有色金属矿床赋存条件多变,不少矿床岩体破碎不稳固,或存在高地应力和地下水等不利因素,其开采技术条件复杂,采矿难度大,往往导致采矿效率低下、安全保障程度低、资源浪费严重、开采成本高。
针对我国有色矿床复杂的开采技术条件,近年来通过产学研相结合,在复杂难采矿床开采技术方面取得了很大进展。
(1) 破碎难采矿体采矿技术。破碎难采矿体在我国有色矿山占据较大比重,针对这种矿体类型的采矿技术一直是相关矿山重点研究解决的问题,取得了多项成果。
结合丰山铜矿东部破碎难采矿体开采条件,研究开发出非均质矿体矿块崩落采矿技术。采用的分区拉底工艺,抑制了夹石的混入和无效放出;采用小断面超前光面爆破新工艺,以及喷、浇、锚网与壁后注浆联合支护新技术,构成整体承载结构,有效解决了极其破碎岩层中的巷道掘进与支护问题。该技术在岩石非均质、形态复杂、夹石比例大的破碎矿体中成功使用矿块崩落法,为解决丰山铜矿低品位复杂难采矿体的开采开辟了一条可行的途径。
针对上盘围岩破碎不稳固的中厚矿体条件,研究开发出台阶顶板水平分层充填采矿法。该采矿方法的采场沿矿体走向布置,长达100 m,宽为矿体的水平厚度。从下盘开始回采矿体,在上盘不稳固段留1. 0 m条状矿柱。下盘的采场顶板始终超高上盘采场顶板。采场充填时,上盘采场充填接顶,以利于维护上盘破碎围岩。下盘采场充填不接顶,留1. 0m左右的补偿空间,为高效回采提供条件。凿岩、出矿与支护均采用无轨设备,可以实现高效率采矿。
在铜绿山铜矿的不稳固矿体中成功地应用了上向分层分条充填采矿工艺。分层采场沿矿体走向分条布置,不划分矿房矿柱,以进路形式实行连续回采。采场宽度根据矿体厚度及采场顶板稳固程度进行调整。矿体中部采场采用胶结充填,靠近上下盘的采场采用水砂充填。在矿体中部掘进分层联络道,将每个分段划分为4个分层进行回采,其分层高3 m。分条采场宽度一般为3. 5~4. 0 m,在非胶结情况下为4. 5~5. 5 m。脉外斜坡道采准,铲运机出矿,采场生产能力大,生产成本低。
(2) 复杂条件下采矿工艺。我国有色金属矿山矿床的复杂条件类型包括:矿体形态、产状和地质条件复杂等类型,如矿体分支复合、多层矿带复合、大水矿床等类型;以及采空区、建构筑物和相关影响条件制约等类型。结合大红山铜矿缓倾斜中厚矿体采用联合出矿空场采矿,在铜绿山铜矿分支复合矿体采用分层进路充填采矿工艺,均取得了成功;针对铜坑锡矿、柿竹园多金属矿、厂坝铅锌矿和栾川钼矿的群空区条件下的矿柱回采,以及铜绿山铜矿由松散炉渣包裏的矿柱回采,在工艺和技术上取得创新,获得了很好的应用效果。
针对大红山铜矿缓倾斜中厚高温矿床的开采条件,研究开发振动助流电耙运搬联合出矿空场采矿法。采用中深孔爆力运搬工艺,通过侧向崩矿向中央抛掷集中, 应用振动助流技术扩大电耙受矿范围,大电耙清底和抛绳枪技术回收残矿。解决了该矿采矿工艺、采场安全及热害控制等一系列难题,为矿山达产提供了技术保证。
铜绿山铜矿在一次回采后留下大量条柱残矿,这些残矿柱受到一次采矿爆破的影响,其完整性受到破坏,均处于地压集中区,在承压过程中易遭受二次破坏;且矿柱受松散充填料包裹,其采矿条件极为恶劣。为此,研究开发上向梯段胶结充填采矿法。在较安全的小空间内作业,回采作业从拉底层开始自下而上分层进行,实行采一充一的循环作业工序。
为了有利于提高采场自撑能力,回采工作面以梯段方式推进。回采时先将超前落矿槽挑高,然后对落矿槽两侧底部进行扩采,使采空区形成一个近似拱形的梯形断面。扩采宽度视矿柱宽度而定,在保留两侧矿壁后,沿矿柱采场全宽扩采。
结合柿竹园多金属矿的大空区条件,研究采用高分段采矿工艺获得成功。该工艺在分段凿岩硐室中钻凿上向与下向平行孔,采用端部切槽侧向崩矿,大孔距、小抵抗线和梯段微差爆破。成功解决了大空区条件下矿体高效开采技术难题,在确保安全的前提下扩大了产能,克服了原采矿方法分段高度小、设备效率低、大块产出率高、通风困难和矿柱垮落等问题。
结合厂坝铅锌矿群采空区对矿体的破坏状况,采用分段凿岩连续崩矿的联合回采方案,很好地解决了群空区条件下复杂难采矿体的开采难题。该方案先通过爆破诱导崩落或强制崩落矿石后形成切槽,采用分段上向扇形中深孔挤压爆破崩矿,由底部结构承担主力出矿任务,及时崩落围岩控制采场地压。其主要优点是生产系统的可靠性好;具有平稳
和高效的采场生产能力;矿石损失、贫化指标易于控制;回采作业安全有保障。