第4章 采矿 第四章采矿 4. 1矿山现状 矿山于1994年10月以探建结合方式共完成坑探工程1504m，其中在1号勘探线矿体下盘掘有净直径Φ4.0m竖井一条，下掘到500m水平，井深407m，混凝土支护，井筒中心坐标：X=5351150,Y=29450985,井口标高Z=902m,在500m 水平已掘石门250m，沿脉、穿脉共900m 1997年底，地方有关部门以小规模开采方式在2 号勘探线矿体上盘掘有净直径Φ4.0m竖井，下掘到750m水平，井深185m，混凝土支护，井筒中心坐标：X=5351075,Y=29451560,井口标高Z=933m, 在9号勘探线矿体上盘掘有1.2×2.4m竖井，下掘到800m水平，井深115m，井筒中心坐标：X=5351315,Y=29451505,井口标高Z=915m,在800m水平掘石门390m 2022年开始建设至今已形成4000t/d采、选规模的大型有色矿山主井井筒中心坐标：X=5351149.78,Y=29450980.10,井口标高Z=902.00m；副井井筒中心坐标：X=5351160.00,Y=29451066.00,井口标高Z=902.00m；北风井井筒中心坐标：X=5351313.00,Y=29451504.28,井口标高Z=913.37m；南风井井筒中心坐标：X=5351074.88,Y=29451559.97,井口标高Z=932.54m；斜坡道中心坐标：X=5350776.00,Y=29451030.80,井口标高Z=869.90m。
4. 2 开采范围 4.2.1 开采方式及开采范围 4.2.1.1开采方式 主要开采对象为650m以上矿体，目前矿山650m、700m、750m中段均已施工，故设计仍采用地下开采 4.2.1.2开采范围 阿舍勒铜矿主要矿体为Ⅰ号矿体，Ⅰ号矿体铜金属量占该矿床铜金属量的97.43%，650m水平以上Ⅰ号矿体(122b+333级)储量为298.417万t,本次设计依据委托书要求650m水平以上Ⅰ号矿体为开采范围 4.2.2开采顺序 根据650m以上Ⅰ号矿体矿体赋存状态，矿体走向短、埋藏深和储量大的特点以及开采要求，回采顺序是由下而上的回采顺序 4.2.3 首采地段的确定 确定首采地段的原则是：前期尽量回采厚度大、品位高的矿体，已提高矿山初期经济效益，加快投资偿还，同时还要考虑由下而上的回采顺序等，可行性研究报告中对首采地段进行了选择和比较，推荐的首采地段为700m中段（700～750m）本次设计对各中段的储量、品位及围岩条件进行了进一步的分析和比较，本设计选择的首采地段为700m中段（700～750m） 4. 3 开采方法 4.3.1开采技术条件 4.3.1.1矿体特征 Ⅰ矿体是本矿床的主要工业矿体，分布于18～17勘探线之间，总体呈南北向展布，为半隐状～隐状矿体，距地表埋深18～930m，地表有铁帽覆盖，最大垂深900m，矿体走向近南北向，走向投影长853m，倾向长 1260m，控制长700m，中段矿体走向长300～500m。
矿体东翼倒转，倾向东，倾角55°～75°，平均厚45m；西翼（正常翼）倾向东，倾角45°～55°，平均厚20m回转端部位矿体厚度明显膨大，最厚达80m矿体由南向北呈波状倾伏，倾伏角45°～65°，沿走向矿体南北两端呈收敛、变薄、尖灭趋势；沿倾向自矿体回转端向两翼自下而上厚度逐渐变薄、尖灭矿体形态严格受构造控制，横断面呈“鱼钩”状，水平断面呈“镰刀”状 4.3.1.2矿床工程地质特征 矿区内褶皱、断裂构造发育按工程地质岩组划分，本矿床主要是整体矿块岩组和层状岩组整体矿块岩组（块状矿石、玄武岩类、英安岩类、石英岩类），主要分布于向斜核部，构成矿体正常翼的直接顶板和倒转翼底板该类岩组RQD值为50.16～79.56%，岩体完整性好，岩体质量属优～中等，岩体稳定性、工程地质条件好层状岩组（凝灰岩、稠密浸染状和稀疏浸染矿石），主要构成矿体正常翼底板和局部构成倒转翼的顶、底板凝灰岩为Ⅰ矿体分布最广的岩石大部分为矿体围岩，与矿体呈整合接触，该类岩组RQD值统计，大于50%的占65%，岩体较完整，大部分岩体质量由一般到良好，岩体稳定性中等，工程地质虽然较差，但由于区内地下水不丰富，因此对矿体开采不具重大影响，加之在矿体倒转翼上盘自上而下有一层厚2～32m不等的硫铁矿石与矿体直接接触，稳定性较好。
影响矿体围岩稳固性的因素主要为散体结构和破碎结构岩组，其次为风化裂隙带和裂隙发育密集带，构成该两岩组的岩石，抗压强度小于1Mpa，RQD值平均在4.75～7%之间，属工程地质条件极差的岩石，是造成矿床开采中易发生坍塌冒顶现象，主要分布于矿体倒转翼上盘1、4、5勘探线之间切穿矿体倒转翼矿头和上部围岩，从1、4、5勘 探线看，在800m水平以上有插入矿体，800m水平以下逐渐远离矿体，到 700m水平已远离矿体在30m以上 从500m水平坑探巷道揭露的围岩主要为层状结构的凝灰岩和块状结构的英安斑岩类，矿体围岩的单轴抗压强度均小于60Mpa,属坚硬岩石，在掘进中未出现大规模不良工程问题，仅局部出现小规模的冒顶、掉块 现象矿岩物理力学性质见表4-1 表4-1 矿岩物理力学性质表 4.3.1.3水文地质条件 水文地质条件简单矿体、围岩均含风化裂隙水和断裂构造裂隙潜水，但岩石透水性和富水性均差，地表水系对矿床开采影响不大 4.3.1.4高硫矿床对开采的影响 该矿床的矿石含硫高达32%以上，局部地段高达40%左右，开采中是否有自然发火和结块可能性，必须进行必要的试验才能确定。
综上所述，矿体虽然严格受构造控制，褶皱、断裂发育，但矿体核部，即正常翼上盘和倒转翼下盘为块状岩组，岩体整体性、稳定性好；正常翼下盘和倒转翼上盘为层状岩组，岩体较完整，稳定性中等，围岩与矿体呈整合接触，加之倒转翼矿体直接顶板有厚度不等的硫铁矿石，稳定性较好但在倒转翼顶部围岩中和矿头局部有破碎带存在，对开采不利水文地质条件简单，地表允许崩落 4.3.2采矿方法 中国有色工程设计研究总院（原北京有色冶金设计总院）和乌鲁木齐有色冶金设计研究院于2022年6月，共同编制完成了“新疆阿舍勒铜矿可行性研究报告”，规模为4000t/d，设计对崩落采矿法、充填采矿法进行了技术经济比较，采用充填采矿法在经济上具有明显的优越性，并且崩落采矿法还存在一些技术问题，最终设计推荐采用充填采矿法目前矿山已生产了两年，经过生产实践验证650m以上矿体，采用分段空场嗣后充填采矿法是合理的本次设计仍推荐采用分段空场嗣后充填采矿法 对650m以上矿体，上盘直接顶板硫铁矿较薄或无硫铁矿，围岩稳固性较差，设计采用分段空场嗣后充填采矿法，采场高度50m700m以上局部矿体的直接顶板为糜棱岩，待矿岩揭露后，如顶板稳定性较差，则根据实际情况可将该区段的采矿方法改为分段充填采矿法。
4.3.3 回采工艺 4.3.3.1矿块布置 当矿体厚度大于20m时，矿块垂直走向布置，宽20m,分矿房、矿柱，宽各10m,长为矿体厚，当矿体厚度小于20m时，矿块沿走向布置，长60m 矿房45m,矿柱15m.采场高50m，分3个分段，分段高为16m和17m ,采矿方法见图C060CK-13 4.3.3.2采准切割 采准工程有分段巷道、分段凿岩巷道、出矿穿脉、出矿进路、上盘回风穿脉；切割工程有切割天井和切割槽分段巷道布置在下盘脉外，通过采区斜坡道与上下中段连通，从分段巷道向矿体上盘掘分段凿岩巷道中段出矿水平的出矿穿脉与上盘回风巷掘通，在穿脉出矿巷道中每隔10m以45°角向回采采场掘出矿进路采场为平底结构，不留顶、底柱采切比为101.36m3/kt 回采分两步进行，第一步回采矿房，第二步回采矿柱 为避免爆破影响相邻采场的稳定性，采用隔3采1的方式用YGZ-90中深孔凿岩机在分段凿岩巷道内凿上向凿扇形炮孔，排距为1.5m，孔底距为1.5～2m，钻孔直径Φ70mm采用BQF-100装药器装药,炸药为粒状铵油炸药，非电导爆系统起爆每次爆2～3排孔，可以多分段侧向崩矿，爆破后形成梯段工作面。
爆下的矿石用已有的铲运机(斗容6立码)集中在采场底部出矿，最后用遥控形式清理采场残矿 新鲜风流由中段石门进入装矿巷道冲洗工作面，或经采准斜坡道进入分段凿岩工作面，污风由采空区经上中段回风道到风井排出地表 4.3.3.4充填 待50m段高矿房矿石全部出完后，集中一次用戈壁积料胶结充填待两边矿房采完并用戈壁积料胶结充填好后，矿柱用矿房回采的方式进行回采出矿，充填则用戈壁积料加少量尾砂非胶结充填，仅在底柱6m和顶柱4m用戈壁积料胶结充填沿走向布置的采场，先采15m宽的矿柱，用戈壁积料胶结充填，后采45m长的矿房，采用非胶结充填，顶、底柱部分用胶结充填，充填高度同上 4.3.4主要设备选型及计算 4.3.4.1凿岩设备 中深孔凿岩机：选用YGZ-90钻机（配TJ25园盘钻架）钻机效率30m/台班，按1.5～2m孔底距和1.5m孔排距的布孔网度，1000t/d规模计日需钻孔进尺235，共需8个台班设计选用4台YGZ-90钻机，其中3台工作，1台备用 考虑到矿山已有设备情况，设计选用国产CY3.5G柴油铲运机出矿，1000t/d产量，按铲运机效率500t/台班计，供需2个台班。
设计选用1台工作，1台备用 设计尽量利用已有开拓系统，不新增矿石溜井，铲运机出矿距离较远，故需用坑内卡车运往溜井设计选用国产DKC-12型载重12t的井下自卸汽车汽车效率按500t/台班计，选用1台工作，1台备用 4.3.4.3掘进设备 掘进工作凿岩采用7655凿岩机打水平孔，采用YSP-45凿岩机打上向孔按生产期采掘比127.56m3/kt计,全矿共需 10台，其中7655型6台,工作3台，备用3台；YSP-45型4 台，工作2台，备用2台 掘进出碴采用国产WJ-2型柴油铲运机（斗容2m3）,主要用于开拓、探矿、采准、切割等工作，共需WJ-2型柴油铲运机3台，其中工作2台，备用1台 4.3.4.4运输废石的柴油卡车 本次设计废石由斜坡道运出地表根据计算日产废石120t，设计选用国产JZC-10型载重10t的井下自卸汽车在掘进工作面铲运机将废石直接装卡车，卡车沿斜坡道运输到地表废石堆场计算柴油卡车数为：卡车斗容4m3, 载重10t总废石量120t/d 按平装每次载重量： q=4×1.633=7.84（t/车），取7 t/车； 运行速度按5km/h计，即1.39m/s； 平均运距1100m，则： 单程t1=1100÷1.39=791（s）=13.2（min）； 装车时间t2=3（min）； 卸矿时间t3=2（min）； 其它时间t4=2（min）； 则一个循环的总时间： t=2 t1＋t2＋t3＋t4=33.4（min）； 每班循环数（按5h）： n=5×60÷33.4=9.0（次）； 则每班产量： Q=9.0×7=63（t）； 所以。