460铀钼矿开采方案探讨

刘智勇 邵长亮 李宗瑾 刘文杰 段慧红

(1.天津华勘老挝矿业有限公司;2.天津华勘矿业投资有限公司)

460铀钼矿开采方案探讨

刘智勇1邵长亮2李宗瑾2刘文杰2段慧红2

(1.天津华勘老挝矿业有限公司;2.天津华勘矿业投资有限公司)

为提高460铀矿采矿生产水平，提升矿山经济效益，对采矿工艺进行整体规划和技术改造。将原小型露采改为露天、地下两期开采，优先开采铀矿体。地采采用中深孔房柱法，嗣后尾砂充填，后期对铀矿体外部包裹的单钼矿体开发利用，达到矿产资源综合利用的目的。

露天、地下两期开采 露天开采境界 中深孔房柱法

460铀钼矿是中核北方铀业公司与华勘集团合作开发的大型铀钼矿山，由于选矿厂产能的限制，以及铀钼产品价格的持续下降，该矿一直以小型露采进行生产。随着选厂技术改造的推进，选场矿石处理能力有了较大提升，同时国家开始大力发展清洁能源，特别是核电产业(中国目前核电仅占总发电量的2%，这与发达国家存在很大差距)，将对核原料构成较大利好，有望支撑铀产品价格持续上行。为此，460矿决定对采矿厂进行全面升级改造，计划先对钼包裹的单铀矿体先行开采。

1 矿床地质

(1)矿体的形态与产状。矿体形态多呈柱状、筒状、脉状、透镜状、镰刀状。矿体产状宏观上与次流纹斑岩体产状基本一致，另有部分矿体与岩层产状一致，显侧伏特征。矿体沿走向、倾向表现出陡、缓、厚、薄，个别矿体还有尖灭、再现、分支复合等特征。根据工程统计，含矿裂隙总体产状为倾向35°～45°∠55°～70°。

(2)矿体规模与分布特征。该矿床为大型铀钼共生矿床。共圈出铀工业矿体101个，其中金属量大于100 t的、50～100 t的、10～50 t的、不足10 t的均有分布。铀矿体集中在9～8勘查线，水平长度320～360 m，宽300 m，矿体标高为1 200～1 580 m。

圈出钼工业矿体8个，其中Ⅰ#主矿体占矿床总资源量的95.69%，Ⅱ#主矿体占总资源量的4.2%。钼矿体主要分布在15～10勘查线，水平长520～600 m，宽300 m，矿体标高1 100 m至地表。

2 矿床开采技术条件

(1)水文地质条件。该矿床位于丘陵地带，地貌北高南低，相对高差100 m。矿床中心地段为基岩出露，东、西、南三面被第四系覆盖，矿床地处两水库流域的分水岭部位，基岩含水性较弱，最大涌水量约80 m3/h。水文地质条件属简单类型。

(2)工程地质条件。经工程力学试验，矿体顶底板岩石力学性质属中等，稳定性较好，断裂构造不发育。但局部围岩不坚固，岩石破碎松散、孔隙率大、稳定性差，容易坍塌冒顶。综合各种工程地质指标，该矿床工程地质条件属于简单类型，但应重视局部不稳固地带的不安全问题。

(3)环境地质条件。矿区属于低山丘陵地貌，地势平缓。年平均气温1.97 ℃，月平均最高气温20.2 ℃，月平均最低气温-22 ℃，无霜期只有101～152 d，每年10月至次年4月为封冻期，冻土深2.0～2.82 m；常年干旱少雨，山间沟谷中多为第四纪风沙堆积，几乎不存在山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的破坏。对环境的影响因素主要来源于矿床露天开采过程中产生的粉尘，在生产过程中要加强重视。

3 矿山建设方案

从单铀矿体赋存状况、开采技术条件以及合理利用现有开采设施设备、及单钼矿今后的开发利用考虑，拟对原采场进行技术改造。矿山开采计划分两期进行：一期露天开采至1 510 m标高，留保护矿柱10 m；二期地下开采1 500～1 200 m标高的矿体。

单钼矿走向长320～400 m，厚3～60 m，倾向35°～45°∠55°～70°,主要赋存在标高1 200～1 580 m，围岩整体稳固，矿区地势平缓，故二期采用侧翼竖井开拓，将主井与风井布置在矿体走向两侧下盘，充填井在矿体上盘，开拓系统如图1。

图1 开拓系统

4 一期露天开采

4.1 露天境界的确定

按境界剥采比、平均剥采比、生产剥采比3者均不大于经济合理剥采比确定露天开采境界。采用矿石成本比较法计算:

N=(c-a)/b,

(1)

式中，c为地下开采每吨矿石成本，取80元/t；a为露天开采费用(不包括剥离费)；b为露天开采每吨剥离费用，取30元/m3；N为经济合理剥采比。

将各参数代入式(1)，计算得N=5.24.

露天开采采用分层平面法，开采境界见表1。

表1 开采境界

4.2 矿山规模及产能验证

矿山设计年产矿石20万t，服务年限23 a，其中露天阶段14 a，地下阶段9 a。按年下降速度验证矿山生产能力：

(2)

式中,A为露天矿生产能力，t/a；P为水平分层矿量，取20万t；V为矿山工程(或采矿工程)延深速度，取15 m/a；h为阶段高度，取12 m；η为矿石回采率，取93%；e为废石混入率，取3%。

将各参数代入式(2)，计算得A=24万t/a，可以实现矿山的生产目标。

4.3 开拓运输方式

矿床的走向长度与开采深度都不大，露天矿近似椭圆形状，采用公路开拓，挖掘机、汽车运输。

汽车运输线路采用树枝直进式，深凹线路采用螺旋式。总出入沟采用固定坑线布置，线路技术等级为三级，线路总宽度为9.5 m，设置路基、路肩、排水沟等。

4.4 采剥方法及工作面参数

4.4.1 采剥方法

采用横向采剥法，工作线横交矿体走向布置，沿矿体走向推进。开段沟布置在露天矿的端部，垂直矿体走向形成初始工作线，从一端向另一端推进。该方法可以减少基建工程量和采场内部运输距离、减少开段沟工程量，增加工作线长度。

4.4.2 工作面参数

4.4.2.1 台阶高度

根据挖掘机工作参数、矿岩埋藏条件及矿岩性质、运输条件等选择台阶高度为12 m。

4.4.2.2 工作线长度

考虑到挖掘机的生产能力，穿爆和采装的配合，以及最小长度应满足挖掘机的正常作业，使一次爆破量保证挖掘机有5～10昼夜的装载量，满足运输调车的要求，选择工作线长度150 m。

4.4.2.3 工作平盘宽度

(1)剥岩台阶的工作平盘宽度应不小于最小工作平盘宽度Bmin。

Bmin=b′+c′+T+d+e′+f,

(3)

f=h(ctgγ-ctgα) ,

(4)

T=2bc+2 ,

(5)

式中,Bmin为最小工作平盘宽度，m；b′为爆堆宽度，取18 m；c′为爆堆坡底线至道路内侧边缘距离，取2 m；d为道路外侧边缘至动力电杆的距离，取5 m；e′为动力电杆至台阶稳定边界线的距离，取4 m；f为安全宽度，m；h为台阶高度，12 m；α为台阶坡面角，取70°；γ为台阶稳定坡面角(即非工作台阶坡面角)，取33°;T为车辆的运行宽度，m；bc为汽车车体宽度，取2.909 m。

经计算得Bmin=50.9 m.

(2)采矿台阶。

B=Bmin+Bp,

(6)

Bp=Aptp/(Lh) ,

(7)

式中,Bp为备采矿量平盘宽度，m；Ap为露天矿实际生产能力，取77 000 m3/a；tp为备采矿量开采时间，0.5 a；L为采矿工作线总长度，600 m；B为工作平盘宽度，m。

经计算：B=54.6 m.

工作面参数见表2。

表2 工作面参数

5 二期井工开采

(1)生产规模为20万t/a，服务年限为9 a，连续工作制，330 d/a，3班/d，8 h/班。

(2)开拓运输。采用无轨斜坡道开拓，铲运机装载配合运矿卡车运输矿岩。中段标高为：1 350，1 300，1 250，1 200 m。基建期无轨斜坡道开拓至 1 300 m 中段，采用运矿卡车运输矿岩。

(3)采矿方法。为适应无轨设备的开拓运输，选用中深孔房柱法，嗣后尾砂充填。

(4)采场垂直矿体走向布置，矿房、矿柱宽度均为20 m，长度为矿体厚度。底部采用平底结构，底柱高度为10 m。矿柱、矿房分别开采，分段高度为10 m，共4个分段布置分段凿岩巷。采用YGZ-90凿岩机凿上向扇形孔，采用非电导爆管毫秒延时爆破，CY-2型铲运机出矿。出矿完成后，采用尾砂嗣后充填。

(5)矿井通风。采用抽出式通风,矿井采用单翼对角式通风系统。无轨斜坡道及北部入风井进风，新鲜风流由北部入风井经中段运输巷分配到各工作面，污风汇集到回风巷经中段回风井进入东翼回风井排出。通风机布置在地表。

(6)充填系统。充填料可直接从地表输送到采场，在生产过程中产生的废石量较少，可用运矿卡车将废石运到充填中段，直接倒入采空区与尾砂混合进行充填。采用井下移动搅拌方式，将砂石料下放至充填中段，再采用运矿卡车或铲运机，将砂石料、水泥等运到胶结充填现场进行搅拌使用。

(7)主要采矿设备见表3。

表3 主要采矿设备 台

型号凿岩设备型号YSP-45YT24YG-80运矿卡车CA-12柴油铲运机CY-2潜孔钻机KQD100吊罐及绞车华-1型锚杆台车Boltec系列混凝土喷射机PZ-5B型混凝土搅拌机JG250型局扇DJK50-№6.5数量48666221226

6 结 语

通过对460矿原露天采场升级改造，不但提高了采矿生产能力，提升矿山经济效益，同时兼顾了对深部矿体及单钼矿体的后期开发利用，达到了对矿产资源综合利用的目的，为今后矿山经济效益的进一步提高打下了基础，有利于该矿的可持续发展。

[1] 张富民.采矿设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1989.

[2] 解世俊.金色矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，2008.

[3] 吴启海,周 礼，赵国彦.缓倾斜中厚矿体房柱嗣后充填采矿法实践[J].化工矿物与加工，2013(12)：43-45.

2015-04-28)

刘智勇(1987—)，男，助理工程师，300170 天津市河东区广瑞西路67号。