印度Malanjhkhand铜矿露天转地下采矿方法研究

郑建明，任凤玉，刘旭东

（1.中国钢研科技集团吉林工程技术有限公司，吉林 长春130022；2.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳110819）

Malanjkhand铜矿是印度最大的铜矿床，资源储量约2亿6792万t，矿石地质品位0.97%，位于印度中央邦巴拉卡德镇东北90km处，地处平均海拔575m的高原，距离矿体最近的河流为距离2km左右的班加河，西北流向。

矿区位于中印度前寒武纪地带的南部区域，地质构造由前寒武纪基底杂岩组成，主要包括花岗岩类岩石和基岩岩脉，以及少量变质沉积岩。基底杂岩主要成分为花岗岩、石英二长岩、花岗闪长岩和石英闪长岩，粗到中等颗粒，局部片麻节理构造。

矿区中部花岗岩中有一倾角60°～70°的大型石英岩脉（长2600m，宽60m，深600m），倾向90°，此岩脉反映了早期的地质构造活动，后期的横断层造成了岩脉的断裂和位移。邻近岩脉，花岗岩蚀变为粉红色的长石，矿化局限于岩脉和蚀变花岗岩。

矿体平均倾角60°，厚度130～250m，平均190m。露天开采底板标高为＋340m。

露天转地下后，矿山拟定生产规模为500万t／a，选择适合的采矿方法是实现此规模的关键。

1 采矿方法选择

根据矿体赋存情况及矿山实际情况，充填采矿法不适用，而且生产能力较小的采矿方法也不适宜，推荐VCR法、阶段强制崩落法和无底柱分段崩落法。现对三种方法进行技术比较。

1）VCR法

适用条件：适用厚大矿体，原则上要求矿体和围岩均稳固。

VCR法主要特点有[1]：①垂直平行深孔，自上而下分层崩矿，结构比较简单；②采用大直径深孔；③劳动生产率高。

主要缺点：①每次崩矿量较少；②装药工艺复杂，辅助作业时间长；③炮孔装药利用率低；④凿岩难度较大；⑤开拓采准费用高。

2）阶段强制崩落法

适用条件：矿体厚大；急倾斜矿体，上盘围岩稳固性好；矿石须中等稳固；矿石价值不高，不应含有较大的岩石夹层；地表允许陷落。

主要优点：①采准工程量小；②劳动生产率高；③采矿成本低。

主要缺点：①生产技术与放矿管理要求严格；②大块产出率高；③矿石损失贫化大。

3）无底柱分段崩落法

适用条件：地表允许陷落，矿石中等稳固以上，急倾斜或缓倾斜厚大矿体，需剔除矿石中夹石成分或分级出矿时，采用该法最为有利。

主要优点：①安全性好；②采场结构简单，回采工艺简单，容易标准化；③机械化程度高；④由于崩矿与出矿以每个步距为最先回采单元，当地质条件合适时，有可能剔除夹石和进行分级出矿。

主要缺点：①回采巷道通风困难；②采场结构与放矿方式不当时，矿石损失贫化较大。

综合以上三种采矿方法的适用条件，结合Malanjkhand铜矿的赋存特征，阶段强制崩落法不适用；考虑到VCR一次崩矿量较小，垂直平行炮孔钻凿难度较大，推荐采用无底柱分段崩落法。采用无底柱分段崩落法，井下废石可充填露天采坑，既解决了废石地表堆存问题，又可以充当崩落法覆盖岩层，更有利于井下放矿[2]。

2 采场结构参数确定

一般情况下，无底柱分段崩落法设计中段高度60m，分段高度15m，进路间距12m。针对Malanjkhand铜矿规模较大，矿体厚大，同时矿石为有色铜矿，为此，提出低贫损高生产能力的开采目标，需对无底柱采矿崩落采矿法的参数结构进行优化设计。

无底柱分段崩落法影响放矿的采场结构参数主要是分段高度、崩矿步距和进路间距[3]，同时为获得较低的损失贫化，回收进路的断面尺寸是影响因素之一[4]。当前应用无底柱分段崩落法的矿上正向增大分段高度和进路间距的方向发展[3]，印度Malanjkhand铜矿通过优化研究，确定分段高度为20m。

式中：H—分段高度，20m；b—进路宽度；μ—系数；α，β—垂直进路方向散体流动参数。

端部放矿时，垂直进路方向的散体流动参数为：α＝1.3221，β＝0.5387，当进路宽度为4m时，可得

进路间距根据下式确定：

当采用低贫化放矿时，μ取0.1～06，此时进路间距合理取值为19.2～21.2，即19～21。

由于进路间距的增大，矿石脊部残留体增大，为此需对回收进路进行优化设计，主要是进路宽度，通过兑3m×3m，4m×3m，5m×3m，6m×3m断面进行放矿试验研究，6m×3m断面更有利于控制矿石的损失贫化，因此确定进路断面尺寸为6m×3m。

试验表明，合理的崩矿步距是使顶面与端部正面的废石同时到达矿口，基于此，确定崩矿步距为3.5m。

3 结论

1）通过采场参数优化，降低了采切工程量，提高了采场生产能力，每爆破一次崩落的矿石量为3597t，年需推进距离4866m，而矿山每一分段有效长度为11000m，矿山一个分段即可满足500万t／a的生产规模。

2）无底柱分段崩落法中，采场结构参数（包括进路断面尺寸）与放矿方式密切配合，可实现低贫损开采目标。

3）矿山优化后的采场结构参数为分段高度20m，进路间距20m，崩矿步距3.5m，进路断面6m×3m。

[1]王建春，赵昊坤，郭忠林.VCR采矿法研究及应用现状[J].矿业工程，2010，8（2）：15－17.

[2]王玉斌.草楼铁矿首采区采矿方法综合评价[J].金属矿山，2007（5）：32－34.

[3]任凤玉，韩志勇，王文杰.北洺河铁矿采场结构参数的确定方法[J].中国矿业，2006，15（3）：44－47.

[4]郑建明.弓长岭井下矿大断面结构参数应用研究[J].有色矿冶，2004，20（3）：9－11.