2014年4月 云南冶金 Apr.2014 第43卷第2期(总第245期) YUNNAN METALLURGY Vo1.43.No.2(Sum245) 进路式采矿法的应用前景 钟 良 (昆明有色冶金设计研究院股份公司,云南昆明650051) 摘要:进路式采矿法是将巷道掘进工艺应用于矿体回采。该采矿方法能适用于稳固性较差、形态变化复杂 的矿体的开采,其损失率、贫货率小。本文总结了进路式采矿法在国内的发展历程,综述了在国内的应用现状, 分析了存在的问题和解决办法,提出了进一步应用的前景。进路式采矿法的应用,可在提高资源利用率、建设绿 色矿山方面发挥积极正面的作用。 关键词:进路;充镇;进路式采矿法;露天地下联合开采;绿色矿山 中图分类号:TF803.12 文献标识码:A 文章编号:1006-0308(2014)02--0015--04 Application Prospect of Drift Mining Method ZHONG Liang (Kunming Engineering&Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.,Ltd., Kunming,Yunnan 65005 1,China) ABSTRACT:Drift mining method is an application of roadway excavation process on ore body extraction.This method is adopted to the extraction of ore body with poor stability and complicated morphologic change,which has low loss ratio and dilution rate.The domestic development history of drift mining method is summarized,and the domestic印plication status is reviewed to analyze the existing problems nad solutions,and to propose the fersher application prospect.The application of drift mining methods earl increase resource utilization rate, play a positive part in establishment of Green Mine. KEY WORDS:roadway;filling;drift mining method;combined open—pit and underground mining;green mine 1 引 言 砂或低强度胶结充填。 进路式采矿法一般都采用铲运机出矿。与传统 进路式采矿法是将巷道掘进工艺应用于矿体回 的电耙出矿相比,铲运机的出矿能力大为提高。 采。进路相对于采场有断面小、暴露面积小,因而 能适用于稳固性较差矿体的开采。进路式采矿法的 2 国内进路式采矿法的发展历程 最小开采单元为进路(巷道),对矿体形态的变化 在国内,进路式采矿法的发展大致历程了探索 有很好的适应性。 实践期、引进消化期、创新应用期三个阶段。 进路式采矿法的发展,主要得益于胶结充填技 2.1探索实践期 术的应用。胶结充填体具有一定的抗压强度,可以 1974—1986年。当时采矿工程师们在充填技 部分替代空场类采矿法中的矿柱,减少了采矿方法 术还不成熟的情况下,利用少量的进口铲运机作为 的开采损失率。 无轨出矿设备,进行了进路式采矿法应用的探索。 进路式采矿法一般都采用二步骤回采,一步骤 相对比较成功的实例为金川公司…。探索期存在 回采进路采用全胶结充填,二步骤回采进路采用水 的主要问题是凿岩采用人工手持式凿岩机,凿岩效 ・收稿日期:2013--07--04 作者简介:钟良(1963一),男,重庆人,采矿工程师。 l5 2014年4月 云南冶金 YUNNAN METALLURGY Apr.2014 第43卷第2期(总第245期) Vo1.43.No.2(Sum245) 率低;充填没有实现完全自动化,充填效率低。 2.2引进消化期 1984年主要采用无底柱分段崩落法进行开采,其 损失率、贫化率大,没有发挥出矿体品位高的优 势。1984年,小铁山矿开始进行充填采矿方法的 试验,同时进行了巷道(进路)式、分段分条、 高分段、菱形梯段等多种尾砂胶结充填采矿法的试 验,最终于1994年在全矿成功应用“上向巷道式 尾砂胶结充填采矿法”。该矿回采进路沿走向布 1987~1994年。在这个时期,国家投人资金 引进了采矿设备、充填技术、采矿技术。引进消化 期的标志性项目主要有会泽铅锌矿麒麟厂矿区的 “水平分层进路回采粗粒级水砂充填采矿法”、云 南锡业公司老厂锡矿14#__5矿体的“上向水平分 层进路式胶结充填采矿法”、“上向巷道式尾砂胶 结充填采矿法”、白银小铁山的“上向巷道式尾砂 胶结充填采矿法”。 2.2.1会泽铅锌矿麒麟厂矿区 1987年,会泽铅锌矿麒麟厂矿区从波兰引进 的“水平分层进路回采粗粒级水砂充填采矿法”应 用成功 ]。凿岩采用了液压电动凿岩台车、出矿 采用了电动铲运机、充填实现了自动控制。国内采 矿工程师通过对回采工艺和岩石力学的研究,利用 该矿矿体厚度不大的有利条件,将波兰设计的间隔 进路回采,改进为宽进路连续回采。生产能力达到 了设计的300 t/d。回采率达到了95%以上,贫化 率达到了5%以下。 2.2.2云南锡业公司老厂锡矿l4#__5矿体 1989年,云南锡业公司老厂锡矿l4#__5矿体 的“上向水平分层进路式胶结充填采矿法”应用 成功_3j。该矿体开采主要面临两个问题:一是因 品位高,要求开采的损失率、贫化率低;二是要保 护上部相对品位较低的矿体,上部不允许陷落。当 时的设计人员收集了国内采矿技术情报,考查了国 内凡口铅锌矿等。凡口铅锌矿当时刚刚完成从加拿 大引进VCR采矿法,其中包括立式砂仓胶结充填 技术。凡口铅锌矿的立式砂仓胶结充填技术较好地 实现了充填自动化控制,是我国充填技术成熟的标 志之一。在消化了立式砂仓胶结充填技术、参考国 内外进路式采矿法的经验的基础之上,云锡老厂 l4撑—5矿体项目采用了“上向水平分层进路式胶 结充填采矿法”。该采矿方法的要点是手持式凿岩 机凿浅孔、铲运机出矿、二步骤进路回采、一步骤 胶结充填、二步骤水砂充填并胶结铺面。该项目在 1989年应用建成,取得了损失率仅6.75%、贫化 率仅3.66%的良好效果。 2.2.2 白银有色金属公司小铁山矿 1994年,白银有色金属公司小铁山矿从瑞典 博立登公司引进的“上向巷道式尾砂胶结充填采 矿法”应用成功 J。小铁山矿的矿体为急倾斜薄 矿体,矿体品位高、稳固性差。该矿从1964— 16 置。采掘设备全部为进口无轨设备。凿岩采用液压 凿岩台车,出矿采用铲运机,同时还配备了锚杆台 车、砼喷射车、砼运输车、装药车、撬毛车、服务 车等。小铁山矿采用“上向巷道式尾砂胶结充填 采矿法”后,损失率、贫化率明显降低,企业很 快从长期亏损变为盈利。 2.3创新应用期 1995年至今。这个时期无轨采矿设备、充填 管道输送已经国内矿山熟练应用,同时,膏体充填 技术(高水充填材料)进人工业化应用,水压支 柱控顶技术在破碎矿体开采中应用成功。在掌握了 这些技术的基础之上,国内对进路式采矿法进行了 创新,标志性的项目主要有焦家金矿的“进路式 高水固结充填采矿法”、三山岛金矿的“上盘进路 下盘分层联合采矿法”、黄金洞金矿的“水压支柱 控顶上向进路式充填采矿法”等。 2.3.1焦家金矿 1995年,焦家金矿的“进路式高水固结充填 采矿法”取得成功 J。该采矿方法的核心是用高 水固结材料替代水砂胶结充填中的水泥。用高水固 结材料制备的充填料具有固水能力强、速凝早、后 期强度稳定、悬浮性和可靠性良好的优点。采用高 水固结材料后,相比水砂胶结充填具有明显的 优势: 1)充填料浆不需要脱水,避免了脱水带的细 泥对矿井的污染,改善了井下作业环境。 2)充填料浆速凝早强,养护时间短,可迅速 开采相邻进路,减少了作业循环时间,从而提高了 生产能力。 3)高水固结充填材料相比水泥成本低。 2.3.2三山岛金矿 2009年三山岛金矿的“上盘进路下盘分层联 合采矿法”应用成功 。三山岛金矿新立矿区投 产时,设计采用脉内点柱式上向水平分层充填采矿 法。在生产实践中发现靠近上盘顶板的矿体品位相 对较高、矿岩稳固性降低,按原设计采矿方法进行 生产时经常造成塌方,给安全生产带来威胁,有时 钟 良进路式采矿法的应用前景 甚至是不得不损失一部分矿石。三山岛金矿经过认 真的分析和讨论,创新采用了“上盘进路下盘分 层联合采矿法”,改善了采场安全状况,减少了矿 石损失,提高了综合经济效益。另外,三山岛金矿 还在海下采矿中成功应用了“垂直高进路充填采 矿法”[ 。 2.3.3湖南黄金洞金矿 2011年,湖南黄金洞金矿的“水压支柱控顶 上向进路充填采矿法”工业试验取得了成功 J。 该采矿方法在厚大破碎矿体中,应用SYZ型水压 支柱系统对回采进路进行支护。水压支柱可重复利 用,大大节省了支护成本。水压支柱的安设、回收 可遥控,安全保障性高。 3进路式采矿法存在的问题与解决办法 进路式采矿法是用掘进巷道的方式来回采矿 体,具有采场暴露面积小、进路采场布置灵活,可 回采破碎矿体、形态复杂多变的矿体。同时,进路 式采矿法也存在生产能力小、作业环节多、成本高 等问题,这在一定程度上了进路式采矿法的进 一步推广应用。随着采矿设备、支护技术、充填技 术和采矿工艺的进步,也产生了一些解决进路式采 矿法原有问题的可能。 3.1生产能力小 正是因为进路式采矿法是用掘进巷道的方式来 回采矿体,所以其生产能力在一定程度上受到了 。 近年来,为提高进路式采矿法的生产能力,矿 山工程师也主要在两个方面进行了有益的探索。一 方面是采用全套无轨设备,凿岩采用掘进台车、出 矿采用铲运机。另一方面是优化采场布置,采用盘 区布置方式,为每台凿岩台车、出矿铲运机提供尽 量多的作业面。通过配置先进设备和优化采场布 置,进路式采矿法的生产能力有了明显的提高。 3.2作业环节多 在每条回采进路中,每一个进路进尺都要经历 凿岩、装药、爆破、通风、出矿这四个环节形成一 个完整的作业循环。一个作业循环进尺一般在2.5 m左右,其出矿量一般在200 t左右。 此外,每条进路回采完毕之后,都需要对进路 予以充填。充填料一般都存在一定的沉缩率,为了 保证进路中的充填体达到符合要求的接顶率,一般 都需要对进路作两次充填。 近年来,膏体充填在矿山得到了工业化的应 用。膏体充填料在采场中不需脱水,并具有速凝迅 速、早期强度高的特点,这也大大节省了回采进路 的周转时间。 3.3支护成本高 在进路式采矿法的工艺中,人员、设备都直接 在采场进路中作业,不仅要求进路整体稳定,而且 任何零星的落石都将威胁到作业人员的安全。目前 普遍的作法是整体上用长锚索支护,在每个分层又 补充增加锚杆支护,这造成了进路式采矿法的支护 成本较高。 近年来,遥控铲运机在有的矿山进行矿柱回采 时得到了成功的应用,我们可以探索将遥控铲运机 应用到进路式采矿法的出矿作业中。采用遥控铲运 机之后,作业人员距作业面可以保持一定的距离, 这样就可以允许作业面有零星的落石,从而就可以 适当降低作业面的支护要求,达到节省支护成本的 目的。另外,水压支柱也在个别矿山得到了成功的 应用,因水压支柱的安设、回收可以实现遥控操 作,安全保障性较高,水压支柱可以重复利用,可 大大节省支护成本。 3.4充填成本高 充填是进路式采矿法中必不可少的一个环节, 是影响安全的关键环节之一。充填材料一般由惰性 材料、胶凝材料和添加材料三部分组成。惰性材料 一般就地取材选择尾矿。胶凝材料一般采用水泥。 添加材料一般为为絮凝剂、速凝剂、减水剂等。 在充填成本中占比大的为胶凝材料水泥。多年 来,工程技术人员致力于添加材料的研究,力图通 过添加剂来减少胶凝材料水泥在充填料浆脱水时被 带溢出,在保证充填体同样强度的前提下减少水泥 的用量,从而降低充填成本。如膏体充填。 有条件的矿山(焦家金矿)还因地制宜地研 制出高水固结材料,作为胶凝材料和添加材料,大 大降低了充填成本。 4进路式采矿法的应用前景 进路式采矿法一般应用在贵金属矿山、高品位 矿山,随着高效率的无轨凿岩、出矿设备的应用, 充填技术的进步,进路式采矿法的应用范围正在逐 步扩大,呈现出更大的应用前景。 4.1露天地下联合开采 随着开采业的发展,原来采用露天开采的矿山 需要转人地下开采。在露天开采转入地下开采的过 程中,为了避免生产能力出现较大的波动,往往需 1 7 2014年4月 云南冶金 YUNNAN ME IIAI工URGY Apr.2014 第43卷第2期(总第245期) Vd.43.No.2(Sum245) 要采用露天地下联合开采,其地下开采中必须保证 不对上部露天开采形成威胁,进路式采矿法就成为 了露天地下联合开采中地下开采的采矿方法的必然 选择。 也会产生不错的经济效益。建议设备厂家向建筑行 业学习,研制出成套小型充填制备站,为在小矿山 使用胶结充填技术创造条件。在原来采用分层崩落 法的小型矿山推广进路式采矿法,将为国家节省大 量木材、减少尾矿在地表的堆存或排放,产生良好 的经济效益。 4.2分层充填采矿法中局部矿体破碎的区域 分层充填采矿法在我国已经得到了广泛的应 用,当采场中局部出现矿岩稳固性降低,继续采用 分层充填法开采安全受到威胁时,选择进路式采矿 5结语 法。可以使开采的安全性得到有效改善。 4.3点柱式分层充填法中替代点柱 点柱式分层充填采矿法在我国有色金属矿山中 已经得到了广泛的应用,取得了良好的效果。该采 矿方法的不足之处有两点,一是在采场中留永久点 柱造成损失率相对较大,二是采场暴露面积较大造 成支护成本较大。针对点柱式分层充填采矿法的优 点和不足。设想将该采矿法的采场内采用进路式开 采,间隔进路全胶结充填,就有可能不留永久点 柱,同时还可以减少采场支护工程量,降低支护成 本。充填作业只是在半数的进路中,由原来的水砂 充填加胶结铺面变成全胶结充填。充填成本中,只 需在原有适当增加水泥材料费。采用点柱分层充填 采矿法的矿体一般都为中等稳固以上,优化为进路 式开采后,原则上不必像在不稳固矿体中采用进路 式采矿法那样每个分层充填时都要进行充填接顶。 点柱式分层充填采矿法一般还在采场之间留有 永久间柱。按上述设想,优化为进路式回采后,在 紧邻间柱两侧的进路采用全胶结充填,即使是 “三下开采”的情况,也可以在全部矿房开采完毕 后,用进路式采矿法,对原来的永久间柱进行 开采。 通过优化,可以将点柱式分层充填采矿法中的 矿柱损失降低为零。 4.4尾矿库容量受跟的矿山 国家和大众对环境的要求越来越高,现在尾矿 库的设计和建设呈现出了输送距离越来越远、建设 标准越来越高的趋势。选择进路式采矿法,可以将 30%一50%的尾矿“堆存”到井下采空区中去, 减少地表尾矿库库容要求。 4.5原来采用分层崩落法的矿山 在边远地区的矿山中,有相当数量的矿山、特 别是小矿山采用分层崩落法进行开采,消耗大量的 木材。随着国家对砍伐的加强,木材价格呈现 出明显的上涨的趋势。在原来采用分层崩落法的矿 山采用进路式采矿法,不仅可以节省大量的木材, 】8 1)进路式采矿法采场布置灵活、回采率高、 贫化率低,是矿石价值高、矿岩稳固性低、矿体变 化复杂的矿体的首选采矿方法。该采矿方法在有色 金属、黄金矿山已经得到了较为广泛的应用,工艺 技术成熟。 2)高效率的无轨设备在国内的应用得到了普 及,为进路式采矿法扩大应用范围提供了可能性。 3)充填技术在国内的应用得到了普及,全尾 砂充填、膏体(高水固结)充填技术使充填成本 得到了一定程度的降低,为进路式采矿法扩大应用 范围提供了有利条件。 4)国内矿山中,已经出现了将进路式采矿法 与分层充填法相结合,优势互补的实例,取得了良 好的效果。 5)在原来采用点柱式分层充填法的矿山中采 用进路式开采,可以不留点柱,通过对间柱两侧的 进路采用全胶结充填,使间柱在矿房开采结束后可 以得到开采,从而可以将点柱式分层充填采矿法中 的矿柱损失降低为零。同时,在作业空间由分层缩 小至进路后,可以降低采场支护成本,可部分弥补 提高胶结充填比例而增加的充填成本中的水泥材 料费。 6)在小型矿山,特别是原来采用分层崩落法 的矿山采用进路式采矿方法,可节省大量木材,产 生不错的经济效益。建议国内设备厂家,抓住商机 开发出小型成套充填制备站。 7)进路式采矿法必须进行充填,充填将30% ~50%的尾矿“堆存”到井下采空区中去,减少 地表尾矿库库容要求。进路式采矿法必然对减少矿 山开采对环境破坏、建设绿色矿山起到积极的正面 作用。 参考文献: [1]吉兆宁,黄光柱.进路式采矿法在我国的应用现状[J].矿 冶,2000(3):5-8. 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