铜镍矿阶段大直径深孔空场嗣后充填采矿法应用分析J.矿业研究与开发,2 0 2 0,4 0(0 7):1-3.9薛小蒙,莫东旭,罗佳,等.大直径深孔落矿工艺在低品位厚大矿床开采中的应用J.矿业研究与开发,2 0 2 0,4 0(0 4):6-1 1.1 0 李广涛,艾春龙,卢光远,等.大直径深孔侧向崩矿技术在大红山铜矿的应用J.有色金属(矿山部分),2 0 1 1,6 3(0 5):8-2 0+2 2.(收稿日期:2 0 2 2-1 2-0 4)曾慧明(1 9 7 2),男,湖南郴州人,工程师,主要研究方向为金属矿山开采技术,E-m a i l:1 1 3 7 4 9 1 3 3 9 q q.c o m。64采矿技术2 0 2 3,2 3(3)