铁矿采矿方法优选九篇

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第1篇

关键词：地下开采; 大规模; 充填采矿方法; 分段空场

Abstract: underground metal mine waste rock and tailings produced in the surface, depositing large amounts of land and farmland, underground mining can cause the surface faulting and subsidence, the destruction of the natural landscape and environment protection. In recent years, the state attaches great importance to rational development and utilization of mineral resources, reduce the waste of land protection, the protection of the natural environment, in the face of these problems, underground mining share than major iron mining, backfill mining method is used, development trend.

Key words: underground mining; mass; sublevel open stope filling mining method;

中图分类号： P578.4+4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1.前言

金属矿山充填采矿方法主要用在矿石品位高的富矿，有色、稀有和贵金属矿床开采，而铁矿山在九十年代以前，由于多方面原因应用的甚少。1987年程潮铁矿东区扩建改造可行性研究，长沙院和鞍山院在投标中，长沙院由于采用充填采矿方法，是未能中标的主要原因。

改革开放以来，矿业也得到迅猛发展，据有关资料统计，目前我国年采矿总量超过50亿t，而产生的废石、尾矿累积存放量达60亿t（仅金属矿山就达40亿t）,且以每年近3亿t的速度增长。废石、尾矿存放在地表，直接破坏和侵占土地1.4—2.0万hm2,且以每年200 hm2的速度增加，目前，我国人均耕地面积不足0.08 hm2，仅为世界平均水平的1/4，占用耕地面积的增加，将会影响粮食问题。地下开采引起地表错动塌陷毁地200万hm2，且以每年2.5万hm2的速度增长，因地表错动塌陷灾害的城市近40个，造成严重灾害的25个。

鉴于上述因矿山开采，产生的废石和尾矿存放在地表，占用大量的土地和耕田，特别是尾矿存放的尾矿库，如果设计和管理不善，会造成蔓坝和溃坝事故。由于地下开采，空区处理不当引起地表错动和塌陷，破坏了自然景观和环境保护，产生了各种灾害。近几年来国家高度重视矿产资源开发利用，土地保护减少浪费，环境保护等一系列法律法规文件。对于地下开采比重大的铁矿，面对上述各种灾害，应采取何种方法应对和防治措施，提出了应用充填采矿方法，是发展的方向。

近几年来已有草楼铁矿、李楼铁矿、郑家坡铁矿、诺普铁矿和徐楼铁矿等设计和采用充填采矿方法，国防铁矿方案设计亦采用充填采矿方法。

2.充填采矿方法减少废石、尾矿存放量

地下开采产生的废石和尾矿，存放在地表侵占大量土地和耕田，把这些废石和尾矿还原再充填井下采空区，不但节省占用大量土地和耕田，而且能减少和防止地表大面积错动和塌陷等许多优点。

2.1减少尾矿存放尾矿库容积

选厂排出的尾矿充填井下，能减少尾矿在地表存放尾矿库容积。以草楼铁矿为例，估算能减少尾矿库容量。

草楼铁矿初步设计，矿山规模200万t/a，原矿品位30.42%，采出品位26.54%，选矿工艺为三段一闭路的破碎磨矿工艺，其中中碎前筛上抛尾，产率14 .12%，干选年产量28.24万t/a，排出尾矿尾砂产率53.85%，尾砂年产量107.7万t/a，筛上干选尾矿和排出尾砂尾矿总量135.94万t/a，占矿山规模68%。将选厂排出的尾砂经旋流器分级后不能用于充填的细尾矿，粒度-37um以下占14%，排放尾矿库，其余大部分占尾矿量的86%粗尾砂充填井下，也就是说，地表库容量比原库容量减少86%。

2.2减少废石存放量

地下开采，开拓掘进、采准切割和选厂中碎之前，筛上抛尾废石，可进行破碎，使其破碎粒度能满足充填要求时，充填井下采空区，不但能减少废石在地表存放量，而且能补充井下充填量的不足。

3.降低矿石损失率和贫化率

3.1降低矿石损失率

金属矿山地下开采，由于采矿方法不同，采矿工艺各异，矿石损失率也有差别。崩落采矿方法，矿石损失率在20%以上，其中无底柱分段崩落采矿方法有时高达近30%。空场采矿方法损失率在20%以下。充填采矿方法可用胶结充填，采场不留顶底柱和间柱，回采率可达85%以上。草楼铁矿设计回收率88%，国防铁矿方案设计，回收率85%。

3.2降低矿石贫化率

采用充填采矿方法，能够减少井下空区周围岩体移动和地表错动，能减少采矿时上部岩石和砂土进入开采的矿石中，从而降低矿石贫化率。草楼铁矿上部为四系粘土层和流沙含水层，采用充填采矿方法能防止粘土层和流沙层进入矿体，减少贫化。而且防止流沙层中最大湧水量8000—10000m³/d湧入井下，减少了坑内排水量，杜绝了流砂湧入井下发生安全事故。草楼铁矿矿石贫化率设计9%。国防铁矿采用由最下中段向上中段的回采顺序，防止了地表第四系泥土进入矿石中，设计贫化率应是10%，但因为矿石中夹石多，不能分采不能剔除，贫化率为20%。

4，减少地表错动防止地表塌陷

第2篇

铁路桥涵台背填土的组成及压实指标应按设计文件及施工规范要求进行分层填筑压实，其检测是按相应的规范、规程及标准在施工过程中完成。由于台背回填区域施工空间狭窄，大型压实机具的使用受到限制，施工中往往采用小型夯实机具进行施作，很难达到压实指标要求；另外，由于填土施工过快，没有严格按分层填筑、碾压、检测进行施工，造成压实指标达不到标准要求；最终导致回填区域填土不稳定，工后超限沉降大，且不均匀。台背回填区域填土属于隐蔽工程，对于发生超限沉降及变形问题，责任方较难认定。

对已施工完成的回填区域填土的检测，目前尚无统一的规范、规程及标准可循。本文按照或参照现行有效的国家及行业勘察、土工试验规范、规程及标准，采用勘察方法，对已施工完成且发生严重不均匀超限沉降的桥涵台背填土进行检测，定性地评价回填区域填土状况，为加固处理方案提供指导依据。

二、勘察执行的主要规范、规程及标准

1.《铁路工程岩土分类标准》TB 10077-2001、J123-2001

2.《铁路工程地质勘察规范》TB 10012-2007、J124-2007

3.《铁路工程地质原位测试规程》 TB 10018-2003、J261-2003

4.《铁路工程地质钻探规程》TB 10014-2012、J1413-2012

5.《铁路工程土工试验规程》TB 10102-2004

6.《铁路路基设计规范》 TB10001-2005

7.《铁路工程地基处理技术规程》TB10106-2010 、J1078-2010

8.《岩土工程勘察规范》（2009年版）GB 50021-2001

9.《高速铁路设计规范》（试行）TB10621-2009及《新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》铁建设（2005）140号文过渡段相关要求

三、勘察方法

根据桥涵台背回填区域填土设计及施工采用分层填筑级配碎石（水泥掺入量5%）至桥涵混凝土结构顶齐平（地基系数K30≥150MPa/m，孔隙率n=28%），其上为三七灰土（28天抗压强度不小于0.7MPa），采用与之相适宜的勘察方法如下：

1．钻探：采用油压XY-130型钻机。用于鉴定填土名称、颜色、组成、密实程度、塑性状态、充填物等情况；采取原状土样和扰动土样、进行孔内重型（N63.5）动力触探及标准（N63.5）贯入试验原位测试等。

2．原位测试

1）重型（N63.5）动力触探试验：试验设备主要由触探头、触探杆和穿心锤三部分组成；采用自动落锤装置，穿心锤重63.5kg，自由落距76cm，探杆直径42mm，探头直径74mm，锥角60度。用于对级配碎石填料进行重型（N63.5）动力触探试验测试，采用连续贯入的方法，每贯入10cm记录其相应的击数。

2）标准（N63.5）贯入试验：试验设备主要由刃口型的贯入器靴、对开圆筒式贯入器身和贯入器头三部分组成；采用自动落锤装置，穿心锤重63.5kg，自由落距76cm，探杆直径42mm。用于对灰土填料进行标准（N63.5）贯入试验测试，采用每次贯入45cm的方法，预贯入15cm后，再记录贯入30cm相应的击数。

3．室内试验：依据《铁路工程土工试验规程》TB10102-2004、《高速铁路设计规范》（试行）TB10621-2009及《新建时速200～250公里客运专线铁路设计暂行规定》铁建设（2005）140号文过渡段相关要求进行试验。

四、勘探工作量布置及完成情况

在桥涵台背两侧回填区域各布置钻探4孔，钻孔间距5m，孔深至填土底以下1m。完成的勘探工作量见下表：

完成的勘探工作量

工作

内容 钻探（m/孔） 标准贯入试验（处） 重型动力触探（处） 室内试验

扰样（个）

（级配碎石） 原状土样（组）

（灰土）

工作量 90.7m/8孔 11 77 5 7

五、级配碎石参数力学指标统计

级配碎石参数力学指标统计是按《铁路工程地质勘察规范》B10012-2007、J124-2007有关公式进行数理统计。通过对单孔同层级配碎石参数力学指标分类汇总、对比、分析数据离散原因、剔除异常数据进行数理统计。统计个数不足6个时，统计结果给出统计个数、最大值、最小值、平均值及推荐值；统计个数为6个及以上时，统计结果给出统计个数、最大值、最小值、平均值、标准值、变异系数、修正系数、推荐值。

六、级配碎石密实程度确定

本次勘察分别采用《铁路工程岩土分类标准》及《岩土工程勘察规范》（2009年版）对碎石类土（级配碎石）密实程度的划分及分类原则，通过对现场采集的重型（N63.5）动力触探原位测试数据结合钻探情况分析对比，综合确定级配碎石的密实程度。

依据《铁路工程岩土分类标准》TB10077-2001、J123-2001“碎石类土密实程度的划分”对碎石类土（级配碎石）密实程度进行划分。其碎石类土密实程度是按结构特征、天然坡和开挖情况、钻探情况划分为松散、稍密、中密及密实四种程度。按结构特征分析，骨架颗粒交错愈紧密、愈连续接触、孔隙愈填满，密实程度愈趋于密实；按天然坡和开挖情况分析，边坡愈稳定、镐挖掘愈困难，密实程度愈趋于密实；按钻探情况分析，钻进愈困难，密实程度愈趋于密实，反之，密实程度愈趋于松散。

依据《岩土工程勘察规范》（2009年版）GB 50021-2001“碎石土密实度按N63.5分类”（见下表），对碎石土（级配碎石）密实程度进行分类。

碎石土密实度按N63.5分类

重型动力触探锤击数N63.5 ≤5 5 ＜N63.5≤ 10 10 ＜N63.5≤ 20 ＞20

密实度 松散 稍密 中密 密实

碎石土密实度是按重型（N63.5）动力触探（修正后）锤击数分类为松散、稍密、中密及密实四种密实度。从表中数值分析，重型（N63.5）动力触探锤击数愈大，密实度愈趋于密实，反之，密实度愈趋于松散。

《铁路工程岩土分类标准》与《岩土工程勘察规范》（2009年版）对碎石类土密实程度的划分及分类，尽管内容有所不同，但两者的划分及分类对碎石类土密实程度的确定趋势是一致的。

本次在钻孔内不同深度对级配碎石共进行77处重型（N63.5）动力触探原位测试，根据测试结果确定级配碎石密实程度：稍密47处（占61%）、中密23处（占30%）、密实7处（占9%）；与钻进难易程度确定的级配碎石密实程度分布范围基本相符。

七、灰土塑性状态确定

塑性状态是反映黏性土在不同含水量时的表现状态。由于目前对灰土塑性状态的划分没有规范、标准可循，考虑灰土与黏性土性质相近，本次检测参照《铁路工程地质原位测试规程》TB10018-2003、J261-2003“黏性土的塑性状态”（见下表），对灰土塑性状态进行划分。

黏性土的塑性状态划分

N(击/30cm) ≤2 2＜N≤ 8 8 ＜N≤ 32 ＞32

塑性状态 流塑 软塑 硬塑 坚硬

塑性状态根据标准（N63.5）贯入试验锤击数划分为流塑、软塑、硬塑、坚硬状态。从表中数值分析，标准（N63.5）贯入试验锤击数愈大，塑性状态愈趋于坚硬；反之，塑性状态愈趋于流塑。

本次在钻孔内不同深度对灰进行11处标准（N63.5）贯入试验原位测试，根据测试结果确定灰土塑性状态：软塑7处（占64%）、硬塑3处（占27%）、坚硬1处（占0.9%）。

八、室内试验

1.级配碎石试验

1）级配碎石颗粒组成

本次对钻孔内采取的5个级配碎石扰动土样按过渡段碎石粒径级配相关要求进行颗粒组成试验，其结果见“过渡段碎石粒径级配范围汇总对比表”如下：

过渡段碎石粒径级配范围汇总对比表

勘探孔编号：ZD-01取样深度：2~5m

级配 编号 通过筛孔（mm）质量百分率（%）

50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075

1 100

(100) 90～100

(98.6) ―

―

60～90

(71.4) ―

30～65

(51.2) 20～50

(41.2) 10～30

(28.3) 2～10

(21.7)

2 ― 100

(98.6) 95～100

(90.4) ―

60～90

(71.4) ―

30～65

(51.2) 20～50

(41.2) 10～30

(28.3) 2～10

(21.7)

3 ―

―

100

(90.4) 95～100

(78.3) ―

50～80

(59) 30～65

(51.2) 20～50

(41.2) 10～30

(28.3) 2～10

(21.7)

注：括号内数据为试验室颗粒组成含量数据。

过渡段碎石粒径级配范围汇总对比表

勘探孔编号：ZD-03取样深度：5~8m

级配编号 通过筛孔（mm）质量百分率（%）

50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075

1 100

90～100

(100) ―

―

60～90

(73.8) ―

30～65

(50.2) 20～50

(42.5) 10～30

(28.9) 2～10

(21.4)

2 ―

100

(100) 95～100

(91.1) ―

60～90

(73.8) ―

30～65

(50.2) 20～50

(42.5) 10～30

(28.9) 2～10

(21.4)

3 ―

―

100

(91.1) 95～100

(81.1) ―

50～80

(58.5) 30～65

(50.2) 20～50

(42.5) 10～30

(28.9) 2～10

(21.4)

注：括号内数据为试验室颗粒组成含量数据。

过渡段碎石粒径级配范围汇总对比表

勘探孔编号：ZD-05取样深度：2~6m

级配编号 通过筛孔（mm）质量百分率（%）

50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075

1 100

(100) 90～100

(96.8) ―

―

60～90

(70.6) ―

30～65

(48.9) 20～50

(38.5) 10～30

(25.2) 2～10

(18.8)

2 ―

100

(96.8) 95～100

(83.3) ―

60～90

(70.6) ―

30～65

(48.9) 20～50

(38.5) 10～30

(25.2) 2～10

(18.8)

3 ―

―

100

(83.3) 95～100

(78.1) ―

50～80

(57.9) 30～65

(48.9) 20～50

(38.5) 10～30

(25.2) 2～10

(18.8)

注：括号内数据为试验室颗粒组成含量数据。

过渡段碎石粒径级配范围汇总对比表

勘探孔编号：ZD-07 取样深度：6~10m

级配编号 通过筛孔（mm）质量百分率（%）

50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075

1 100

(100) 90～100

(97.9) ―

―

60～90

(75.2) ―

30～65

(56.3) 20～50

(44.2) 10～30

(29.9) 2～10

(22.8)

2 ―

100

(97.9) 95～100

(90.2) ―

60～90

(75.2) ―

30～65

(56.3) 20～50

(44.2) 10～30

(29.9) 2～10

(22.8)

3 ― ―

100

(90.2) 95～100

(82.1) ― 50～80

(64.0) 30～65

(56.3) 20～50

(44.2) 10～30

(29.9) 2～10

(22.8)

注：括号内数据为试验室颗粒组成含量数据。

过渡段碎石粒径级配范围汇总对比表

勘探孔编号：ZD-08 取样深度：6~11m

级配编号 通过筛孔（mm）质量百分率（%）

50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075

1 100

90～100

(100) ―

―

60～90

(89.6) ―

30～65

(71.4) 20～50

(57.6) 10～30

(37.3) 2～10

(27.1)

2 ―

100

(100) 95～100

(97.4) ―

60～90

(89.6) ―

30～65

(71.4) 20～50

(57.6) 10～30

(37.3) 2～10

(27.1)

3 ―

―

100

(97.4) 95～100

(91.7) ―

50～80

(85.4) 30～65

(71.4) 20～50

(57.6) 10～30

(37.3) 2～10

(27.1)

注：括号内数据为试验室颗粒组成含量数据。

从以上表中对比数值可以看出，5个级配碎石样品部分粒径级配均超出范围，特别是≤0.075 mm粒径级配超标严重，属级配不良，不符合相关要求。

2）级配碎石颗粒中针状及片状碎石含量试验

本次对钻孔内采取的5个级配碎石扰动土样进行颗粒中针状及片状碎石含量试验，其结果见“颗粒中针状及片状碎石含量汇总表”如下：

颗粒中针状、片状碎石含量汇总表

勘探孔编号 ZD-01 ZD-03 ZD-05 ZD-07 ZDz-08

取样深度（m） 2～5 5～8 2～6 6～10 6～11

针片状含量（%） 0.3 0 0 0.3 1.5

从表中数值可以看出，5个级配碎石样品颗粒中针状、片状碎石含量试验结果为0.0~3.0%，满足规范要求的颗粒中针状、片状碎石含量不大于20%。

3）级配碎石粘土团含量试验

本次对钻孔内采取的5个级配碎石样品进行粘土团含量试验，其结果见“粘土团含量汇总表”如下：

粘土团含量汇总表

勘探孔编号 ZD-01 ZD-03 ZD-05 ZD-07 ZD-08

取样深度（m） 2～5 5～8 2～6 6～10 6～11

粘土团含量（%） 10.1 7.9 9.3 17.4 23.7

从表中数值可以看出，5个级配碎石样品粘土团含量试验结果为7.9~23.7%，均超过规范要求的粘土团含量不得超过2%。

2.灰土试验

本次在钻孔内共采取7组灰土原状土样进行无侧限抗压强度试验，其结果见“灰土无侧限抗压强度汇总表”如下：

灰土无侧限抗压强度汇总表

勘探孔编号 ZD-01 ZD-02 ZD-03 ZD-04 ZDz-05 ZD-07 ZD-08

取样深度（m） 0.5 0.9 0.7 1.2 0.6 1.5 1.7

抗压强度（MPa） 0.1 0.07 0.08 0.27 0.09 0.22 0.24

从表中数值可以看出，7组灰土原状土样无侧限抗压强度值为0.07~0.24MPa，均低于设计（抗压强度值不小于0.7MPa）要求；与标准（N63.5）贯入试验锤击数确定的灰土塑性状态分布的范围基本相符。

九、结论及建议

1．结论：根据钻探、原位测试及室内试验结果，桥涵台背回填区域级配碎石填料属于级配不良、密实程度差，灰土整体强度低，主要检测项目不能满足设计及相关规范、规程及标准要求。由于回填区域土体结构不稳定、强度小、压缩变形大，是造成不均匀超限沉降的直接原因。

2．建议：对桥涵台背回填区域进行注浆加固处理。加固处理后的回填区域仍按此检测方法进行复检，目的是检测注浆加固效果。

十、几点说明

1．尽管级配碎石填料压实指标地基系数K30及孔隙率n与重型（N63.5）动力触探原位测试确定的级配碎石密实程度之间没有关系式可循，但其反映土体密实程度的趋势是一致的，即地基系数K30愈大及孔隙率n愈小，密实程度也就愈趋于密实。

第3篇

【关键词】 无底柱 分段崩落法 应用

1 概述

2005年12月，娄烦县鲁地矿业有限公司铁矿成立，隶属于山东省地质矿产勘查开发局设立的山东鲁地矿业投资有限公司，行政区属山西省太原市娄烦县盖家庄乡管辖。

2007年1月娄烦县鲁地矿业有限公司铁矿（以下简称“鲁地铁矿”）正式进行基本建设，生产规模80万t/a，服务年限15.3年，地下开采，开采标高+1660m～+1460m。

2012年12月，鲁地铁矿通过了山西省安全生产监督管理局的竣工验收，取得了山西省安全生产监督管理局颁发的安全生产许可证。

鲁地铁矿是太原市最大的铁矿地下开采企业，开采狐姑山铁矿带的一段，其走向延长达数千米，资源储量丰富。与周边相邻矿山为技术边界划分，周边相邻矿山皆为露天开采。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露为太古界吕梁群袁家村组和第四纪黄土，袁家村组岩层由泥质岩，基性火山岩和含铁岩石变质而成。

2.2 矿床特征

本区共有Ⅰ号、Ⅱ号矿体，主要分布于吕梁群袁家村组上部的碎屑沉积岩的地层中（即袁家村组含铁岩段）。矿体的顶底板为石英岩或云母石英片岩。矿体呈似层状、层状、矿体多夹层，但夹层一般不稳定。两个矿体基本平行，矿体产状与地层产状相一致，倾向北东45°、倾角30～55°，矿体厚度和延伸变化不大，属较稳定的矿体。

该矿类型为沉积变质鞍山式铁矿床。

2.3 矿石质量

鲁地铁矿为狐姑山铁矿带的一部分，矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿，及少量黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、褐铁矿等，其中磁铁矿含量占金属矿物的85%以上，平均品位TFe 30.55%，SFe27.48% 。脉石矿物以石英为主，少量阳起石，角闪石、铁闪石、绿泥石等。

根据选矿试验结果，磁性铁（包括具有磁性的部分赤铁矿）的回收率达95%以上，属于易选矿石。

3 采矿方法

3.1 采矿方法选择

矿区范围内为黄土丘陵，标高+1730.0m～1570.0m，地表覆盖稀疏灌木丛，无地物；矿床水文地质类型属简单类型。

根据矿体赋存条件、围岩条件及现场情况，矿体可以采用分段空场法和无底柱分段崩落法进行开采。

无底柱分段崩落法采矿法不留底柱，回采工艺简单，采切比小，采矿安全性好（因作业空间小）、灵活性大、作业好组织、机械化程度高、可采用大型现代化采矿设备、生产能力大、劳动效率高、开采成本低。

经过采矿法分析比较，适合采用无底柱分段崩落法开采。

但我们应该看到无底柱分段崩落法除它优点外，也存在缺点：

（1）在覆盖岩下放矿，矿石的损失率和贫化率较高，要求放矿管理严格。

（2）在独头巷道内作业，通风条件较差。

（3）掘进工作量大。

（4）矿体开采会使覆盖岩石崩落，导致地面塌陷和破坏。

（5）为使矿石回收率最大、贫化率最小和用无底柱分段崩落法达到高效采矿，有关爆破矿石和围岩自流参数的资料起着极重要的作用。

因此，我们在生产实践中要不断探索、总结经验，采取有效措施解决或克服无底柱分段崩落采矿法存在的缺点。如采取利用矿石作为覆盖层，实行低贫化放矿，可以降低矿石的损失和贫化。

3.2 采矿参数选择

无底柱分段崩落采矿方法设计的主要问题，是如何确定开采的几何要素，使尽可能满足重力自流的诸参数。我们对初步设计中的采矿参数进行了现场试验，并根据矿体赋存条件、围岩条件及现场实际，对采矿参数做了修正和优化，达到了放矿效果好、矿石均匀无大块，避免了大块二次破碎带来的安全隐患和材料消耗，提高了产量，降低了成本。（如表1）

4 结语

无底柱分段崩落采矿法在鲁地铁矿经过一年多的应用，生产环境安全、其放矿量大，达到了设计生产能力，经济效益十分显著，证明该采矿方法适应于鲁地铁矿的实际。我们在生产实践中积累了一定的经验和理论，对相邻矿井由露天开采转入地下开采具有指导和借鉴作用。

5 建议

无底柱崩落法具有连续回采，在覆岩下放矿，以崩落覆岩充填采空区管理地压的特点，其方法成熟、优势显著，必然会在适合其方法的采矿企业得到推广应用。随着凿岩、出矿设备的不断改进，无底柱分段崩落采矿法也会随之不断发展，提高生产能力。因此，我们应该分析把握其发展方向，有针对性地研究以下关键技术课题：（1）增大结构参数。（2）采用高效率大型设备。（3）增大一次爆破量。（4）低贫损少采掘的变形方案。（5）远程遥控生产。

参考文献：

第4篇

关键词：采矿方法 矿块参数 回采率 安全条件 开采成本

一、矿床特点及地质概况

陕西省略阳县东沟坝铅锌矿床位于秦岭山脉南麓，汉江、嘉陵江支流分水岭地段，汉江支流沮水源头山区。矿区出露地层，主要为中上元古界碧口群，震旦系及中上泥盆统地层。区内褶皱强烈，断层发育，构造复杂。岩浆交替发育，分布广泛，具有多期多次入侵的特点。

铅锌多金属共生矿床产于中上元古界碧口群中岩组火山岩中，主矿体赋存于第三岩性段的中上部。本岩段又分为三个岩相岩性层，主要为集块角板岩和凝灰含英角板岩。岩石蚀变现象普遍，与成矿有关的蚀变矿化以带硅化、绢云母化、黄铁矿化、重晶石化为主要蚀变类型，由绢英岩、黄铁绢英岩、闪锌矿化绢英岩及绢英岩化的火山岩等蚀变岩石组成，其中黄铁矿绢英岩分部最广，是低品位铅锌矿体产出的主要蚀变围岩。

所有金银铅锌矿体皆分布在蚀变矿化带内，赋存于12-0-19勘探线、660～800米标高之间，矿体呈似层状、透镜状、脉状产出；产状变化不大，走向一般在280？左右，倾向北北东，倾角470左右，矿体厚度2～34米不等，由绢云母、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金、银金矿等矿物组成，主要有用元素为金、银、铅、锌共生，伴生有黄铁矿，有害元素含量低微。矿床平均品位：Au：1.89g/t、Ag：54.5g/t、Pb：0.93%、Zn：4.07%、S：6.56%。

矿区开采范围为东起19线，西至12线全长700余米，标高920～710米之间。开采范围内的矿体埋深较大，覆盖层很厚，无露天开采条件，只适用于井下开采。因此矿山采用的是地下开采方式。

矿体产于不稳固到极不稳固矿化蚀变带内，矿体上部地表有工、民用建筑设施，加之有东沟、刘家沟两条小溪经区域地表流过。因此，根据矿体赋存特点和区域条件限制，一九九三年由“长沙有色冶金设计研究院”进行系统设计，涉及开采能力300吨/日。采矿方法设计采用“上向水平分层胶结充填采矿法”开采。充填物料为全粒级碎石混凝土，充填系统由采石厂、充填搅拌站、主充填井、充填运输平巷及矿块充填天井组成。

二、原设计采矿方法在实际应用中存在的问题

“长沙有色冶金设计研究院” 设计采用的“上向水平分层胶结充填采矿法”为：垂直矿体走向布置，矿房宽度5m，矿柱宽度4m，矿块底柱高6m，矿块顶柱高3m，采矿中断高30m，6m底柱在矿块回采结束后再进行二次回收，3m顶柱作为永久矿主保留。按照设计：矿块实际可采高度只有27m。而且在6m底柱以上的首采分层要铺设300×300间距的钢筋网，便于二次底柱回采时充填体不会脱落。该采矿方法在实际应用中存在以下问题：⒈顶柱不能回采，矿块回采率低，只能达到82%；⒉由于矿岩稳固性较差，矿房、矿柱宽度偏大，采矿过程中片帮冒顶时有发生；⒊矿房、矿柱间采，爆破对两壁影响比较严重，采矿房时对矿柱造成影响，采矿柱时对矿房充填体造成影响；⒋二次底柱回采时充填难度较大，多一次接顶施工；⒌由于铺设钢筋网和多次接顶，综合采矿成本较高。

三、采矿方法的优化与应用

原设计的“上向水平分层胶结充填采矿法”在实际应用中，通过反复调整矿块参数进行试验，最终确定为：垂直矿体走向布置，矿房宽度3m，不采用矿房矿柱间采的方式，同时不留顶柱和底柱，直接在下一中断平面开始第一分层拉底，将矿体每50—80m分为一个块段，由中间向两边推进，每3m一个采幅，呈阶梯状布置，相邻采幅高差控制在5m以上，由下一中断一直推进到上一中断。通过近五年以上的实际应用，与原采矿方法相比：综合采矿成本得到大幅降低，矿块开采安全条件得到绝对提高。为矿山取得了十分可观的经济效益和社会效益。

四、采矿方法优化后所产生的优势

通过对采矿方法各项技术参数的优化后，基本解决了原采矿方法在对不稳固到极不稳固矿体开采中存在的技术难题。优化后的采矿方法与原采矿方法对比，主要体现了以下几方面的优势：1.矿块顶、底柱均可一次性回采，解决了3m顶柱不能回采，6m底柱需要二次回采的问题。矿块回采率由原来的82%提高到92%以上，回采率提高了10%。2.采幅宽度由原来的4～5m减小到3m，采矿过程中片帮冒顶现象得到了完全控制，落矿、出矿安全条件得到全面改善。3.不采用矿房矿柱间采的布置方式，完全解决了爆破对矿柱的破坏，大大降低了矿床开采安全风险和出矿贫化率，出矿贫化率由原设计的12%降低到现在的8%，贫化率降低了4%。4.首采分层不用制作矿块底部结构，不需要在采第一分层时铺设钢筋网，同事减少了底柱二次回采时的充填接顶工作，减少了矿块开采施工工序，大幅降低了矿块开采成本。

第5篇

【关键词】 分段凿岩阶段矿房法 浅孔留矿法 中深孔爆破

1 概况

建宇铁矿矿体控制长度1017m，厚度1.97-21.91m，平均厚度10.84m。矿体产于黑云角闪斜长片麻岩中，呈脉状或似层状产出，形态总体不规则，沿走向倾向厚度变化较大，产状323°∠80°。该矿在680米以上为露天开采，开采深度98m；下部采用竖井+斜坡道联合开拓，采矿方法主要为平底结构浅孔留矿法。

2 开采技术条件

矿体围岩为片麻岩，为层状岩石结构，岩石质量为中等，据相关资料，此类岩石抗压强度500～200MPa，抗拉强度5～20MPa。矿体围岩因风化作用，近地表岩石裂隙发育，岩石力学性能降低，岩石稳定性差，深部岩石节理、裂隙不发育，岩石完整，致密坚硬，力学性能很高，岩石稳固性较好。矿体与围岩均属相同地质作用形成，矿体与围岩的力学性具有统一性。多年采矿证实，绝大部分采矿工程未发生严重坍塌，冒顶等工程地质问题。

3 采矿方法选择

因矿山扩大生产规模，选厂矿石处理量增大，井下采矿压力大增。浅孔留矿法已不适合矿山发展形势。井下急需解决的问题：（1）改善回采安全条件；（2）增大采场生产能力；（3）提高矿石的回采率。为此就需选择低成本、高强度、高效率的采矿方法。

建宇铁矿矿体倾角平均80度，属于急倾斜矿体，且矿体和围岩均较稳固，硬度系数f=8～14。对于这种稳固的急倾斜矿体适合的常用采矿方法有：充填法、空场法和崩落法。根据矿体赋存条件和开采技术条件，参考国内大中型矿山成功应用的采矿方法，选择的采矿方法为分段凿岩阶段矿房法。

矿体厚度6～20m的块段采用分段凿岩阶段矿房法回采，对于矿体厚度小于6m的局部块段，沿用矿山原有的浅孔留矿采矿法。采空区嗣后充填处理。

4 分段凿岩阶段矿房采矿法

4.1 矿块布置

矿块沿矿体走向布置，矿块长60-80m，矿块宽为矿体厚度，矿块高为中段高度60m，分段高度12m，间柱宽10m，底部结构由无轨运输巷、出矿穿脉巷、集矿堑沟、装车硐室等组成。

无轨运输巷沿矿体走向下盘脉外布置，距下盘矿体12m，单堑沟受矿，集矿堑沟沿走向布置于矿体厚度中央，斜面倾角45°。出矿穿脉巷连接运输巷与集矿堑沟，斜交布置，交角45°～50°左右，间距11～12m。

4.2 采准、切割工程

采准工作有脉外运输巷、穿脉巷、通风人行天井、分段凿岩巷、、出矿穿脉、装载硐室、切割巷、切割天井等。

中段运输平巷沿矿体走向布置于下盘脉外，穿脉运输巷间距60-80m。矿块即以穿脉运输巷划分，两端穿脉运输巷内设有脉内人行通风天井，贯通上下两水平。从此天井底部水平开始，向上每隔一定距离（即分段高度12m）掘进一条分段凿岩巷道，分段凿岩巷道位于矿体厚度中央。装运出矿水平的凿岩巷道由上向扇形中深孔爆破形成集矿堑沟。切割天井的位置，位于矿体的上盘。

切割槽形成采用切割平巷与切割天井联合拉槽法。切割立槽宽度为4m，以切割天井为自由面，采用中深孔爆破。

4.3 回采工作

切割立槽在矿房全高形成后，即可正式回采矿房。

落矿工作是以切割立槽为自由面，在分段巷道内用YGZ-90型凿岩机钻凿垂直扇形中深孔，炮孔直径65mm，排距1.6m，孔底距1.8～2.2m。分段微差爆破，非电导爆管起爆，自拉槽小补偿空间逐排爆破落矿。爆破选用乳化岩石炸药，装药机械选用BQF-100型装药器。

上下分段保持垂直工作面或上分段超前一排炮孔，以保证分段爆破作业的安全。

自各分段崩落的矿石借自重落入矿块底部的集矿堑沟内，在出矿穿内采用zl-50装载机将矿石装运至运输巷道，直接装车，运到选厂。装载机效率为350t/台班（25×104t/台年），大块矿石在出矿穿内二次爆理。

4.4 采场通风

通风采用JK58―1№4.0型局扇加强通风，新鲜风流从中段平巷、天井、分段巷道进入作业面，污浊风流经作业面、切割天井、回风平巷排至上中段回风巷。

4.5 矿柱回采

间柱尽可能布置在矿体厚度较小的部位，做为永久矿柱保留。矿体较厚部位的间柱，待矿房出矿工作结束后，予以部分回采。在分段巷内钻凿上向扇形孔，采取一次性打眼，一次性爆破进行间柱的回收。

4.6 采空区处理

为减少矿柱损失，矿块底部采用水泥尾砂比为1：4胶结充填，作为下中段矿块的顶柱，充填高度8m，其它部分采用非胶结尾砂与废石充填。

5 分段凿岩阶段矿房法应用效果

建宇铁矿应用分段凿岩阶段矿房法代替浅孔留矿法解决了井下采场供矿不足和安全性差等问题，应用效果明显。通过对两种采矿方法的技术经济指标对比，不难看出，相比浅孔留矿法，该方法凿岩、爆破、装运等作业均在巷道中进行，所以作业人员与所用设备一般不进入采空区，因而安全性好；由于矿房内同时作业的凿岩工作面多，落矿与矿石的装运作业可平行进行，中深孔爆破矿石量大，故矿房的生产能力大；应用无轨装运设备，生产效率高，灵活性大，回采强度高等明显优势。

两种采矿方法主要经济技术指标对比（如表1）

第6篇

[关键词]铁矿 视频测井系统

[中图分类号] P631.8+1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-168-2

0引言

龙桥铁矿自2006年投产，经过近八年的生产开采，矿区东部已形成了较大的采空区，为了及时了解空区动态，满足采空区监测需要，2008年9月龙桥铁矿收集了一些国内类似矿山采空区检测方法及其所用的仪器设备，如上海地学仪器研究所的视频测井系统、安庆铜矿的CMS探测系统、江西理工大学推荐的探地雷达系统及东北大学的浅层地震仪勘察系统，最后根据龙桥铁矿采空区的实际情况及与上述单位沟通了解，选定上海地学仪器研究所的视频测井系统作为龙桥铁矿地压监测系统。

1地压监测系统的构成及工作原理

1.1地压监测系统的构成

地压监测系统由由视频测井仪、视频探头、测井绞车（包括集流环）、测井电缆、井口滑轮、笔记本电脑组成。其结构如图1所示。

1.2系统工作原理

井下仪（视频探头）由地面钻孔下放至采空区，视频探头拍摄到的孔壁周围及下部的全景图片通过电缆传送到地面视频测井仪后在传至电脑显示，监测人员就可实时观看孔壁四周的图像，与此同时井口滑轮将深度信号传输到地面仪（视频测井仪），由电脑记录下监测过程中该深度与时间点时的图像，由此可以得出空区渣石堆高度和地板高度。

2监测点线布置

根据矿山现有采矿活动区域，龙桥矿地压监测孔沿勘探线布置，为了即将引进的CALS三维激光检测仪，监测孔控制半径50m左右，具体监测点布置见图2。

3监测效果

3.1采矿方法及工艺

鉴于龙桥铁矿矿体特点，多种采矿方法并用才能取得比较好的采矿效果，在矿体的边角区域薄矿体采用房柱法，另外根据矿体的厚度及赋存条件不同还采用了有底柱崩落法和充填法进行采矿；在矿体真厚度30米以上厚大矿体部分采用无底柱分段崩落法进行采矿。根据龙桥铁矿矿床地质构造特征可以确定当采空区暴露到一定面积时采空区顶板岩石会自然冒落的。在采用无底柱分段崩落法采矿区域沿走向布置采矿进路，每200米两端布置出矿联络道，中间进行切割向两端退采，结构参数是：分层高度12.5米，进路间距15米，上下分层进路呈菱形布置。采矿工艺采用暂留矿石作覆盖层和顶板岩石自然冒落相结合的工艺方法（图3、图4、图5、图6），具体做法是从第一分层开始，把崩落矿石的70%—80%留在采空区，第二分层崩落矿石留40%—50%在采空区，这时空区留矿的厚度已达24米，此时视其空区暴露面积、暴露时间和顶板岩石的冒落高度确定第三分层的放矿制度。从第一分层开始采矿起在出矿控制上做到每条出矿进路的眉线处不准与空区相通，已形成的空区与其它工程的通道进行封闭以防止空区中可能出现的较大面积冒落产生压缩气流造成危害。当矿体采矿结束时因采空区的暴露面积扩大崩落时间增长，冒落岩石的厚度满足垫层的要求，最后放出存在空区里的矿石。

3.2采空区现状与监测管理

龙桥铁矿从采矿开始就重视矿山的地压管理工作，早在2007年2月就委托江西理工大学进行了龙桥铁矿岩层监控技术研究，测试了龙桥铁矿的基础岩石力学数据；2008年开始与江西理工大学、哈尔滨黄金设计研究院组成的产学研结合的龙桥铁矿采空区监测及岩石冒落规律研究的课题组，几年来开展了大量的研究工作。

（1）江西理工大学于2008年6月提交《龙桥铁矿岩层监控技术研究》，获得了龙桥铁矿的基础岩石力学数据。

（2）2009年12月，江西理工大学提交了《龙桥铁矿采空区监测及岩石冒落规律研究》年度报告，报告认为随着采矿活动的进行，空区暴露面积逐渐增大，，采空区顶板岩层移动将持续进行，促使采空区顶板岩层冒落；围岩二次应力场的现场监测结果表明：龙桥铁矿地下采矿活动引起的二次应力场变化情况不明显，没有产生大面积来压现象，在目前这种状态下，矿区整体是处于稳定的。

（3）2010年12月，江西理工大学提交了《龙桥铁矿采空区监测及岩石冒落规律研究》年度报告，报告认为基于平衡拱理论，拱的高度与采空区倾向方位的跨度成正比。因此，采空区倾向方位跨度能否增加，是采空区顶板岩层冒落与否的关键所在，依据龙桥铁矿矿体赋存状况，随着后续矿体的开采，将使采空区的倾向跨度逐步增加，这最终可促使采空区顶板岩层移动冒落。围岩二次应力场的现场监测结果表明：龙桥铁矿地下采矿活动引起的二次应力场变化稳定，没有产生大面积来压现象，在目前这种状态下，矿区整体是处于稳定的。

截止到2011年4月底，龙桥铁矿有两个采空区，大采空区分布在8线～7线，东西长767.0米，南北宽平均152.8米，暴露面积117188.6m2；小采空区位于6线-279米、-295米分层，南北长64.8米，东西宽平均15.0米，面积为980.7m2。

在采空区管理上除前面采矿工艺所规定的控制放矿保证采空区中矿石、岩石垫层的厚度符合矿山安全规程的要求外，目前各分层通往采空区的所有通道均已封闭，封闭的方式有两种即压渣封闭和浇注砼墙封闭。

为了查明顶板围岩冒落情况，在地表施工监测钻孔通过仪器测量，获取岩层冒落高度数据，为采空区管理、采矿方法研究、放矿管理、损失贫化管理提供依据。自2008年3月至2011年4月，施工6个观测钻孔，其中CZK01、CZK03自2009年4月起开始逐月监测，取得成果如下表：

从两个监测孔所观测的数据来看：CZK01孔观测的空区是2007年4月最后形成并封闭的，到2009年6月冒落的高度为11米，在空区里矿石垫层上部形成约18米厚的岩石垫层，CZK03孔观测的空区位于4线，该采场于2008年4月开始切割到2009年6月回采结束形成采空区。由于4线采区南北宽度只有100米，暴露时间短，仅1年时间就冒落7.25米，在空区里矿石垫层上部形成约11.6米的岩石垫层。CZK01钻孔自2009年7月后冒落不明显，CZK03自2010年4月后冒落亦不明显，这与江西理工大学提交的《龙桥铁矿采空区监测及岩石冒落规律研究》2010年度报告结论相符。

第7篇

关键词：金属矿床；大水矿床；类型；地下采矿

中图分类号：TD43 文献标识码：A 文章编号：

大水矿床的主要特征就是涌水量每日可以达到数万立方米，而我国此类矿床分布较为广泛，一部分因为开采难度大、经济效益差等原因而关闭或是缓建，还有一部分因为防水措施处理不好而很难开采，但是大部分还是可以通过运用科学合理的方法，能够顺利开采。

一、我国大水矿床充水类型

大水矿产充水条件一般较为复杂，充水的水源呈多样化态势。有多种水源共同补给矿坑，例如孔隙、岩溶水、裂隙水、大气降水以及地表水等；有以孔隙水、岩溶水作为主要充水水源的矿床；有以一般季节性岩溶水为主，到了雨季以降雨汇聚的地表水为主要充水水源的矿床。总而言之，大致可以分成两大类，即以孔隙含水层充水为主要来源的矿床和以岩溶含水层充水为主要来源的矿床。如香化岭铅锌矿；覆盖类型具有统一的含水层与地下水位，由于存在严重的地面塌陷，井下存有泥沙，其地下水较大而影响正常生产。矿坑的含水量特点上，所补给的水量充沛，补给量比较稳定；埋藏类型也具有统一的含水层与地下水位，由于丰富的高压岩溶水以及矿层顶、底板突水，使得部分地面塌陷、井下泥沙成为生产过程中常见的危险，矿坑的含水量特点上，补给的水流充沛且储存量大，补给稳定。

二、我国大水矿床采矿方法演变

我国大水矿床的采矿方法演变如下：进行留设隔水矿柱之房柱法，其生产能力大，例如业庄矿区以及泗顶铅锌矿等；到空场嗣后充填采矿法，利于进行地压的有效控制，例如草楼铁矿、南河铁矿等等；点柱式的充填采矿法，例如三山岛金矿、南京铅锌银矿、白象山铁矿等。

地下开采主要的三种开采方式。铁矿矿产的地下开采法的分类也很多，通常可以分为以下三类：一是自然支护采矿法，主要是依赖周围岩石本身的稳固性和矿柱的支撑能力来支撑回采过程中形成的采矿空区，这种回采方式较为简单，便于机械操作，采矿的成本也较低。但是由于这种方式需要保留大量的矿柱，造成铁矿石的回采率较低；二是人工支护采矿法，该方法主要依赖充填的方式来维护采空区域，适用于周围岩体不稳定的铁矿矿产，人工支护采矿法的优点是适应性强，回采率高，作业安全，但是工艺较为复杂，成本高；三是崩落采矿法，这种开采技术是随着开采工作面的不断推进，有顺序的崩落周围岩体来填充采空区的方式，适用于地表允许坍塌的铁矿矿产。无底柱的分段崩落法，是我国现在铁矿地下开采中最主要的方法。

无底柱分段崩落法。对于铁矿产地下矿床的开采，具体采用什么方式要根据矿产的情况而定，每个采矿技术都有其最佳使用条件。无底柱分段崩落法的使用条件为：地表和围岩允许崩落；铁矿石中等以上稳固；铁矿石矿体急倾斜厚；铁矿石中需要剔除夹石。每个开采技术其本身都有完善和不完善的一面，无底柱分段崩落采矿法，跟其他的方法相比，也同样如此。无底柱分段崩落法的优点：安全性好；结构简单，回采工艺简单；适用高效无轨设备、机械化程度高；可以实现铁矿石的分级出矿。无底柱分段崩落法的缺点：回采通道的通风困难；铁矿石的损失贫化大。任何一个技术都是需要不断改进和不断的完善的，对于无底柱分段崩落法的缺点，我认为应该做以下的完善。在具体的采矿实践中主要应该做好以下几个方面：要加强通道的支护。保持通道的稳定安全是该法运用的重要前提，而且在开采矿产的时候还要根据铁矿的具体岩层特征，决定使用光面爆破、缩短通道存续时间长等多种方式来维护通道的稳定性。要扩大炮孔的直径。炮孔的变形问题也是无底柱分段崩落法的一个重要技术难题，金山店铁矿、大冶铁矿的尖林山采区原来所用的都是直径50～60mm的中孔，结果出现了很严重的错孔现象，无法进行正常的爆破。炮孔的扩大，大大减少了炮孔的错堵现象，提高了爆破效果。

（一）点柱式充填采矿法实例

第一，采场的结构参数以及回采工艺。某个矿床位于一个海湾，矿体从陆地向着太平洋而倾斜延伸，全矿由上而下被若干个的断层切成3个主要矿区A、B、C。正在开采中的C段，其海底和矿的最近的距离为45米，延深垂高为350米，走向全长350—450米，厚度为10—50米，倾角在30°—45°之间。矿体赋存在矽卡岩当中,围岩为大理岩与角页岩，矿体的直接顶板处有一条宽度比较大的主断层，矿体与围岩的节理发育较好,属于中等稳固。整个矿井的地下涌水不大，和海水不存在直接的水力联系。上述矿源起初采取露天开采，到了上世纪70年代后转为坑内开采，并基本上实现了全无轨化的开采。

第二，采场的系统与特点。不进行运输阶段与溜矿井设置。无回采分段平巷，直接采用露天矿用铲运机进行改装，进而和装载量为35—40吨的卡车直接进入到采场装车并运输至地表的卸矿站。阶段高为75米，每一个阶段都只作为回采初始的切割分层，而非运输水平。

第三，采场的构成要素。海床底部留有60米高的护顶柱;采场的尺寸以及分割后矿体自然的尺寸，通常长为50—100米,宽为10—50米;方形的点柱断面为6米×6米,基本上不留间柱。回采10年之后，则将点柱断面改为5米×5米。点柱和点柱之间的净宽为8—10米,点柱的中心距为14米;阶段顶底柱为15—20米，段高为75米。

第四，回采工作。回采步骤从斜坡道的采场联络道起，第一层回采的切割层高为4—5米，充填高为3米，留有1—2米的空顶，作为下一个分层回采的通风与出矿用。第二层回采的切割层高为3.5米，充填高为3米，留有1—2米的空顶。在正常的生产期间，所有的采场都可以同时凿岩与出矿，日出矿石在1500吨上下。凿岩设备主要为双臂台车,在矿体较比较薄的小采场则采用手持式凿岩机。

第五，经济技术指标。矿产的掌子面工人，其平均工班的劳动生产率在48吨左右。采场的平均生产能力为300—600吨，通过计算点柱矿石的损失率理论上为18.5%。

（二）点柱式充填采矿法使用条件分析

首先，需要一定数量矿柱用来支撑上盘，保护海底免于遭受破坏，从而防止海水渗到坑内。其次，机械化的程度与劳动生产率高，可采取生产灵活便捷的无轨设备，保证海水一旦渗入到井下，可随时的撤离设备。最后，采场内部可以进行分选，以灵活控制开采矿石品位，稳定或经过加固的点柱受制于三维方向的充填体，受力状况得到改善，能安全牢固地支撑住顶板，对于保护海底防止沉降过大十分有帮助。为保证生产安全，对矿石进行构造地质学的分类，且采取相应的措施支护。此外，存有比较大的断裂构造区域，或者存有节理的裂隙发育区域，采取长锚索进行加固，使得矿体在回采时冒落情况大大地减少，回收率得到提升，贫化现象也大大降低。

三、结论

随着经济快速增长，对资源的需求量不断加大。防治水技术以及采矿技术不断发展进步，特别是填充技术取得新进展，使得大水矿床的地下开采采矿方法逐渐成熟。根据趋势，大水矿床的地下开采采矿方法将基本上演变成充填采矿法,则点柱式充填法是重要的发展方向。

参考文献:

[1]中国有色金属采矿信息网.复杂及特殊条件下矿床开采调研报告[R].长沙:中国有色金属采矿信息网, 1995.

[2]5采矿手册6编委会.采矿手册第四卷[M].北京:冶金工业出版社, 1990.

第8篇

关键词：坑道涌水地面塌陷矿体自燃防范措施

中图分类号：P631文献标识码： A

Adverse factors and preventive measures

of pyrite resources mining ditch silver home

Wang Shuansheng

(Limited by Share Ltd Lingbao Jinyuan miningLingbao City, Henan Province, 472500)

Abstract: Based on the influencefactos , swallet,surface collapse,and spontaneous ignition on pyrite ore,analyzing these kinds of potential safety hazards and protective measures in the pyrite mining.These measures could direct mining in depth in the future.

Key words: swallet,surface collapse,spontaneous ignition on pyrite ore

河南省灵宝市银家沟硫铁矿素有“中原硫铁王国”之称，随着矿产资源开发规模扩大，一些不利于开采的因素严重制约矿山的正常开采。一是随着开采深度的不断增深，银家沟硫铁矿富水矿床的特性逐渐显现，矿坑涌水一直影响企业的正常生产，水害严重制约矿山企业的发展，使相当数量的矿石资源无法开发。二是根据银家沟硫铁矿矿床的赋存特性，矿山一直采用无底柱分段崩落法采矿，随着采矿深度的降低，引发的地面塌陷问题越发突出，目前已成为矿山的主要地质灾害。三是随着矿床的开采，遗留在采场损失的矿石不断增加，进而引发矿石的自燃，采场作业环境温度高，影响施工作业，甚至造成停产。本文通过对制约硫铁矿开采的主要因素及现状进行分析，总结近年来，矿山在开采过程中所采用的措施，仅供其它同类矿山同类借鉴。

一、水患

河南省灵宝市银家沟硫铁矿是小秦岭地区有名的大水矿床，矿坑涌水一直影响企业的正常生产，水害严重制约矿山企业的发展，使相当数量的矿石资源无法开发。矿床水文地质条件，矿区内可溶性碳酸盐岩分布于花岗斑岩岩体周围，矿区内地下水在矿山开采前，主要接受大气降水补给，其次是地表河流入渗补给。大气降水通过各类岩石的裂隙、溶隙和构造破碎带渗入地下，形成地下水，为矿区内矿坑充水的主要水源，矿区主要储水构造为白云岩、接触带断裂带和矿体。

根据以往的突水情况分析表明，断裂构造带是矿井突水的主因及控制因素。针对以上情况，矿山采用以下措施，一疏降底板高承压含水层水压；二区域截流；三注浆加固；四建防水闸和防水门。另外，矿山坚持“有疑必探、先探后掘”的疏水原则。在井巷工程靠近含水层是，利用坑道钻疏水。既先用￠91mm的钻杆开孔，再用￠75mm的钻杆钻进，孔口安装阀门，有计划的放水，有效的防止突水。近年来矿山在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号矿体疏水中，共完成放水钻孔158个，进尺4497.3米，有效的控制了突水情况的发生，为安全开发利用资源提供了保障。

二、地面塌陷

矿山于1991年筹建，1995年已形成10万吨/年采选能力，至今已形成40万吨/年采选能力。属地下开采，竖井和斜井联合开拓方式，采矿方法主要为无底柱分段崩落法，局部采用空场法，中段高度50米，分段高度10米，采矿允许地面塌陷。

㈠区塌陷区现状调查

从地面塌陷地质灾害的成因和塌陷特征，将分地面塌陷为采空地面塌陷和熔岩地面塌陷。采空地面塌陷是主要的矿山地质灾害，是由地下开采引起的地面塌陷，伴随塌陷往往还有地面裂缝及山体开裂。岩溶地面塌陷是由开发排水（包括矿坑突水）为主导因素引起的岩溶塌陷。随着各个矿体采深增加，地面已形成多处塌陷。Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号矿体塌陷区属于采空地面塌陷。Ⅱ号矿体地面塌陷形成时间是1999年4月，塌陷面积3806.1米2；Ⅳ号矿体地面塌陷时间是1997年7月，塌陷面积5866米2；Ⅴ号矿体地面塌陷时间是2003年5月，塌陷面积1647.5米2；Ⅵ、Ⅶ号矿体地面塌陷时间是2006年 10月，塌陷面积分别是656.5米2、476.5米2。Ⅲ号矿体地表裂缝属于岩溶塌陷。Ⅲ号矿体是一个富水矿体，矿体从2000年开始疏水，日排水量为8000米3。长期的排水导致2005年4月山体出现裂缝，形成一条北北东向裂缝，长约200米，宽0.2―5米不等。

㈡矿山地面塌陷趋势分析

该矿区矿体一般受断裂带和接触带控制，倾角60°―80°，矿体在近地表表现为褐铁矿，较破碎，浅部风化带稳定性差，根据岩体的滑落角推算最终Ⅱ号塌陷区的面积为32426.7米2，Ⅳ号塌陷区的面积为28546.5米2，Ⅴ号塌陷区的面积为36930米2，最终各个塌陷区将连为一体。地面塌陷直接破坏地表植被和地表水系，尤其是Ⅳ号矿体的地面塌陷横穿山沟，直接威胁矿区的一条主干路。

㈢矿山地面塌陷防治措施

矿山地面塌陷是由于人类开采矿产资源诱发的，因此防治应以人文本，既要预防和减轻地质灾害带来的破坏和损失，又能保障矿产资源有序开发。结合矿山实际情况，提出如下防治建议。建立健全地面塌陷区的管理规章制度；建立塌陷区应急救援预案；严格执行塌陷区检测和日报制度；在塌陷区周边挖设排洪渠，防止洪水灌入塌陷区；对塌陷区进行封堵，防止人、畜入内；在塌陷区边设立温馨提醒等。回填法是一种常见和有效的治理方法，截止目前Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号地面塌陷已累计回填石渣362386.73米3，延缓了塌陷范围的进一步扩张。

三、矿体自燃

Ⅱ号矿体为矿区所控制的七个矿体之一，占矿区总储量的11.3%，从1995年5月份开始采矿。采矿方法采用无底柱分段崩落法，首采标高1005米，分段高50米，分层高10米。1998年，矿体开采到940分层时出现高温，2004年，在回采910、900分层时开始出现明火， 2007年9月该矿体停采。

2007年11月，我公司与中南大学合作对Ⅱ号矿体硫矿自燃进行调查研究并提出灭火方案。选择在Ⅱ号矿体890、880分层着火区施工钻孔注阻化剂灭火。2008年3月―2009年5月，先后施工40个钻孔，总进尺1096.3米,进行注阻化剂灭火，但灭火效果不明显。后来又在地表火区对应位置垂直施工一钻孔从地表灌水灭火，因为排出的水富含铁离子，污水处理后无法达标排放。2009年6月，灭火工作暂停，总投资96.7万元。

2009年12月我矿与三门峡黄金设计院合作做Ⅱ号自燃矿体采矿方法试验研究，期望用改变采矿方法以达到正常生产的目的。该设计的核心是“将Ⅱ号矿体850至860层面10米段高的实体作为顶柱,通过一定网度的长锚索对顶柱进行支护加固,设计孔眼数386个,锚索长度合计4678.5米。通过长锚索吊顶，将860层面以上的自燃区域与下部回采施工区隔离；确保850层面以下回采施工安全，850以下采用空场法采矿。该工程共完成850层面顶柱长锚索支护锚索加固孔眼382个,长锚索3898.5米，采矿辅助工程419.1米。2011年3月份开始正常回采，至7月底共采出矿石量3.66万吨。

结束语:合理开发利用矿产资源，有效预防地质灾害，需要科学合理的规划和严格的落实机制，要因地制宜、讲究实效。结合我矿实际情况，采取有效措施解决了矿床涌水、矿石自燃和地表塌陷等问题，预防和降低了地质灾害带来的破坏和损失，提高了资源回收率，保障了矿产资源有序开发。

参考文献

（1）灵宝市银家沟硫铁矿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体勘察报告

第9篇

关键词：

高硫铁破碎厚大矿体；尾砂胶结充填；下向式采矿

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2013）19-0188-01

1 概述

毛坪矿2007新探获一矿体群，其中Ⅰ-6#矿体规模最大，该矿体呈似层状、扁柱状、扁豆状、柱状、脉状、不规则状产出，其走向延伸长约200m，倾斜延深大于150m（该矿体814中段出露标高821米，深部钻孔控制标高630m），新探获矿石量超过200万吨。

2 原有采矿方法存在的问题

采用下向式尾砂胶结充填法采矿以前，该矿在2007年至2010年间运用上向式废石充填法回采Ⅱ、Ⅲ号矿体及该矿体群端部小矿体。

上向式废石充填法采矿主要适用于矿岩相对稳固、矿体厚度不大，矿体空间形态简单的矿体。运用上向式废石充填法采矿，当矿房顶板暴露面积超过100㎡时，需要制作人工混凝土隔墙，劳动强度大，且隔墙接顶困难，从而影响混凝土隔墙对顶板的支撑效果；同时，人工在采空区内作业，极大地增加了作业人员的安全威胁。由于上述原因综合影响，导致使用上向式废石充填法采矿时，采场的贫化及损失都较高，回采率低，员工作业效率低，单采场日出矿能力低（约为100t/d）。

在运用上向式废石充填法回采该矿体群端部小矿体时，由于矿石硫铁含量高，节理裂隙发育导致顶板不稳定，不时发生小规模冒落，大大增加了采矿的支护成本及设备设施受破坏的风险，也严重威胁作业人员的人身安全，上向式废石充填法已不适用于该矿体群的回采。

3 尾砂胶结充填采矿方法

该矿体群矿岩节理裂隙较发育，以Ⅳ、Ⅴ级结构面（节理面）为主，连贯性差，矿体的变形破坏受结构面的抗剪特性、结构体的大小、形状和彼此镶嵌能力控制，且多含水。矿石结构构造复杂，最发育的为块状构造。块状铅锌矿石在矿体中广泛分布；另外矿石还呈条带状、似层状、纹层状产出。

由于上述复杂的矿石构造特征，该矿体群整体强度分布不均衡，结构疏松的黄铁矿石降低了矿岩的整体强度，呈条带状和层状产出矿石，受节理裂隙影响，容易发生顺层冒落现象。如继续沿用上向式废石充填法回采，将严重威胁作业人员的安全。

3.1 尾砂胶结充填采矿方法及其特点

尾砂胶结充填法采矿是指利用选矿产生的尾砂，根据其特有的性质，经过试验研究，然后添加适当的水泥、石灰及其他材料制备成具有类似混凝土性质的胶结体，通过输送泵和管线将胶结体输送至采空区，从而对采空区进行充填和治理的采矿方法。

该采矿方法能够实现采空区外制备胶结充填料和长距离管线输送，并能实现管道连续输送，从而保证作业的连续性，加快空区充填，缩短充填时间，提高了劳动生产率；充填站布置采空区外，保证了作业人员的安全；利用尾砂制备胶结料，减少了尾砂中化学物质对环境的影响和尾砂堆存在尾矿库带来的安全隐患，更加绿色环保。

3.2 参数的确定

2010年10月开始，该矿与湖南研究院合作开展尾砂胶结充填环管试验。目的是弄清该矿尾砂的性质，找到合理的配合比等参数，将其制作成胶结提用于井下采空区的充填。

该环管试验的管道充分考虑该矿井下坑道实际情况，设计布置不同角度的管道，测试流速、阻力、管道磨损等数据。并根据该矿尾砂性质设计不同的灰砂比、水灰比及浓度进行试验。

该试验平台输送泵选用1台HBT50.13.90S型混凝土泵。

测量数据采集选用工控系统。设计选择工控系统型号规格：工业组态软件（组态王）；数据采集器（PLC柜）。通过6个月的现场试验及室内统计分析，得出了能够满足毛平矿井下生产需要的合理灰砂比、浓度大于、塌落度等基本参数。见表1：

通过试验确定了胶结充填体参数以后，根据彝良驰宏只有YT28和7655型凿岩机的实际情况，考虑矿体的稳固性及初次尝试运用新方法和工艺，施工人员和技术人员都需要摸索学习和掌握，并结合已形成的矿体下盘脉外采准斜坡道及平巷等综合因素，设计的Ⅰ-6#矿体760中段采场结构参数如下：

毛坪矿在实际生产中，具体执行的采矿工艺流程为：进路回采凿岩爆破采场通风浮石清理支护矿石运搬进路底板整平钢筋网敷设充填分层过渡。

分段（层）采准工程掘进结束后，进路按设计进行间隔回采，一步回采先隔三采一，然后对已回采进路进行平底和敷设钢筋网，钢筋直径Φ12，网度@300×300，最后进行充填作业。充填作业分两步进行，进路下部1.5米采用灰砂比为1∶4，浓度大于等于78%的胶结体充填，28天强度达到4.0MPa以上。剩余部分用灰砂比为1∶8，浓度大于等于78%的胶结体充填，并保证最大限度接顶，28天强度达到1.5MPa以上；充填体养护7天后可回采其相邻进路。二步回采时进路隔一采一，回采结束按采矿工艺流程作业。然后再进行第三步、第四步回采，直至分层回采结束。

4 应用情况

地表临时混凝土泵站（临时泵送充填系统）建设完成，井下管线的架设结束后，毛坪矿从2011年3月起，首先在Ⅰ-6#矿体760中段三分段进行下向胶结充填法采矿试验，经过2个分层的现场验证，该采矿方法能够适应毛坪矿厚大破碎且高硫铁矿体的回采。

在下向式尾砂胶结充填采矿法中，设计采用进路式回采，进路断面为3.0米×3.0米矩形。矩形断面的进路较金川公司龙首矿六边形断面的进路施工更简单，断面质量更容易控制。回采过程中，掘成后的进路均没有出现有顶压和侧压现象发生，该断面设计相对合理。

根据环管试验、材料对比试验及补充试验得出的胶结充填体理论灰砂比、浓度、强度等数据制备的尾砂胶结体充填采场进路后，经后期取样试验测定，其强度达到设计要求，满足采矿需要，即下分层回采时，胶结充填形成的假顶未出现断裂及垮塌现象。

成功运用该方法采矿后，该矿全年采场无事故发生。其他技术经济指标如下：

5 结论

该方法可以显著提高采场的充填能力，保证和提高矿山的出矿能力，最大限度地保障选矿厂的矿石供应，解决选矿厂矿石供应不足的问题。同时，对该方法的摸索和研究，以及现场的实际应用，大大增加了专业技术人员对尾砂胶结充填及其相关研究方面知识的学习和掌握，也大大提高了专业技术人员的技术水平，增强其应对和处理尾砂胶结充填采矿过程中出现的技术问题的能力。

（1）该方法不仅适用于极不稳固矿体的回采，也使用与急剧变化矿体的回采；

（2）该方法能使作业人员得到更高的安全保障；

（3）该方法较废石充填法采矿大大提高了劳动生产率和采场生产能力；

（4）该方法能提高资源回收率，减少贫化和损失；

（5）该采矿方法更安全环保。

参考文献

[1] Helmut Eichmeyer，胡际平.下向胶结充填采矿法——重要性日益增长的一种采矿方法[J].矿业工程，2008.