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地下开采采矿方法选择

地下开采

第二节地下采矿方法的选择

三、采矿方法选择

对矿床地质条件进行深入调查研究,取得足够的有关数据,以及对开采 技术经济条件了解清楚之后,即可根据上面所讲的基本要求选择采矿方法。

采矿方法选择可分为三个步骤:采矿方法初选、技术经济分析、详细技 术经济计算与综合分析比较。

在采矿方法选择的实践中,常有两种情况,一是在初选几个方案之后, 经过初步技术经济分析,亦即在第二步骤中,即可断别优劣,选出最佳方 案;另一是当经过技术经济分析之后,尚有2~ 3个方案难分优劣,需进行第 三步的详细计算和比较,选出最优方案。

在选择采矿方法时,应注意下列事项:

(1)矿床地质资料的准确性与完整性,尤其是必须具备有关矿岩稳固性 和坚固性方面的资料。若因资料不足致使选择失误,可能导致大量矿石损失 和长期不能达产,造成重大经济损失。

(2)矿床地质条件比较复杂时,有必要在基建时期完成采矿方法工业性 实验,实验成功后才能最终选定采矿方法。

(3)采矿方法分析比较中,要注意到不同方法的影响所及的范围。例如 空场法与充填法,比较项目中不仅包括矿房回采,也要包括矿柱回采,有时 还要包括空区处理。

(4)采矿方法选择并不只是从现有的方法中选出一种较好的方法,有时 也需要结合矿床条件和要求,创造性地应用现有采矿方法的工艺与结构知 识,提出更为符合要求的新采矿方法。

(一)采矿方法初选

根据上述条件和要求,首先就技术可能性提出一些采矿方法方案;其次 是根据各方案的主要优缺点,淘汰掉具有明显缺点的方案,从而提出不具有 明显缺点的、技术上可行的采矿方法方案。

方法初选很重要。实践中常常根据初选方案中的某些缺点,提出修改和 创新,形成更为合理的新方案。在初选中要多下功夫,特别是矿床地质条件 复杂时,应广泛调查研究,以免遗漏最佳方案。

(二)采矿方法的技术经济分析

对初选的(一般不超过3~5个)每个方案,要确定它的主要结构参数、 采准切割布置和回采工艺,选择具有代表性的矿块,绘制采矿方法方案的标 准图,计算或用类比法选出各方案的下列技术经济指标,并据此进行分析比

较,从中选优:

(1)矿块工人劳动生产率;

(2)采准切割工作量和时间;

(3)矿块生产能力;

(4)主要材料(坑木和炸药等)的消耗量;

(5)矿石的损失率和贫化率;

(6)采出矿石的直接成本。

这些指标一般不作详细计算,而是根据采矿方法的构成要求,参照类似 条件矿山的实际指标选取。

除了分析对比这些指标外,还应充分考虑到方案的安全程度、劳动条 件、工艺过程的复杂程度等问题。有时还得注意与采矿方法有关的基建工程 量、基建投资和基建时间(例如用胶结充填法或水砂充填法时)。

在分析对比上述各项指标时,往往出现对同一个方案来讲,这些指标不 全都优越,而是有的好,有的差。在这种情况下,就要看这些指标相差的大 小,以及在矿山具体条件下,以哪些指标为主来确定方案,分清主次,有所 侧重。例如,对开采富矿和国家特别需要的稀缺金属矿石,应选取回采率高 和贫化率低的采矿方法。特别是围岩含有害成分或矿石品位较低时,贫化指 标更显得重要。如果是贫矿,赋存量又大,就应该考虑选用高效率和低成本 的采矿方法。总之,要根据具体情况作具体分析,抓住主要矛盾来解决问 题。

在大多数情况下,经过这样的技术经济分析,就可以确定采用哪个采矿 方法方案。仅在少数情况下,才需要作综合分析比较来确定最优方案。

(三)采矿方法的综合分析比较

经过上述分析比较还不能判定优劣时,则对优劣难分的2 ~ 3个采矿方法 方案进行详细的技术经济计算,计算出有关指标。根据这些指标再进行综合 分析比较,最后选出最优方案。

综合分析比较所用的指标和指标的计算方法以及综合分析比较方法等内 容,参看有关《矿山企业设计原理》的专门著作。

例如某铜铁矿床,走向长350m,倾角60。~70。,平均厚度50m。矿体 连续性好,形状比较规整,地质构造简单。矿石为含铜磁铁矿,致密坚硬,f =8~10,属中等稳固。上盘为大理岩,不够稳固,f = 7~9,岩溶发育;下 盘为矽卡岩化斜长岩及花岗闪长斑岩,因受风化,稳固性差。矿石品位较 高,平均含铜1.73%,平均含铁32%。矿山设计年产矿石量43万t。地表允 许陷落。

1.方法初选

根据上述矿床开采技术条件,初步选出可用的采矿方法。

由于围岩稳固性差,因此,空场法是不适用的。根据矿石价值、围岩与 矿石稳固性和矿床规模等条件,可用上向水平分层充填采矿法。

根据矿石中等稳固、围岩稳固性差、矿体倾角和厚度大,以及地表允许 陷落等条件,可以使用崩落法类的分段崩落法和阶段强制崩落法。分段崩落 法中,有底柱的采准切割工作量大,底部结构复杂,矿石损失量大;无底柱 方法结构与回采工艺简单、安全、机械化程度高,按设计条件分析,矿石损 失贫化有可能小于有底柱方法。无底柱方法的通风条件较差,但在完善通风 系统和加强通风的情况下,该缺点是可以克服的。据此,删除有底柱分段崩 落法。至于阶段强制崩落法,矿石损失贫化更大,灵活性也不如无底柱分段 崩落法,特别是考虑到矿石品位较高,故不宜采用。

由此可见,该矿床可用的采矿方法有:

(1)无底柱分段崩落法。

(2)上向水平分层充填法。根据矿柱回采方法的不同,该法又分为两个 方案。

具体方案如下:

第一方案,无底柱分段崩落法。分段高10m,回采巷道间距10m,垂直 走向布置。采用CZZ-700凿岩台车凿岩,ZYQ-14装运机出矿。

第二方案,分为矿房和矿柱,矿房宽10m,矿柱宽5m,矿房用上向水平 分层尾砂充填法回采,矿柱用留矿法回采,事后一次胶结充填。先采矿房后 采矿柱。采用YSP-45凿岩机凿岩,ZYQ-14装运机出矿。

第三方案,矿房宽10m,用上向水平分层尾砂充填法回采,靠矿柱边砌 隔离墙。矿柱宽5m,用无底柱分段崩落法回采。采用YG-80中深孔凿岩机 凿岩,ZYQ-14装运机出矿。

2.技术经济分析

根据矿块的生产能力、采准工程量、矿石的损失率和贫化率、劳动生产 率等指标进行分析。三个方案的主要技术经济指标比较如下表。

不同采矿方法技术经济指标分析比较

指标名称

第一方案

第二方案

第三方案

1.矿块生产能力/ (t/d)

350-400

120 160

200 250

其中:矿房

150 200

150 200

矿柱

70-80

300 350

2.采准工作量/ (m/kt)

15

10

10

3.矿石损失率/%

18

6

9

4.矿石贫化率/%

20

6

9

5.全员劳动生产率/t (人

715

429

613

 

从上表得知,第二方案虽然矿石的损失率和贫化率较低,但矿块的生产 能力和全员劳动生产率都比其他两个方案低,并且胶结充填工艺复杂,又需 要建设两套充填系统,每年还要消耗大量的水泥,因此,这个方案予以删除。

与第三方案比较,第一方案的矿块生产能力大,劳动生产率高,回采工 艺简单,机械化程度高,但矿石损失率和贫化率高。故需进一步详细计算, 最后综合分析比较才能选定最终方案。

3.综合分析比较

对经过初步技术经济分析比较确定的第一与第三两个方案进行详细的技 术经济计算。根据设计条件计算出每个方案的生产能力、采准切割工程量、 矿石回采率、矿石贫化率、精矿产量、劳动生产率、基建投资、每吨矿石的 采选成本、盈利额等项,逐项分析对比,最后综合权衡结果,确定选择第三 方案,即矿房用上向水平分层尾砂充填法回采,矿柱用无底柱分段崩落法回 采的方案。

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