深部崩落法转充填采矿法试验研究.docx
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深部崩落法转充填采矿法试验研究
新疆阿希金矿
深部崩落法转充填采矿法试验研究
长沙矿山研究院
国家金属采矿工程技术研究中心
新疆阿希金矿
2009年1月
长沙矿山研究院
国家金属采矿工程技术研究中心
院长：
邓和平
主管副院长：
周爱民
国家采矿中心主任：
周爱民
科技发展部部长：
褚洪涛
国家采矿中心副主任：
宋嘉栋
项目负责人：
宋嘉栋
新疆阿希金矿
矿长：
郭金山
副矿长：
唐向阳
副矿长：
徐渊
生产部主任：
班东
项目负责人：
主要研究人员
长沙矿山研究院
国家金属采矿工程技术研究中心
宋嘉栋褚洪涛柳小胜林卫星
欧任泽姚中亮曾国强 刘晓亮
肖木恩邓代强周罗中周青德
张常青胡海波周荣玖刘淑英
新疆阿希金矿
唐向阳徐渊班东巴托尔
目录
1开采技术条件及开采现状1
1.1概述1
1.2矿区及矿床地质1
1.2.1矿区地质1
1.2.2矿床地质2
1.3矿区水文地质4
1.3.1自然地理4
1.3.2含水层4
1.3.3矿坑充水因素和涌水量5
1.4开采技术条件及资源储量5
1.4.1开采技术条件5
1.4.2保有资源储量6
1.5工程现状10
2国内外急倾斜中厚矿体开采现状13
2.1 无底柱分段崩落法13
2.2 分段空场嗣后充填采矿法15
2.3 上向分层充填采矿法22
2.4 下向分层进路充填采矿法27
2.5 结论30
3采矿方法选择31
3.1采矿方法选择的原则31
3.2初选采矿方法31
3.3粗糙模糊集理论终选采矿方法43
3.3.1数据获取及处理44
3.3.2重要度计算47
3.3.3隶属度计算47
3.3.4综合评价49
3.4结论49
4隔离层厚度研究51
4.1类似矿山隔离层留设简述52
4.2隔离层厚度计算53
4.2.1厚跨比法53
4.2.2荷载传递交汇线法54
4.2.3坍塌填塞法56
4.2.4结构力学简化梁法56
4.2.4普氏压力拱法计算结果58
4.2.5结论60
4.3隔离层加固方案62
5产量衔接与进度安排65
5结论69
1开采技术条件及开采现状
1.1概述
阿希金矿位于新疆维吾尔自治区伊宁县境内，矿区行政区划属伊宁县管辖。
地理坐标东径81°36ˊ30〞，北纬44°13ˊ45〞。
矿区在伊宁县城北偏东30km，公路距离62km，在伊宁市东北42km，公路距离64km，交通较为方便。
伊犁地区气候属北温带大陆性，总的特点是雨量较为充沛，夏季湿热，冬季寒冷。
矿区地处西天山博罗科努山系科古尔琴山脊南坡，琼阿希河和克希阿希河交汇处。
矿区地形切割强烈，沟谷发育，海拔高程1271-1700m，地形相对高差429m，为中低山地貌区，总体地势特点为北高南低，呈向南倾斜的斜坡地势。
矿区为地震多发区，地震烈度划分为7级预测区。
伊犁地区是一个多民族地区，人口约150万。
地区农业、畜牧业和工业较发达，矿产资源丰富，经济繁荣，供应充足。
1.2矿区及矿床地质
1.2.1矿区地质
阿希金矿矿区位于西天山科古琴山主脊南侧，大地构造属天山地槽褶皱系，总体构造线方向为北西西----南东东。
（1）地层
矿区内地层主要有下石炭统大哈拉军山组第五岩性和阿恰勒河组第一岩性段。
大哈拉军山组第五岩性段广泛分布于矿区，为一套中酸性火山岩构造，下部为中性火山碎屑岩，中部为中性熔岩，上部为中---中酸性碎屑岩及熔岩。
阿恰勒河组分布于矿区北部，主要由凝灰质岩屑砂岩、长石石英砂岩及岩屑砂岩组成。
岩层厚度一般40m左右，最厚大于150m。
阿恰勒河组与下伏的大哈拉军山组呈角度不整合接触，不整合面为阿恰勒河组最底部的砾岩。
砾石的主要成份为英安岩、安山岩、流纹岩，其次为石英岩。
（2）构造
矿区地质构造简单，阿恰勒河组为一向北北东倾斜的单斜构造，倾角10º～20º。
大哈拉军山组地层中断层较发育，以张性断裂为主，分为近南北向、近东西向和北西向三组。
矿区范围内仅见F2断层，为阿希金矿矿区①号矿体的控矿断层。
走向近南北，倾向东，倾角上陡下缓，近地表为80º左右，局部直立或反倾，深部一般在65º～70º。
断裂破碎带宽50m左右，延深360m。
（3）围岩蚀变
主要有黄铁绢英岩化、绿泥石化、碳酸盐化及硅化。
黄铁绢英岩化与成矿关系密切，局部地段形成工业矿体。
位于石英脉上盘的英安岩普遍蚀变较强，下盘蚀变轻微。
1.2.2矿床地质
阿希金矿属火山热液型金矿床。
在地质勘探期，矿区被分成北南两段先后分别进行探矿。
（1）矿体特征
北矿段共有八个矿体，即①、②、③、④、⑤、⑥、⑦和Ⅰd矿体，其中①、②、③、⑤号矿体为表内矿体，④、⑥、⑦矿体为表外矿体，Ⅰd矿体为产于下石炭统阿恰勒河组底部砾岩中的沉积型矿体。
南矿段共有①、②号两矿体，①号矿体为北矿段①号矿体向南的延续，与北①号矿体同属一个矿体。
除Ⅰd矿体外，各矿体均赋存于F2断裂带及其上盘的黄铁绢英岩化带中，北①、南①号矿体靠近F2断裂带的上盘，其它各矿体均位于北①、南①号矿体的上盘，并向上盘方向依次平行产出。
北①、南①号矿体为主要矿体，设计范围内其矿石量占总矿量的92.68%，金属量占92.79%，现将北①、南①号矿体特征简述如下:
北①号矿体分布于8-56线之间（表外矿向北延伸至64线），控制长480m，最大斜深425m，平均370m。
矿体沿走向64线以北尖灭，沿倾斜在8线、40线深部（1150m标高以下）虽未封闭，但已趋尖灭。
矿体总体走向NE10º，倾向SEE，倾角57º～86º，局部直立或反倾，具上陡下缓的特点。
矿体形态呈厚大似板状体，沿走向和倾向均具膨大、收缩现象，上盘分枝有北①-1矿体。
北①号矿体最大厚度35.06m，平均厚度16.68m，厚度变化系数为58.08%。
平均品位5.86g/t,品位变化系数186%。
南①号矿体是北①号矿体向南的延续，控制长400m，最大斜深385m，平均220m。
31线以南矿体以40º向南倾伏，至43线1300m标高尖灭。
4～15线1450m标高上下有一长约240m，宽40m的无矿带。
矿体总体走向NE17º，倾向SE,倾角66º～82º，局部直立或反倾，具上陡下缓的特点。
矿体呈不规则脉状，沿走向和倾向均具膨大、收缩现象，上盘分枝有南①-1矿体。
南①矿体最大厚度20.28m,平均5.90m,厚度变化系数70.39%。
平均品位4.29g/t，品位变化系数403.22%。
（2）矿石特征
矿石类型有石英脉型和蚀变岩型两种，以石英脉型为主。
向矿床深部，石英脉型矿体逐渐变簿，蚀变岩型矿石变厚。
矿石基本上为原生矿。
矿石结构主要有半自形微粒结构、半自形---他形微粒结构，次为他形微粒结构和交代残余结构。
矿石构造主要有星点浸染状构造、稀疏浸染状构造、细脉浸染状构造，次为细脉状构造。
含金矿物为银金矿、自然金。
硫化物以黄铁矿、白铁矿及毒砂为主，次为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等，少量矿物有磁黄铁矿、硫锑铜银矿、硒银矿、辉锑矿。
脉石矿物以石英为主，次为绢云母、绿泥石、白云石。
方解石及粘土矿物。
1.3矿区水文地质
1.3.1自然地理
矿区的主要地表水为大、小阿希河，分别距矿体直线距离约700～800m，大阿希河流量0.67～1.42m3/s，小阿希河流量0.18～0.43m3/s。
矿区位于半干旱气候区，年平均气温8℃，最高气温39℃（7月），最低气温-27℃（12月）。
年平均降雨量428.1mm，蒸发量2364.8mm，潮湿系数0.18，降雨多为小雨，且集中在6～8月。
10月中旬至次年3月为降雪期，最大积雪厚度100cm。
最大冻土层厚度0.84m。
1.3.2含水层
黄土质亚砂土及残坡积物孔隙含水层，分布于平缓山梁、斜坡及沟谷洼地，厚1米至十几米，泉流量0.01～0.68L/s。
阿恰勒河组砂砾岩风化裂隙含水层，厚0～36.65m，分布于矿床的北部地区，裂隙及孔隙发育，泉流量0.071～0.794L/s。
大哈拉军山组英安岩风化裂隙含水层，主要分布在矿床南端、小阿希河北侧地带，泉流量0.03～0.68L/s，风化层之下的完整基岩为隔水层。
F2断裂带裂隙含水带，宽40～60m，倾向东，倾角65º～80º，由角砾岩、糜棱岩、高岭土及断层泥构成，裂隙发育，但多为闭合状，少数张开状，含水较弱，连通性不好，平硐揭露断裂带时最大涌水量为2.45L/s。
1.3.3矿坑充水因素和涌水量
矿区各含水层均接受大气降水的补给，自然排泄条件较好，含水性不强，按天然泉涌量划分均属弱含水层。
深部开采时矿坑充水来源主要为降水和溶雪水。
由于浅部已有露天开采的采坑，前期地下开采使用无底柱分段崩落采矿法，自然崩落了露天边坡围岩做覆盖层，因此其汇水面积较露天开采时大。
矿坑正常涌水量有地下水和降雨平均渗入量组成。
根据阿希金矿的现有资料，矿坑正常涌水量为440m3/d，最大涌水量为4845m3/d。
1.4开采技术条件及资源储量
1.4.1开采技术条件
矿床开采所涉及到的主要岩组为大哈拉军山组英安岩和阿恰勒河组砂砾岩块状岩组。
岩石致密坚硬，结构面间距0.5～1.0m以上，岩体完整性为中等—良好。
另一个与开采有关的岩组为F2断层破碎带碎裂块状岩组。
F2断裂是阿希金矿床主要的控矿、熔矿断裂，它是一典型的火山形断裂。
断裂沿火山管道壁内侧边缘分布，北段为阿恰勒河组掩盖，南段被F1断裂所截，全和大于1300m，总体呈向西南凸出的弧形展布。
断裂北部走向10º，向南渐转140º，断面向火山管道中心陡倾，倾角55º～85º，局部直立。
该岩组分布于矿体下盘，部分地段严重影响矿体开采。
RQD值为58%，单轴抗压强度可低至18.5～21MPa，岩体质量变化较大，主断裂附近岩体稳定性差，其余部分稳定性中等—差。
总体看来，远离F2断层的矿体和上盘围岩的稳定性好，矿体底板和底盘断裂带稳定性差，采矿工程布置时应尽量避开它。
同时，南矿段勘探报告给出的围岩抗压强度比北矿段的低。
从区域构造背景来看，矿床所在地区的新构造运动强烈，地震较频繁，矿区的区域稳定性属于不稳定区，矿床开发中应注意防震。
矿、岩的平均体重：
2.66t/m3；
矿、岩的松散系数：
1.66；
矿、岩的安息角：
35º。
表1-1矿岩物理力学性质表
矿岩岩性及名称
f系数
密度（g/cm3
松散系数
湿度（%）
自然安息角（0）
抗剪强度
单轴抗压强度
（MPa）
抗拉强度
（MPa）
C（MPa）
Ф（0）
围岩
黄铁绢英岩化英安质含集块角砾熔岩
6-12
2.51
1.53-
1.66
34.5-36
30.3
31.37
114.4
4.2
黄铁绢英岩化英安质角砾熔岩
2.64
30
33.87
118.8
4.0
矿体
石英脉型金矿体
8-14
2.71
1.64
0.086
32-34.5
82-69.3
30.65-43.8
105-172.5
--
N段蚀变岩型金矿体
4-10
2.66
1.53-1.66
0.205
36
15.9-24.4
34.95-41.53
41.6-120.5
--
S段蚀变岩型金矿体
2.67
--
表1-2F2断裂带上下盘岩石物理力学性质
岩石名称
密度（g/cm3
抗压强度
（MPa
抗剪强度
RDQ值（%）
C（MPa）
Ф（0）
F2上盘
深灰色英安岩
2.65
45.3
4.8
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