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焦家金矿博士后科研计划课题山东黄金集团技术中心技术创新计划项目立项建议书项目名称：“焦家式”矿床安全高效采矿法研究承担单位：山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿协作单位：山东黄金集团技术中心制2011年6月1日焦家金矿博士后科研计划课题一、立项依据1、项目的背景、意义，立项的必要性、可行性。1.1项目背景资源整合后的焦家金矿，已经是一个日采选能力达6000吨的大型地下开采的黄金矿山，作为“焦家式”破碎带蚀变岩成矿类型的典型矿床，比较周边类似矿山，焦家主矿区矿体赋存条件更复杂，矿岩稳固性更差，焦家金矿床属难采矿床。产于主断裂面下盘、储量占矿床总储量的74.7%的I号脉主矿体为缓倾斜、中厚、破碎矿床特征，平均厚度16米，走向长度1200米，倾角25-45°，裂隙节理特别发育，矿岩稳固性（III到Ⅳ级，局部地段Ⅴ级）差，“倒三角”等危险地质构造体海量，破碎粘性、片帮冒顶等工程地质灾害频发成为制约焦家金矿采矿效率提高的客观条件；III号矿体群储量比重17.3%，矿化类型为网脉状、细脉状和脉状，倾角50°~90°，矿体呈脉状、透镜状产出，单个矿体一般规模较小，走向长15~75m，厚度一般2~3m，尖灭-再现、分支-复合、成群成带，具有矿脉品位高、矿体薄、规模小、镶布范围大的特点，难以实现机械化采矿。从目前工程实践看，围岩大部分地段需要锚杆喷浆支护，局部地段需超前支护。主矿体采矿进路宽度3.0米时，必须实施锚杆、木支护等手段，小规模冒顶、片帮、掉块现象频繁（见图片1、图片2）。图表1围岩不稳固，喷锚网联合支护图表2采矿进路：锚杆支护与木支护焦家金矿博士后科研计划课题图3焦家金矿床水平断面联系图NGnHjGnHjsHjrsHjrηγ4焦家主矿区为目前焦家金矿生产的主力矿区，4000吨/日的采供矿能力约占全矿生产指标的60%，选择主矿区采矿技术难题作为科研攻关项目，意义重大。主矿区始建1975年，设计规模500吨/日，经过多次技术改造，目前采矿能力4000吨/日，矿区采用下盘混合竖井-盲竖井，辅助斜坡道、管缆斜井与两翼风井的联合开拓方式。混合竖井设-230m、-270米等中段，中段高40米，为目前的生产主力中段，盲竖井-斜坡道开拓了-330米等中段，段高60米，为目前生产基建中段。多机站通风，有轨架线中段运输，溜井漏斗放矿，采场内柴油铲运机或人工推车出矿，气腿凿岩浅孔落矿，构成焦家主矿区井下采矿基本模式。采掘作业主要设备表表1-2采掘设备设备型号设备台数凿岩机YT27/765598YSP4527铲运机0.75m3、2D、3.5m3柴油27人工推车独轮胶车46焦家金矿属中温热液蚀变花岗岩型金矿床，矿体赋存条件复杂，矿岩破碎，节理裂隙发育，品位变化不均，地表不允许陷落，故选择采用浅孔落矿充填采矿法。根据所处地段开采技术条件，充填采矿法方案包括上向水平分层充填采矿法、上向水平分层进路充填采矿法和下向水平分层进路充填采矿法，主矿体采矿机械装备以气腿凿岩机和2D柴油铲运机为主，Ⅲ脉采场仍选择落后的人工胶轮推车的出矿方式。机械化水平分层进路充填采矿的采准工程，除了为便于无轨设备铲运机运行的分段巷、分段联络巷、分层联络巷等工程外，还包括采场顺路溜5井、充填通风井、泄水井和部分功能性硐室如混凝土搅拌硐室等工程，分段高度为10米，分层高度3.3米，采场沿走向布置，一般采场长60米，采场宽度为矿体水平厚度；人工出矿的水平分层进路充填采矿法，采准工程由人行井、充填通风井、溜井等工程，分层采高3.0米左右，一般采场长60米，采场宽度根据独立矿脉赋存关系调整，一般包含临近多条矿脉，合并回采。客观评价焦家金矿现有充填采矿法，比较成功的实现了破碎矿体安全回采、贵金属矿床开采贫化损失率低的目标，但是该采矿法所固有的采矿效率低、机械化装备水平低的缺点，一直是困扰该矿山技术人员的难题，寻求安全、高效、低成本采矿技术突破，矿山技术人员一直在努力。为实现做大做强山东黄金的目标，焦家主矿区要在不足2万平方米的采矿面积上实现4000吨/日采矿规模，需要投入10多个中段进百个采场，从业人员数百人，虽然平均采矿效率仅仅40吨，但对于一个机械化装备水平仅限于气腿凿岩机、采场人工运搬占大比例的矿山，已经不容易。统计表明：人工（含电耙子）出矿采场数24个，采矿能力320吨，单采场采矿效率平均不足14吨，铲运机出矿采场69个，采矿能力3700吨，单采场采矿效率平均53.6吨，最大230吨，机械化装备对提高生产效率的贡献显著。项目采场数（个）采矿量（吨/日）人工出矿24320铲运机出矿693700下向进路采矿法，比重约为15%，主要回采对象为“焦家式”金矿床特别破碎（粘性）矿体，采矿效率平均35吨/日，人工混凝土制作假底，6效率低、质量不可控。假底下采矿效率仍然难以提高的原因，在于假底制作质量和充填体强度指标。如何让假底制作实现机械化、质量高，是实现下向进路采矿提高效率的关键。上向进路充填下向进路充填上向分层充填人工1842铲运机58110技术装备不足，工人劳动强度大、采矿效率低、人海战术的采矿模式，成为安全高效生产的制约因素。1.2立项的必要性缓倾斜、破碎岩金矿床的安全、高效回采技术，充填采矿成套工艺技术，包括设备能力匹配、设计指标优化、系统能力匹配等很多课题，涉及资源状况、成本、效率等因素，是一个值得研究的系统。如何实现缓倾斜破碎矿体安全高效回采，改变目前机械化程度低、支护成本高、支护方式单一、生产效率低的局面；如何解决充填采矿法工艺配套问题：使（提升、运输、充填、通风等）辅助系统与采矿生产能力相匹配，设备配置、能力匹配，采掘充均衡生产，不仅是生产管理问题，难以在企业技术力量下彻底解决，以难采矿体技术改造、系统间优化设计为特征的焦家金矿安全高效低耗采矿法扩大能力途径研究项目，作为集团博士后研究课题，很有必要。现有采矿方法的不足，既是博士后研究课题的主攻方向：1、丰富焦家金矿采矿模式内涵，改造现有进路采矿法，寻找适合焦家金矿开采技术条件的高效安全低耗采矿法；72、提高采矿机械化装备水平，焦家金矿安全高效采矿法，离不开机械化设备推广应用，传统落后的人工采矿模式，已经与数字化机械化矿山向背离，提高焦家金矿采矿效率，离不开Ⅲ脉群采矿效率的提高；3、解决下向进路采矿效率提高瓶颈：提高假底制作机械化水平；4、极破碎粘性矿放矿易阻塞溜井，运输困难。1.3项目可行性：焦家金矿目前存在以上制约企业发展的瓶颈，多年的技术攻关已经为项目进一步开展，做好了技术、人才、政策等方面的准备。1、人才方面：焦家金矿作为集团公司的骨干矿山，有多年深厚的技术积累。现有在职员工2800多人，其中各类技术人员300余人，采矿、地质等相关专业中高级职称人才齐全，特别是近年来，通过培训招聘等手段，吸引了大量优秀大中专毕业身来矿就业，注册安全工程师多人，专业人才储备充足，专业结构合理。2、政策方面：矿山逐步建立并完善了《采掘工程质量管理规定》等各类技术管理文件、技术管理机构健全。3、思想方面：上至矿部领导，下至普通矿工，特别是工程管理人员，思想解放、解决生产技术瓶颈的愿望强烈。4、技术方面：在集团公司科技管理部门的大力支持下，矿山技术力量通过与中南大学等科研单位联合攻关，已经在岩石力学研究和围岩安全稳固性分级、充填工艺研究、支护材料试验等方面开展了工作,取得了部分阶段性成果，部分科研成果获国家专利，为下一步深入研究积累了基础资料。在提高进路机械化采矿装备水平,提高采矿效率方面,有待突破。2、该项目完成后达到的技术水平、推广应用领域、市场需求8前景以及在推动集团公司经济发展中的作用。通过项目设立，有望解决①解决粘矿溜井放矿难、溜井高棚阻塞问题；②坚硬岩体凿岩爆破效率低；③探索研究应用针对不同矿岩条件的安全高效采矿法；④机械化采矿技术在破碎薄小矿体中的应用。科研目标的制定，需要满足上级领导的企业发展规划，满足焦家金矿生产经营指标动态管理要求，在优化生产布局的基础上，提高生产效率，降低工人劳动强度。采矿效率提高30%，成本降低10%，机械化程度提高10%。如果项目启动成功，取得的成果将达到很高的学术境界，因解决粘矿、缓倾斜破碎矿开采、溜井高棚、高效充填假底制作等技术难题，不仅使焦家金矿本矿山受益，而且可以在全国范围地下矿山中推广应用，焦家金矿类似的矿山就是最大的市场需求，必将推动集团公司矿山经济的快速发展。该研究成果更重要的意义在于为矿山难采矿体开采和扩产提供了重要的技术支持，也为高强度、集中化、高效率采矿方法的选择与应用奠定了技术基础，其经济效益和社会效益是巨大的。二、实施方案现场研究为主，实验室实验提供支持。成立专家组：由集团采矿学术带头人召集，带领矿山技术人员，组成科研攻关小组。通过现场调查，广泛征集问题解决途径，使复杂问题简单化；通过理论分析，查找问题的解决途径，实验室研究和现场工业试验相结合，达到尽快实现科研成果转化为生产力的目的。9三、技术经济指标四、项目资金本项目预算资金1200万元。序科目名称经费（万元）备注1设备与材料费2202测试化验加工费30取样3工程施工5504科学研究费2005会议费+差旅费+合作与交流费206劳务费+专家咨询费207管理费1008其他609合计1200五、承担单位及协作单位各自承担的主要工作六、其他需求说明的问题七、项目承担单位意见八、集团公司技术中心专家委员会专家论证意见（此项承担单位不填）