克莱马克斯钼矿的全面连续自然崩落采矿法

（1）概况。该矿位于美国科罗拉多州丹佛市西南161km。有雇员2800人，日产矿石42660t，其中两个地下开采水平日矿石27230t，一个露天矿日产矿石15430t。

克莱马克斯矿床是由浸入前寒武纪花岗岩和片岩的第三纪大规模的网状脉所组成的。辉钼矿产于因浸入作用而形成的裂缝中。矿体产状及尺寸见表1。矿体的崩落特性见表2。

表1 国外应用阶段自然崩落法矿山的矿床开采技术条件

国家	矿山名称	采矿方法方案	矿床类型	矿体形态	矿体倾角
美国	克莱梅克斯钼矿(Climax)	整体连续崩落,电耙出矿	网状脉辉钼矿	剖面呈穹形,平面呈椭圆形环
美国	亨德森铜钼矿(Henderson)	整体连续崩落,铲运机出矿	网状脉辉钼矿	剖面呈穹形,平面呈椭圆形
美国	龙拉德钼矿	整天连续崩落,电耙出矿	网状脉辉钼矿	椭圆形垂直柱状
美国	奎斯塔钼矿	矿块崩落,格筛重力出矿	辉钼矿	水平管状
美国	圣曼纽尔铜矿	矿块崩落,格筛重力出矿	浸染状斑岩铜钼矿	剖面呈倾斜U形,平面呈半椭圆形环	南矿体陡,北矿体50°左右
美国	格雷斯铁矿	整体连续崩落,铲运机出矿	块状磁铁矿	腰子形	30°
智利	埃尔特尼恩特铜矿	矿块崩落,格筛重力出矿(次生矿);盘区崩落,铲运机出矿(原生矿)	块状硫化物铜矿	柱状	陡
智利	埃尔萨尔瓦多铜矿	矿块崩落格筛重力,电耙和铲运机出矿	斑岩辉铜矿		陡
加拿大	赛特福石棉矿	矿块崩落,铲运机出矿	火成网状石棉脉	平面呈椭圆形	陡
菲律宾	圣托马斯铜矿	矿块崩落,电耙出矿	浸染状黄铜矿床	剖面呈管状,平面呈椭圆形	80°
南非	迪皮埃金刚石矿	盘区崩落,电耙出矿	含金刚石角砾云母

未完，见续表1[next]

续表1

国家	矿山名称	矿体尺寸(m)			矿体崩落特性
国家	矿山名称	走向	厚度	垂高	RQD(%)	节理密度(条/米)	抗压强度(MPa)
美国	克莱梅克斯钼矿(Climax)	1219	250	420	40~70	8~11	34.3~109.8
美国	亨德森铜钼矿(Henderson)	914	671	185	47	6.6	123.6~130.4
美国	龙拉德钼矿	360	120	300	50	3	117.7~127.5
美国	奎斯塔钼矿	1524	122~244	122~244	15	>100	软弱
美国	圣曼纽尔铜矿	1500	30~300	600	30~40	13	98.1~132.4
美国	格雷斯铁矿	360	90		从非常破碎到非常坚固
智利	埃尔特尼恩特铜矿	1800	400~700	700	0~50 70~100	15~90 0.5~3	98.1~117.7
智利	埃尔萨尔瓦多铜矿	1370	914	50~213	从极软弱到很坚固
加拿大	赛特福石棉矿	457	244	366	59
菲律宾	圣托马斯铜矿	330	210	1000	崩落性和破碎性好
南非	迪皮埃金刚石矿	900	450				175

表2 国内外应用阶段自然崩落法一些矿山的矿岩崩落特性

矿山名称	节理组数	节理密度(条/米)	完整岩块抗压强度(MPa)	RQD(%)	崩落指数	初始拉底面积(m²)	原岩应力(MPa)		可崩性描述
矿山名称	节理组数	节理密度(条/米)	完整岩块抗压强度(MPa)	RQD(%)	崩落指数	初始拉底面积(m²)	水平	垂直	可崩性描述
尤拉德钼矿	3组陡节理无水平节理	3	117.7~127.5	50	7.5~8	14214	10.0	18.0	难崩大量诱导
克莱梅克斯钼矿	大于3组节理有水平节理	8~11	34.3~109.8	47~70	3~5	122×122	7.0~8.0	11.0~13.0	易到中等可崩
亨德森铜钼矿	2组陡节理水平节理不明显	6.6	123.6~130.4	47	6	120×180	29.0	30.0	中等可崩
圣曼纽尔铜矿(San Manuel)	3~4组节理有水平节理	13	98.1~132.4	30~40	5~6	40×60	140.0	112.1	易崩
埃尔特尼恩特铜矿(原生矿) (El Teniente)	2组陡节理水平不发育	0.5	98.1~117.7	70~100	7~10		40.0	39.0	难崩
湖滨铜矿(Lakeshore)	极其发育	25.6	2.0~147.1	15	3~4	30×30	7.0	6.0	易崩
中条山有色金属公司铜矿峪矿	2组陡节理水平节理不发育	6	73.5~147.1	70	7~9	120×133	11.8	4.9~5.9	可崩

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（2）采准布置。阶段高度91.4m。采用穿脉运输巷道装车的环形运输系统，穿脉运输巷道间距61m。在两条穿脉运输巷道中间掘进一条回风巷道，并通过回风天井与运输水平下面的主回风巷道相连（见图1）。在穿脉运输巷道中开挖坑木和炸药存放硐室，每个硐室分别服务四条电耙巷道。两条电耙巷道设置一个配电硐室。每条电耙巷道设有人行小井一个。掘进在上下盘岩石中的沿脉运输巷道和部分穿脉运输巷道采用树脂或砂浆锚杆，或锚杆加挂金属网联合支护，其他采准巷道均采用整体浇灌混凝土支护。

图1 电耙出矿
1-总回风道;2-运输巷道;3-回风巷道;4-电耙巷道;
5-拉底巷道;6-拉底炮孔;7-回风天井;8-回风小井;9-人行小井[next]

电耙出矿系统的布置及支护。电耙巷道布置在穿脉运输巷道顶板水平上，其布置如图1所示。电耙巷道间距为20.8m，长34.1m，5%的上向坡度。采用浇灌混凝土分三段（绞车硐室、装矿口和耙道）进行支护。混凝土厚度为300mm，浇灌巷道底板时要埋入27.2kg重的钢轨加强其耐磨性。电耙巷道的净宽应比使用的耙斗宽度大300mm，以有利于提高耙斗的装满系数。在电耙巷道的尾部布置一条ф-0.6m的回风小井与下面的回风巷道相连。每条电耙巷道布置对称式的3对指状天井，间距9～12.8m。指状天井与水平成45°角，长6.4m，其中有4.57m用混凝土支护，净断面为1.37×2.44m。然后从指状天井顶端再上掘2.44m高的垂直天井至拉底水平。按拉底深孔爆破顺序，同时将其下部的垂直天井扩成喇叭口。

（3）拉底。在电耙巷道底板以上8.2m平行电耙巷道掘进拉底巷道。在拉底巷道中钻扇形炮孔，孔深4.6～11.3m，排距1.5m。每条拉底巷道每次爆破3排扇形炮孔。为了避免由崩落线推进产生的高应力集中的下部的一条穿脉运输巷道上，矿体中间部位的拉底巷道的爆破超前，从中间向两侧每条拉底巷道滞后2～5排炮孔，形成一个类似穹形的拉底推进线。

（4）边界削弱。沿上下盘矿体边界每隔30m掘进天井，天井之间掘进两层削弱巷道，沿削弱巷道向上和向下钻凿单排垂直深孔，孔径76mm，孔距1.5m，预裂爆破形成裂面。预裂高度取决于可崩性，从10m到45m。

（5）电耙巷道支护。电耙巷道用浇灌混凝土支护，混凝土用由两台4.6m³的混凝土罐车（带搅拌）和一台8t电机车组成的列车输送。有两列这样的混凝土罐车来往于混凝土搅拌站和作业地点之间。混凝土是湿式输送，其标号要求达到350号，用泵打入模板内。使用的模板是预制的可复用的金属模板和按要求定做的木模板。一条电耙巷道的混凝土量是306m³，其中3对指状天井的用量是160m³。

（6）放矿控制。耙矿使用111.75kw双滚筒串联电耙绞车，配1.8m宽的折叠式耙斗，一次能耙矿2.27t。为防止头绳或尾绳断裂反弹，使用32mm的预拉伸（用过的）钢丝绳。

矿岩接触面定位45°角。靠近拉底线那一排放矿漏斗最多只允许放出其担负矿量的10%。位于放矿结束线上的那排放矿漏斗的允许放矿百分率为90～100%，其间各排漏斗的允许放矿百分率以10%逐排递增。这样在放矿漏斗间距10m左右，崩落矿石柱体高为91m时，有效放矿区域宽度应保持在91m以上。在这个区域内有210条电耙巷道，一般其中有60～70%出矿。放矿漏斗的平均放矿速度为0.3m/d，矿石处于崩落过程中的放矿速度不超过0.15m/d，处于覆盖岩下放矿部分约在0.6m/d左右。[next]

主要技术经济指标见表3。

表3 国外矿山应用阶段自然崩落法的主要技术经济指标

矿山名称	生产规模(t/d)	劳动生产率(吨/工班)		二次破碎炸药单耗(kg/t)	矿石回收率(%)	矿石贫化率(%)
		井下生产工人	矿山全员
克莱马克斯钼矿亨德森铜钼矿奎斯塔钼矿圣曼纽尔铜矿格雷斯铁矿埃尔特尼恩特铜矿(次生矿) 埃尔萨尔瓦多铜矿赛特福石棉矿圣托马斯铜矿迪皮埃金刚石矿	48000 28000 13600 55000 10000 62000 26000 4080 21000 530万吨/年	200 58.7 34~45.3 73 72 54.67 24	31 31.8 17 36 45 17~20 14 6.5	0.23 0.023 0.454 0.01 0.272 0.249 0.09	92.5 96 97 101.5~134.4 85 90.95 100 100	15 15 20 12.2~14 20 10~20 20 20

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