自然崩落法在普朗铜矿的应用

自然崩落法在普朗铜矿的应用
摘要：根据普朗铜矿矿体的基本特征及赋存条件，在满足经济、高效、环保、安全和先进性的前提下，提出采用自然崩落法作为开采方法，并详细介绍了该采
矿方法的矿块要素，拉底、回采等工艺。

关键词：自然崩落法；可崩性；回采
引言：自然崩落法已有近百年的应用，上世纪六十年代以前主要用于开采松
软破碎不稳固的矿体。

随着岩石力学的发展和无轨设备的应用，现已用于开采较
坚硬的矿体。

特别是近年来，自然崩落法技术得到了很大的发展和改进，大大地
降低了矿山的生产成本，提高了设备效率，改善了矿山的经营状况。

自然崩落法
的优点：成本低、生产能力大，劳动生产率高等；缺点：初期投资大，生产管理
水平要求高等。

毫无疑问，目前该法是地下开采中采矿成本最低的采矿方法。

普朗铜矿区位于滇西北迪庆藏族自治州东部，中甸县城50°方向、平面距约36.4km处。

矿区属高山峡谷区，地处高原雪域，位置偏僻，为青藏雪域高原南缘
部分，地形总体西倾，东高西低，局部地段险峻，形成悬崖陡壁。

矿区为寒温带
气候，气候寒冷，年平均气温4℃，普朗河自北向南流经矿区西侧，可满足矿山
开发的生产、生活用水。

普朗铜矿具有矿石品位低，品位和矿岩性质分布比较均匀；矿体厚大，倾角
近乎垂直，有足够的崩落面积；矿岩易崩落；矿石无自燃和粘结性；地表容许塌
陷等特点。

1地质概况
矿体位于普朗向斜东翼，成矿于复式斑岩体内，岩体中心为细脉浸染状矿石
组成的筒状矿体，岩体边部为脉状矿体。

含矿岩石主要为石英二长斑岩，其次为
石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩和少量角岩。

成矿元素以铜为主，伴有金、银、钼、硫等有用组分。

2矿床开采可崩性分析
普朗铜矿区位于普朗—红山铜多金属矿亚带南缘，地层为三叠系上统图姆沟组，主要出露印支期普朗复式中酸性斑（玢）岩体，构造裂隙发育，岩石蚀变强烈，具典型的“斑岩型”蚀变分带。

矿床由岩浆岩、岩浆侵位的地层、热液蚀变
作用、热液运移和矿质沉淀的构造空间控制。

矿区内构造活动强烈，断层、次级
褶皱以及节理（裂隙）发育。

影响矿岩崩落特性的主要因素有：矿体形态、岩体构造、矿岩强度、原岩应
力状态、拉底面积等。

运用工程经验图表法对普朗铜矿对矿岩崩落条件讨论，结
果如下：
（1）矿体形态。

矿体长960m，厚度17.0～370.41m、最大494.48m、平均162.71m，急倾斜，呈筒状，北西向展布，品位变化较均匀。

从矿体形态与产状看，基本适合采用自然崩落法开采。

（2）岩体构造。

岩体中节理密度、产状、组数、节理面的几何形态以及抗
剪强度等，是影响岩体崩落的主要因素。

矿体节理裂隙极为发育，平均密度大于
10条/m，对崩矿有利。

（3）完整矿岩强度。

矿岩的抗压强度为108.8MPa，抗拉强度为7.9Mpa，属
中等强度。

在次生应力场作用下岩桥能破坏进入崩落过程。

（4）原岩应力状态。

矿区处在以垂直应力为主的原岩应力场中，有利于矿
岩崩落。

综合考虑岩体风化程度、节理方位、原岩应力及次生应力和爆破等因素的影
响程度，运用工程经验图表法，得出含矿岩石的工程岩体质量值为47.25～54.8。

所以，矿岩的可崩性为中等。

3采矿方法选择
无底柱分段崩落法是一种效率高、工艺简单的采矿方法，但是与自然崩落法
相比存在采切工程量大、回采材料消耗量大、掘进工程量大、凿岩爆破量大、劳
动定员多等缺点，所以其开采成本高。

由于普朗矿体走向短，要达到1250万t/a
的生产能力必须3个分段同时生产，这在矿山的实际生产组织和管理上都有很大
难度。

且不适合地下露天联合开采，势必将推迟矿山的投产和达产时间。

通过分
析比较，本次采用自然崩落法。

3.1矿块构成要素
普朗铜矿中段3720m以上矿体采用单中段回采全面连续崩落的自然崩落法，
矿体最大崩落高度为375m，平均崩落高度275m。

从下至上分别设3660有轨运输
水平、3700回风水平、3720出矿水平、3735拉底水平，上下高差分别为30m、
20m和15m。

出矿水平和有轨运输水平之间高差为50m；拉底水平和出矿水平之间
高差为15m。

（1）出矿水平
放矿点间距为15m×15m；出矿穿脉垂直矿体走向布置，间距30m，出矿穿脉
的净断面尺寸为4.5m×4.0m（宽×高）。

出矿进路间距15m，出矿口采用分支人
字型布置，出矿进路与出矿穿脉成55°相交，出矿进路的净断面尺寸为
4.2m×4.0m（宽×高）。

聚矿沟长15m、高15m、下宽4.2m、上宽15m。

在矿体的上下盘分别布置脉外沿走向的铲运机运输巷道。

采场溜井布置在出矿穿脉内，型式为‘Y’字型，直溜井净直径为5.0m，斜
溜井净直径为4.0m，溜井口设格筛，网格为1.2m×1.2m。

回风天井布置在出矿穿脉中，将3720出矿穿脉与3700回风水平相连。

（2）拉底水平
拉底水平位于出矿水平之上15m。

在矿体的上下盘共布置3条采准斜坡道连
接出矿水平和拉底水平。

拉底采用倾斜拉底方式，拉底巷道布置在两条出矿穿脉之间，拉底高度5m。

拉底巷道垂直矿体走向布置，对应在每两条出矿穿脉之间上部布置两条拉底巷道，拉底巷道的间距为15m，净断面尺寸为4.0m×3.8m。

（3）回风水平
3700回风水平位于出矿水平以下20m。

在矿体中沿走向布置主回风道，通过
回风天井与出矿穿脉相连，并与总回风道相连。

（4）预裂工程
在矿体沿南北侧翼和顶盘边界3735m水平布置1200m预裂工程。

预裂高度为
40m，预裂巷道规格为3.5m×3m。

3.2回采
（1）拉底顺序
拉底顺序总体从中北部向两翼推进，前期向北部、后期向南部推进。

（2）拉底战略
拉底采用国际上目前已普遍采用的前进式拉底战略，即拉底的凿岩爆破工作
是在部分开拓好的出矿水平之上进行的，出矿水平部分开拓好的工程主要是出矿
穿脉和出矿进路(即出矿点)，但聚矿槽施工始终是在拉底以后的应力释放区进行，按照45°角即聚矿槽掘进应滞后拉底推进线20m,生产作业面应滞后拉底推进线40～50m。

采用扇形中深孔爆破，孔径Φ80mm～90mm，拉底高度5m，每排3个炮孔，炮孔排距为1.8m，炮孔深为5.5～15.0m，非电导爆雷管起爆。

（3）出矿
出矿设备是采矿的关键设备，直接制约着矿山的生产能力，根据矿山生产规模，采用铲运机作为出矿设备。

（4）放矿口悬顶的处理
为防止放矿过程中出现放矿口悬顶，在持续崩落过程中，安排4-5台台车处
理放矿口悬顶平均60次/d。

（5）采场二次破碎
对于采场中的大块必须进行二次破碎，采用移动式液压破碎锤车破碎。

（6）放矿管理
① 放矿速度的确定
放矿速度取决于矿石崩落的快慢，裂隙发育的松散岩体崩落速度快，反之裂
隙少的稳固岩体崩落速度则比较慢，本次的放矿速度为0.21m/d。

② 放矿控制
良好的放矿控制对提高矿石回收率、降低贫化率是十分必要的。

要求废石和
矿石的接触面倾角在40°～50°之间，且基本保持这一角度连续推进。

崩落顶板
和崩落下来的矿石面之间应保持合适的间距，为5～6m。

同时安装一套微震监测
系统，监测采场崩落状态，控制放矿速度。

（7）采区通风
新鲜风流通过进风井、3720无轨平硐进入3720水平上、下盘沿脉巷道，冲
洗出矿穿脉、装矿进路、溜井卸矿点等工作面后，污风通过回风天井汇集到3700
回风水平的回风道，然后汇入总回风道排出地表。

每条出矿穿脉的风量，由布置在每个回风水平联络道的调节风窗或局扇控制。

拉底水平的新鲜风流通过3720水平上、下盘沿脉巷道、辅助斜坡道进入
3735拉底水平，冲洗拉底工作面后，污风通过聚矿沟切割天井、3720装矿进路、回风天井汇集到3700回风水平的回风道，然后汇入总回风道排出地表。

3.3主要材料消耗量
采矿主要材料消耗见下表3-1。

表3-1 自然崩落法主要材料消耗表
3.4 采矿主要技术指标表
采矿主要技术指标详见下表3-2。

表3-2采矿方法主要技术经济指标
4 结束语
根据普朗铜矿的开采情况和矿体赋存，采用自然崩落法，在国家政策、行业法规、保护环境和以人为本的前提下，实现了矿山高效、节能、机械化开采，取得了很好的经济和社会效益。

参考文献：
1、解世俊．金属矿山地下开采[M]．北京.冶金工业出版社出版.1995
2、张富民. 采矿设计手册. 北京.中国建筑工业出版社. 1987
3、朱建新．自然崩落法矿体可崩性分级研究[D].长沙:中南大学,1995.
4、刘炜.梁壮初.莫焕东佛子冲铅锌矿缓倾斜矿体的开采.矿业快报.2007
年6月第6期
5、陈国山．金属矿地下开采[M]．北京.冶金工业出版社.2008．
6、钟义旆．金属矿床开采[M]．北京.冶金工业出版社.1990
7、李天明．矿山采矿十大关键技术[M]．北京.北京矿业大学出版社.2007
8、袁海平,曹平.我国自然崩落法发展现状与应用展望[M].金属矿山,2004
9、魏建伟.金川Ⅲ矿区自然崩落法矿岩块度预测技术研究[D].长沙:中南大学,2006
作者简介：罗代祺（1982-至今），男，广西桂林，采矿工程师，本科学历，从事井下管理及设计工作。