露天轉(zhuǎn)地下開采技術(shù)

露天轉(zhuǎn)地下開采技術(shù)

0露天開采工程的工程建設(shè)遼寧省廬山樓金礦（以下簡(jiǎn)稱廬山樓金礦）位于遼寧省阜新市東南部。它管理著遼寧省阜新蒙古族自治縣的新民和莊源市。該礦是一大型采、選、冶聯(lián)合企業(yè),1996年開始建設(shè),1997年7月基本建成,1998年8月通過(guò)了原國(guó)家黃金管理局組織的竣工驗(yàn)收。原設(shè)計(jì)規(guī)模1200t/d,經(jīng)改造,目前已達(dá)到1800t/d(60萬(wàn)t/a)的生產(chǎn)能力。排山樓金礦露天開采采用公路開拓,汽車運(yùn)輸,原設(shè)計(jì)露天底標(biāo)高為270m,投產(chǎn)后由于金價(jià)的下跌修改了露天境界,將露天底標(biāo)高抬高至310m,截至2001年末,已開采至350m水平。露天境界內(nèi)保有地質(zhì)儲(chǔ)量123.9萬(wàn)t(礦石量)。另外礦山還堆存約20萬(wàn)t的低品位礦石,按計(jì)劃露天采場(chǎng)將于2004年4月上旬閉坑。而露天采場(chǎng)境界外尚有C+D級(jí)地質(zhì)儲(chǔ)量628.48萬(wàn)t(礦石量),金金屬量18678.01kg。為使礦山持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)和獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益,并充分利用礦產(chǎn)資源,排山樓金礦須由露天開采轉(zhuǎn)為地下開采。1無(wú)砂礦體及工礦量排山樓金礦床為一大型韌性剪切帶變質(zhì)熱液型金礦床,賦存于太古界建平群內(nèi),受東西向展布的上排山樓—候其營(yíng)子大型韌性剪切帶控制,礦化帶呈近東西走向,傾向北,礦體由東向西側(cè)伏。全礦區(qū)共圈出表內(nèi)金礦體24個(gè),其中露天采場(chǎng)境界外礦體19個(gè),分布子15～16勘探線間,主要礦體有3個(gè),編號(hào)為T1、T4、T5,次要礦體7個(gè),編號(hào)為T0-2、T7、T14、T15、T16、T26、T34號(hào),其余為小礦體。礦體空間分布受蝕變糜棱巖帶控制,分布于黃鐵礦-絹云母化蝕變糜棱巖帶中,近平行展布。礦體與圍巖界線不清,需化驗(yàn)后圈定。T1號(hào)礦體:為主要礦體之一,露天境界外分布于7～12勘探線間,似層狀產(chǎn)出,長(zhǎng)470m,隨著深度的增加長(zhǎng)度逐漸縮短,傾斜延深34～183m,傾角上陡下緩,平均40°,平均厚度9.63m。T4號(hào)礦體:為開采范圍內(nèi)最主要礦體,以層狀產(chǎn)出于F1斷層上盤,露天采場(chǎng)境界外分布于7～10勘探線間,總體走向?yàn)楸睎|向,長(zhǎng)470m,各中段出露平均長(zhǎng)度200m左右,傾斜延深90～342m,平均傾角23°,平均厚度18.5m。T5號(hào)礦體:呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于T4號(hào)礦體下盤、F1斷層上盤,與T4號(hào)礦體平行產(chǎn)出,局部相連。露天境界外分布于3～12勘探線間,產(chǎn)狀與T4號(hào)礦體一致,礦體長(zhǎng)350m,傾斜延深20～221m,平均傾角28°,平均厚度11.6m。2開采采礦生產(chǎn)能力排山樓金礦露天開采開采的是T1礦體,地下開采主要是T4礦體,走向長(zhǎng)度200m左右,礦體平均傾角23°,平均厚度18m左右。地下開采每個(gè)中段平均可采儲(chǔ)量約60萬(wàn)t,根據(jù)儲(chǔ)量、礦體賦存條件,露天轉(zhuǎn)地下開采生產(chǎn)能力正常不應(yīng)超過(guò)日采出礦石1000t,年采出礦石33萬(wàn)t。但是選礦廠1800t/d的處理能力要求井下與之配套,原有礦山水電系統(tǒng)、人力資源具備生產(chǎn)能力1800t/d需要的條件,礦山經(jīng)營(yíng)要求生產(chǎn)能力必須達(dá)到1800t/d。為從整體保證礦山生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)連續(xù)穩(wěn)定,轉(zhuǎn)地下開采采礦生產(chǎn)能力必須達(dá)到1800t/d。由于露天開采將于2004年4月閉坑,露天開采剩余供礦時(shí)間僅2年多,如果排山樓金礦露天轉(zhuǎn)地下按常規(guī)建設(shè),滿足生產(chǎn)能力1000t/d,開拓、探礦、采切等掘進(jìn)工程量達(dá)產(chǎn)需要完成26000m,基建時(shí)間夠用。而要滿足生產(chǎn)能力1800t/d達(dá)產(chǎn)要求,要完成各類掘進(jìn)量50000m,要在投產(chǎn)前完成近似成雙倍的工程量,保證排山樓金礦按期達(dá)產(chǎn)難度很大。3生產(chǎn)能力1800噸和d的實(shí)現(xiàn)3.1承擔(dān)上下采區(qū)的各項(xiàng)破產(chǎn)準(zhǔn)備工作解決投產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大的關(guān)鍵是組織好施工隊(duì)伍。排山樓金礦露天轉(zhuǎn)地下建設(shè)招標(biāo)選用了兩家施工單位,分別承擔(dān)上下采區(qū)的各項(xiàng)投產(chǎn)準(zhǔn)備工作。這兩家施工單位一家來(lái)自南方,一家來(lái)自北方,相隔遙遠(yuǎn),這樣非常有利于發(fā)揮兩家隊(duì)伍的幅射作用,隊(duì)伍組建快。在施工中兩支隊(duì)伍互相競(jìng)賽,取長(zhǎng)補(bǔ)短,工程質(zhì)量、進(jìn)度和安全生產(chǎn)都取得了很好的效果,按期實(shí)現(xiàn)露天轉(zhuǎn)地下的投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn),順利完成了地下供礦和露天供礦的銜接。3.2主井提升系統(tǒng)控制根據(jù)礦體傾角較緩,厚度中等,礦巖穩(wěn)固性較好和礦體走向長(zhǎng)度短的開采條件,無(wú)法在水平方向同時(shí)多開回采工作面,只有沿傾斜方向劃分兩采區(qū)同時(shí)回采。這樣才能將設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力由1000t/d提高到t/d。排山樓金礦地下兩采區(qū)劃分以250m中段(四中段)為界,250m中段及其以上為上采區(qū);250m中段以下至175m中段為下采區(qū)。主井提升系統(tǒng)控制到175m中段。上下采區(qū)各中段可采儲(chǔ)量見表1。排山樓金礦地下開采沿傾斜方向劃分上下兩個(gè)采區(qū)同時(shí)回采的布置方式,是在礦體開采條件有利的前提下,較好地解決了這種布置方式在生產(chǎn)實(shí)際中遇到的設(shè)計(jì)、施工組織和現(xiàn)場(chǎng)安全管理等方面問(wèn)題,應(yīng)用取得了很好的效果。3.3中段運(yùn)輸能力長(zhǎng)由于排山樓金礦中段出礦能力為900t/d,而主礦體走向長(zhǎng)度僅200～300m,為提高中段運(yùn)輸能力,減少電機(jī)車裝礦的避讓時(shí)間,中段采用環(huán)行運(yùn)輸,把各個(gè)礦塊的溜井口設(shè)在環(huán)行運(yùn)巷內(nèi),這樣可以提高主運(yùn)巷的通過(guò)能力(見圖1)。3.4電掃道采場(chǎng)開采采用適應(yīng)緩傾斜中厚礦體下盤邊界傾角的傾斜電耙道漏斗底部結(jié)構(gòu),礦房采用中深孔鑿巖,限制空間擠壓爆破。使礦石貧化損失、采場(chǎng)生產(chǎn)能力和作業(yè)安全3大難題得以解決。采場(chǎng)沿礦體走向布置,長(zhǎng)度20～40m。以礦體下盤邊界線為切割層界線,相應(yīng)布置傾斜電耙道、底部結(jié)構(gòu),切割層漏斗,電耙道頂板的真厚度3.5m,電耙道傾角14°～15°。采場(chǎng)的斜長(zhǎng)度以最大耙運(yùn)距離為限,一般小于45m,(見圖2),鑿巖巷道采場(chǎng)作業(yè)高度10m左右(盡量利用已有生產(chǎn)探礦巷道)。在礦房中央(或礦體最厚大部位)布置切割立槽,垂直扇形中深孔崩礦爆破指向切槽。中深孔鑿巖爆破參數(shù):孔徑65mm,孔底距1.8m,抵抗線1.4m,炸藥單耗0.65kg/t,爆破擠壓系數(shù)1.15～1.25。采用30kW電耙出礦,平均臺(tái)效110t/(臺(tái)·班),每個(gè)采場(chǎng)有2～3條耙道。從溜礦井往礦車裝礦采用振動(dòng)放礦機(jī)。耙道通風(fēng)由本生產(chǎn)中段入新風(fēng),清洗耙道后,污風(fēng)從上中段排出。采場(chǎng)回采順序是先采礦房,礦房采出完后立即回采頂柱。采場(chǎng)中遇礦體不連續(xù)變成小分支或表外礦時(shí)留房間礦柱,一般不留。中段礦體走向回采順序總體上由東向西推進(jìn),東側(cè)風(fēng)井方向排出污風(fēng),但相鄰采場(chǎng)為淺孔房柱采礦法采場(chǎng)時(shí),一般中深孔采場(chǎng)先采,淺孔采場(chǎng)后采。3.5孔底、孔底起爆由于排山樓金礦礦體走向長(zhǎng)度短,沿走向不可能同時(shí)布置太多的生產(chǎn)礦塊,但為了滿足900t/d的生產(chǎn)能力,提高單個(gè)采場(chǎng)的出礦能力十分必要,為此研究應(yīng)用了孔底起爆技術(shù)?？椎灼鸨瑫r(shí),炮孔內(nèi)主炸藥傳爆方向是由孔底向孔內(nèi)傳爆,整個(gè)爆炸過(guò)程在封閉腔(炮孔)內(nèi)進(jìn)行。由于起爆藥包的爆炸高溫、高壓氣體不發(fā)生逸散,所以其爆炸產(chǎn)生的溫度、壓力均能達(dá)到最高,從而使其起爆后作用于主起爆藥的能量比孔口起爆大大增強(qiáng)。擊發(fā)主炸藥的外能愈大、愈集中,主炸藥的局部溫度愈高,形成活化分子越多,炸藥反應(yīng)速度就升高。在耦合裝藥時(shí),炸藥爆轟壓力跟爆速成正比,孔底起爆能迅速使主炸藥達(dá)到理想爆轟。主爆炸藥在孔內(nèi)由孔底向孔口傳爆過(guò)程中,爆炸反應(yīng)在炮孔內(nèi)進(jìn)行。在礦巖被炸開之前一直保持著封閉腔的條件,爆炸氣體和未反應(yīng)完全的炸藥顆粒不發(fā)生散失,使爆炸化學(xué)反應(yīng)完全,爆轟波在傳播過(guò)程中可獲得十分充足的能量補(bǔ)充,爆速可達(dá)到極大值,保持理想爆轟狀態(tài)。炸藥爆炸能量充足釋放,產(chǎn)生的溫度和壓力最高?？椎灼鸨?主炸藥在封閉腔條件下爆炸,保持理想爆轟,爆炸產(chǎn)生的能量最大。而爆炸氣體被約束在孔內(nèi)時(shí)間的加長(zhǎng),從而提高了炸藥爆炸能量用于爆破礦巖的利用效率。以礦房崩礦相比較,孔底起爆的礦房出礦二次破碎材料消耗比孔口起爆降低30%～40%,見表2。孔底起爆比孔口起爆礦房出礦二次破碎材料節(jié)省30%～40%,可以看出,孔底起爆和孔口起爆使用同樣的裝藥,孔底起爆獲得的崩礦塊度更好。出礦二次破碎節(jié)省費(fèi)用0.615元/t,見表3。隨著二次破碎工作量減少,相應(yīng)地提高了生產(chǎn)效率和安全生產(chǎn)條件,并節(jié)約了生產(chǎn)成本?？椎妆瞥龅V臺(tái)班效率提高25%。3.6下采區(qū)駁岸開發(fā)現(xiàn)狀排山樓金礦在由露天轉(zhuǎn)入地下生產(chǎn)后,廢棄的露天坑積水是地下安全生產(chǎn)的一大隱患,同時(shí)地下開采工程建設(shè)時(shí)間緊,而且是采用非常規(guī)方式(在垂直方向上兩采區(qū))使地下供礦能力達(dá)到1800t/d,致使基建時(shí)開拓探礦、采準(zhǔn)切割等掘進(jìn)作業(yè)立體交叉,爆破安全威脅大;中段開拓未貫通前,通風(fēng)特別困難,影響安全和工程進(jìn)度;下采區(qū)出礦二次破碎炮煙污染上采區(qū)巷道。為杜絕露天坑積水突然涌入地下造成淹井,在露天與地下采區(qū)之間預(yù)留30m永久礦柱,并且在露天坑內(nèi)鋪厚300mm的黃土夯實(shí)作為防滲層。在地下回采接近保安礦柱時(shí),采用淺孔、減少裝藥、多次微差爆破的作業(yè)方式,最大程度的降低地下爆破對(duì)礦柱的破壞。為解決交叉施工過(guò)程中存在的通風(fēng)、爆破等安全隱患,排山樓金礦建立了完善的調(diào)度體系,加強(qiáng)獨(dú)頭掘進(jìn)掌子面的機(jī)械通風(fēng),加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理。4樣品的回采(1)通過(guò)采用科學(xué)的方法解決施工過(guò)程中的各種安全問(wèn)題,應(yīng)用孔底起爆技術(shù)、傾斜耙道底部漏斗的中深孔礦房采礦法、沿傾向分區(qū)回采等技術(shù)保證了排山樓金礦地下開采實(shí)現(xiàn)1800t/d的生產(chǎn)能力在技術(shù)上的可行性。該礦由2001年4月開始轉(zhuǎn)入地下建設(shè),2003年11月330m中段的一個(gè)中深孔采場(chǎng)進(jìn)行采礦方法試驗(yàn),2004年3月投產(chǎn)并形成900t/d的供礦能力,2004年底達(dá)產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了由露天到地下的平穩(wěn)過(guò)渡。(2)沿傾斜方向上下兩采區(qū)同時(shí)回采的布置方式,適用條件是礦體走向長(zhǎng)度短,但傾斜延深較大,儲(chǔ)量符合要求的中段必須6個(gè)以上;礦體中等厚度、緩傾斜;礦巖穩(wěn)固性中等以上;采區(qū)內(nèi)只有1條可采礦體。下列條件之一不能采用該回采布置方式:(1)礦體急傾斜或傾斜厚大礦體;(2)采區(qū)內(nèi)有多條平行礦脈(群);(3)礦巖穩(wěn)固性差。(3)采用傾斜耙道底部漏斗的中深孔礦房采礦法有效的降低了緩傾斜中厚礦體回采過(guò)程中的采礦損失率、礦石貧化率,在保證安全的前提下提高了采場(chǎng)的生產(chǎn)能力。(4)采場(chǎng)落礦采用中深孔孔底起爆技術(shù),改善了中深孔的爆破效果,降低了采場(chǎng)大塊率,減少二次爆破量,提高了采場(chǎng)的出礦能力,同時(shí)減少炸藥單耗。(5)排山樓金礦在地下生產(chǎn)中采用非常規(guī)的方式來(lái)滿足1800t/d的生產(chǎn)能力,使得地下中段下降速度加快,資源保有量消耗加快,縮短了地下生產(chǎn)服務(wù)期。所以必須加強(qiáng)地質(zhì)探礦增儲(chǔ)工作,通過(guò)增加地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)到延長(zhǎng)服務(wù)年限和穩(wěn)定1800t/d的生