2
10
3
年
卷
月
中国期
矿山
工
程
‘
第
第
工
程建
设黄 金c
山
南非 金 矿深部 开 釆中 的 压 地管理 技 术
刘 绍君、 宪铭
金诚 信 矿 业 管胡现股 份 限有 司 公北 京密云
，
丨
丨
中 国
黄 金 团公 集司
，
北京
。
摘
要
：
目
前
南
非 的 黄 金产 量近有一
，上来
自以
以 下 的
多
地深下 部床
矿
，
，
最
大 开 采 深 已 度 达经到
深部
开 采
，中
所
遄 到 的技 术 难题 之
开发
了
是
地管 压理 特别 岩爆监测是预防
了
年来
南
金非 矿在 深 部 开采 压 地管 理方面 进 行了大 量 的研
究
多许
实用技
，术
，
积
累
丰 富
的验经
本
介文绍 南 非 金矿 深 部 开采 的 技 术条 以 及 在件 不 条 同件 下采 取的 地 管压 措施
。理
和 术技特点 关 词键：
对
我国矿 山 深 部 开 解 决 类采似 題问 有 具 好很 的 参 价考
；值
南非金 矿
深开采部 地压管理
；
：
：；
；
随 着球全经济 的 不 发 断 特 别展是 兴新 经济体 的
，快
崛起 速全 球金属 材料 的需 迅速增求 从 加而 进促了 世
，界，
范
围 矿 产资 源 幵 发的 度速不 断加 速
。
结 其果是 球矿 全产
禾
於丨源動
，
口肖
；
§
胃。
〒
源
胃
‘ 枯速竭浅 部 资源 迅 速耗 尽
，不
得 不转向 地 下部深资
。
的 开发源利 用 特 别是 全球 黄金的 开采情 业况 尤为 出突
文
章编号
深开部
南采 非部深开采情
曾况 经 的 界世
第
一产金 大
国南 非 其 黄 产 金量 从，
中图 分类
号年到
“
細 跳
不
年 曾经连续的
纪录，
多年保 持 据在有 关献 文计统
以 上 至创
甚
下 ，超过
，
』
，
。
世纪
自到
年末期
作者简 介
代吉：
南非
经已有 将 近。
的 黄金 量产来
刘
君
（
男
，
，
以
下 的部地 下深矿床
麵
年，
这一
比
上
例工
’
到升
来中
自
，
以
上
预，计到
年南 非，
的黄金产量 将
以 下超的深 矿
床如图
图和，
所示
。
其安
格 鲁 善 阿提 金黄 司公的 已 年达经到。
金
矿 其 采 深开个 别 金 矿的规 划 采 开
深度在
。达度
‘到
南非
三 大 黄公金司 在南 非 境 内的 金矿
。
的开 采深 度及 产 情量况 见 表
?
4
.
2 国中 矿山
工程
年
第
（卷
）
为应了对 深部开 采 带来 的诸多 特 殊 问 题 南非
，
黄
金生产企 及业其 相关 行业 开 展 了 多 种 式形 的研叫
猶■赚
究 在深 部开采 方面 开 发 了
’
系列实 用 术技 累
积
丰 細’经验
。
年
，
由
兰鮮德 大 学南 非科
、、
学与 工 业研 究 委员 会 采技矿
术 分会
以 及 非研 究 南开 基发金 共 同 起发了
图
非矿南业会协
一
个
综合 研性究
南
非 金矿不 同 采 开深度 的 产最 比
计例划
—
“
深矿 山部
”
发 计研
，划
】
。
该计 集中划 了
南 非
矿界业产学 研 的 科技力 量 金
沴
，
利用、 行 业 研 的 发
基
、旨
在为
超深 开 采 发开安全 高 经济效 合 开理 采
，技
术
、
。、
在该研发 计划 下 设 立之了 深 矿 部 地 体 勘 质探
、、
、”
一
―与 价评 深部 矿 规 山划设 计 深 竖 部 井设计 与 工施、
、
、一
一
：°
、深
部 采开 升运提输 系 统超 深井巷 支 护深 部 矿 采
体矿方 深法部开 采采 支护
场、
开采深 、
更岩爆监
测 预 与 通赘 风
图、
南非金 矿 不 同开采深 度 累 计产量 比例 南 非三 大黄 公 司 在 南金 境 内非金 矿 的
开 舰
棘
制冷 业 健职康 安与 全等
个子、项，
目
。
与 该参课 年累 计
） 。
题 划计 的 研究人 员 达 投 多研人发 资金另外
，
—
余人
截 止
（
表
万
兰特 约
，美元
万
开量采 金 黄量
产深
部 开 的 采 题课在 全球 矿 业 领域越 越来
，
公 司 名称
矿名金 称 瓦尔瑞 夫 矿 田
°
到 重 视受 在南非等 矿 业 发达 国家 的 持主下 迄 已
今
，
深度
…
召开经
次 深 开部 采 的国 际 学 术研讨
会
安格 鲁。阿
（
我
的 深国部 资 源 采 情 况开
我
国 情的 也 不况 外例深 部 资 开源 发 有 很具大 ，
‘
‘‘ ‘
的潜
可挖
。
力
管
尽
目前
我国黄金 工业 对 以上，
，
黄
金 源 的
资以下
…丨
开发
用大利 多还停数留 在
资 的 源勘查开 发基 本上 还 是 刚 起 甚 至步 括包其 它 两
维兹矿
田
（
属金 山矿开深采度超
的 也为数不过
目多
。
其
中 云南 会 泽 铅 锌 开矿 深 度
，拓
前
矿采
深度 达
；
辽
宁 红 山 铜透 矿开 采 度深已 达
辽
宁本溪思 山 铁岭 矿 在正 施工 的 竖 井 深 度—
设
为
（计
。
去 十 过年 探明 资多源耗消非常，
田公金司
南深 田
—矿
⑴
快 几近 年每 年平 均消 耗 地 质 资源 大 约
，
篇以
。
上
」
所
加以强对 深部 资 源 勘的探 和开 发 利用 意 义 非常
，
比利 特克 矿 斯—田
大。
首先
这 是应 对浅部 资源 加速 消耗 维持 黄
’
，金
工 业
可 持 续 展发 需 的要
哈默公司尼〖
。其次 在已
矿有山开发
深，
部 资 源 可以 最 大 度 地限利 用 和 发 挥 有现基 础 施设
，
和
矿山幵 采系 的统作 用 减 矿少 基 山 本 建投 设资
，提
，
整 个高行业 的 体整 效
，益
。但
是 我 黄国
金 工 业乃
至， ，
整
个 矿 领 业域对 深部 开 采 技 研术 究较 少 更重要
，的
°
“
是 乏缺 生产建 的设实 践 验
经矿山
，
。
充
分了 解 和研究 外国
深
部开采 的 案 例 特 是别南非 金 矿 深 幵部 采的
，技 术 开发 和用 对 应于 我国 黄金 资源 深 开 部采技 术
合计 资料注
：
的来开 发具有非 常 重 要的 意
义。
。
自
公各 司年报
安鲁和格 田 金司公 的 数为 据年 数
据
。
丨
年实
际
完 成 情 哈况 默 尼公 司 为
根
据 矿 床 不在 同 开 深度采 面所临 地 压的 问题
，第
朗
刘
绍君
等 南 非金矿 深 开部采中 的 地 压管理 技术 ：
国
内
一
专些 家将 矿山 开 采 度深分 为 四 类
开大 深度 小 采
于⑴
。
称
浅部开 采
。
。
此深
職
在明 并《丨
：
明接
井内 采 矿
时，
一
地般压 显 不现 严重
，
即使发 生 地
压文特 斯
多 普 接 型触矿脉
丨
动活也属 静 压 问
题
易于处
理。
开 深采 度 为
称 为中 深 等度开
，
！
。
在 采深此 度内采 矿时 根 据 体矿赋 存条件 矿 岩 的、
，
肓竖 井
物理
力 学性质 掘 在进采准 巷 或道 幵 拓过的程 可中
， 发 能 轻生度 爆 如 岩石岩弹 射 等 现 象 ，
三
。
幵采
深度
为深 部在 开
采
，此
在
图
南
非德型金矿脉兰采条开件示图意
深
度
卜
存在
由 于腿
生产严
的
：
应
灾力
由 于兰
制翻 矿金 細社地難 關 了大规模
。
■
’腿 采化 方矿法 在南非 矿金 采 中 开的应
用采深开
在南
非过
为深超
纟
矿采 中开 腿应 为 广泛的 矿采 方 法 为 长 式 壁
。开
力
■■
力
：
采这 种方法原 来 是薄 煤开 采 层 的要 主法之
方，
，
南
贿 非则 把上 分述类 分 确别定 为
内 浅为
以；
非 将其移 翻 黄金 开 采 中 开 发了 许 多 变 形方 案但
，
；部
丨
中 为深 等度
基
本原理没 本有质上 的 改变
。
。
采 在场 岩凿采 手用
持，
为深部 采开
有专家认为的
以上为深超开 采 上 以 为 超开深
。采
南
非式风 动 凿岩 机出 矿 用 传 的 统 电 耙中段 运 输 采用 有，
九 机车电
在 。非 南深部 开 采中应用 比 较普 遍 采 矿的、
非南金 矿 深 部开采 的 工程 技术 条
件据美根 地 国 质调查 局的 据数南 非 黄 金的 基
础，
方
法 图如
图
示所
。
■ 贫
、储
为
储
为
。
，
世居界
一第
约位 占
，
球全黄 金 资 源 址储的
非
南
弯 由
，
自黄 金矿 的 分 床 布德于兰 省和（
省
简
益
°
交 界
的 处 维沃 特特 兰 德 盆斯 地
—
称 兰盆德地
。
德兰盆地长约
， 、
、
宽
丨
。
世
界
几大 金黄生产 商 如 安 格鲁 金 田 金 矿 集都 中在 这
一
哈
尼莫 大的型
矿
个田，
裏
域区
。该地区有 共其金
中右左。
主
為
平图
曲要产的矿 金山约
金
忉
’座
约
。
田
公司 的得律方丹
、
、
现
在
的“
“
■
■
■
“
绝 大多数 矿床 产于独 特的 古烁 岩 型金铀 矿
，床
属 于
元古 代 原地始台 陷坳及 原始 地梢 坳 陷 区 的 含金
趴丨
‘
，
或金
一
含铀 砾
岩金矿 是世 界各 类 金 矿 中储量 产 量，
孔
距■
、
剖面图
最 大的
矿 床类 型岩
。英
。
矿
石矿 物 以砾岩 为主少 量 石为
，，
非 南这种烁 岩 型金 床矿 特的 点 是矿体 连续
，
角 较倾缓
度较薄厚
一
（
般
（
大
多 数 不
品足位较高 且 较 比 定稳 图，
般
为
，
。
如
南
非 金 矿 深 部 米开的 地 管压及 岩理
示 所兰 德 型金矿 延 伸床 数达
米深
主含要
金（
爆
监测 预 防 术
技统据 计 在 南 非的 金黄矿山
，
矿 为层 上部 的 文特 斯 多 普接 触 矿型
脉称简
，
由 于岩爆和 岩石 冒
和
下 部 与 平之 分 行布的
碳 事落 故造成 的 工 伤 人数占 全 工 部 事 伤故 总人数 的
，
质主 型导矿
脉
°
（
称
°
简倾
角⑴。
而其 中
的 亡死 事故 岩与爆和 冒 落有关 一
。
部大矿分体的倾 角在
，
左右
，
矿
体 对深 于部开 采 的 爆 问岩 题非南，
些金矿 早在
形状 板状
，为
上盘下 岩围 也多呈状
板。
石 比岩较 要
坚世
纪目
年便代 始 有幵计 划 的 研
、究，
。
但当
时主
硬 稳的 固 较好
性的 是为
采矿 法方
井
掘巷 进 服务 究研的 范 围
仅
?44
.
中 国 山
矿工
年 程
（
迮
第）
；
和实
丨
；
测 定对 矿，
’
深
的 原部岩应 场力 布进
分
’
；
数
丨
丨
量
」
字描 建述立
理 基的
。础
抖丨
应 的 学数 型 作模 为整 个 矿 区 地 压
：管
将 压管 理研究 地 矿与 区 地质工 结作 合 起
来
。
专门 究 矿研床及 其 围 岩 中 断 层节 理 隙 弱
、 、 、裂
■
面夹层 等 各 种质地构 造 对 应 分 力 布岩
、
、
播的影
传夂
耙 绞电 车
一
响以 及这些地 质构造 岩 在体开 挖 活 动中 的 化情
变，
况 和 现 表 式形等
：
。
购
、
详细
研究 开 活采 与 动 地活 动压 的联
入研 究系开采 活 动 与岩 震的 关
的系 变情化况
。，
。
深
二者在
间时空 间±
、
为
对 幵采 此 工艺 的每个 环 节 后前岩
，
」
二创
面 非比例
把绞
体 中
的岩 震 况情进 行连 续 测观 特 别 是 爆 破 落矿 前
后的 岩 变震化情 况轨
边
浦：
。
从
而 出 找 开采 活动儿 小 时后 ，
、
矿杷 进
图
…
废
打
〗
丨
几
后天
，岩
和
岩 体压地 变 化规的 律以 及开 采活
，动
逆
倾向推进 长 壁式的 区采盘 矿 法
在
间空上 对岩跽 和地 压分部 影 响的 范围 顶 板场维 护 和 岩 爆 治 提防供技 术 依据
。
进而为
采
限 局于部地 显 压现情况 的 监 测与 治理 施
措、
比如。
（采
采取 多 种 措施强化 采 场 顶 维 板
，护
。
由于
南 局场 部卸 压 技术 井 支 护 巷与 监 测技 等
，
。
术
年，
非
金矿床 的特 地 殊质赋 存 条 件其 采 矿 方法 基 本
上 以 长式壁 为
主
代 微， 震 术技开 始引人对 岩应 体力活 动的 监 并测很
，
场采 地压 活 的动 破 坏性危 险 主要 是所示
。
得 到快广 泛应用
。年代 有 的研 究 者 将 次 声技 术，
板顶闭 合 如 图
为
了 对应这种 情 况 南 非
金，
应
用到 对 岩 体监 测 中
的 的开 采深度 超
曰
过
。
到 丫
年 代
大分部 金
矿，
矿 深 在部 开 采 中对采 场 采 取了 多 种支 方 式护除 了 必 须预留 的 间 柱顶 底柱 之外 场 支采 护
、，
深 部岩
体 的地 压 理 问 题管
用要
突
。
渐出
，
因
而 加也速 丫 种 各 术 技 的 发 与开 综合应
传统的 木 垛 支 护枕木
、，
混凝一土交枕 错 的合 复垛支
，
用
其 中南非 的 安 格 鲁 黄 金公 司还 成 立了专 门 从事。
护木 垛又分 空为 垛心和 实 心 垛用液 压支柱 临 性 支 护时決速
支 撑，
见图
。
局
部还采
岩爆研 究 机构
，
的别特 是计算 机模 技拟术的 迅速 发
以便 对 幵挖 后 顶 板 的供提
展 极
地大 进 促 岩了 体力 学 理论 在地 压 管 理方 面 的
应
。
用 微 技震 数术 字通 信 术 的技 不断 升 为级 地 压
、，
图
是
一
种
符 钢与坑 木 复 合 的咽点 将柱坑 木
，活 动研 和 岩 究爆监 测 与 防 预提供 了 坚 强的 技 术支
车削 后 套人钢 管坑 木 比钢管 长 略样 可 这 以 利用坑
，
，撑
。
现 在 南非 的 深
部 开 金采 矿基本 上 都 建立 了 完
，， ，
木
的柔 性 便于点使 柱 密紧
地
， 顷底板 接触 外 套 的，
的善岩 震监 测 系 统可 以及 时 观 测岩震 况 情采集 岩 震 据 以数便技 术人员 对 岩体 地 压活 动 进 行分 析 判，
管钢 既以 可增 加
点的强 度 乂能防 止 木 的 坑腐炊，
这
种 柱
点一
般
丨
丨永久
性支护措施
断，并且 定 期提 出 分析 报 告提出 采 地 压 取管 理 措
施
，
，根
据调 査 研究 况怙的 主
要 表形式现
有；
南金
矿深部 汗 采 岩爆
中，
的
议
。建
种
：
工作面
爆 裂
；如
图
所
。示
；
南
非 黄矿金山 深部 开 地采压管 理研究 的 主 要
特断层 滑动 岩 墙 接错 触 矿 柱垮动塌 采 空 冒 落区
；
点
如
下…
。
为 应了对 工作 而 做裂 的 况
。
情，
可 以采 取 卸 压爆
注 重 观研宏 究与 微 观研究的 结合
，
首
先从
破
的 措
照施
一即
在丨
：作
面 回 采 前
之，
，
先 矿在体 下 盘 按
深 ，矿部体 所 处 原 的 岩 应力环 境 人 手通过 理 论分
析定角度
打
个中 深 孔进 预行先 爆 破 以 部 此分
矿
场
矿
采场
图
场采破 形 坏示 式意 图
第刘 绍
君 南等非 金矿深 部 幵 采 的中地 压 管理 术技
：
办
桃、
否则
，能 解决只
局部的 问 题更不 能 适 应深 部 开采
的，
趣、
細
页■ 細 勺 调 細減、
賴、
质
条 件 开 采技 工程术技 术标 生 产 建 准设安 全 境
、
船环户和 业 职健康 各等个 方面进 综行 合考 虑“
。
南
非的
卿。
（
矿财
艘 制 的 赚实得参 考 和借鉴
，
心实 垛图
心卞
垛
，
《 合实心
垛该 应 分 充 挥发 社 会协作 机 制 的 用 不作能
两家研究 机单 构独 斗
打。
南 非
金 矿 场 顶 采 支板护 方式 示 意图
靠
一仅
应该通过 矿 业技术 一
联
盟 或 其者它 形式 的 协 作机制
统
组 ，研织 究力 量
，印
制
定 细 详的 发研开 究 战和略 计 划 确明 工 分与 职责
’、
，分 步实 定 期施检 查
，
。
以
期 早 出成 果
，
服
务行业
。
因
为深 部 开采涉 及许 多工 技程 术标 准 问 题
「
的径 管钢卩
丨
和
生 产建 设 的安 全 问 题要需通 过行业 提 出 ，
，建
议
关相 部门尽 快 组 织 家专 研究制 定 相应 的 工 程 技 术 准标和
安全 规程。
图
如 —竖井 计 提设升机 钢丝绳
、、
，
深部 制
一
；
冷
通 风排等水、
、
复。 合点 柱 意示 图
参 考 献
：
文
场采
图工
作爆裂
面
■不
图
意地
放 释集中 工作 面 在的应 力 应力环境 下 进行丨
，
使回
采作在工 较 的小
，
：
，而 保从证 采场 作业 的全
安
图
如 社胡等
荣
示
所
千米以 上深 矿 开井采 研究 现 状与 进展】
。
中国
业矿
深部 开采 深 度类 开分拓与 准 选 采技矿术
、
网，
，
：
—
—
约炸讨爲
物
钱
：
图
作工 面卸 爆压破 示 图意
丨
对 我国 金 矿 深 部开采 的 启发
”
：
过 对通 南 非 金 深 部开矿 采 技 术的发 展过 程与 工程 技术在 实际 应用 中 特 点 的 了 对解 照我国 矿山 的
，
幵 采 技 术 现状
可
以 得 到以 下 儿 方个 启 发 面 和认识
、
，
”
。：
…
—
，
丨部深 开采 涉及的 技 术问 题 范围 广 响影
素复杂
因，
下
第转
页
、
决 不简 单能地 认 为 仅是 压 和 地 热地 的问题
）
?
52
?
中
矿山国 工
程年第 （
卷
）
表
使
水用力 分 级和机 旋 器流生 产指 标对 比
指 标比
对评价
旋表流 代 替 分器级 机 前 后直接 费 用 情 对况
费用 比 对比
几
各项生产 指 标
日
純牛力皮 補 标 材 料 耗
消
历、间时
少
元
（
包括分级 机新 轴 大根、
修根 大 复轴 部支撑 座 等；
板
、衬
螺
栓
旋、 器流系 统砂 泵 叶
，、
，选
厂设 备 转 运 原矿品率位 理处 矿 石量
台时处 理 矿量
提商
降 低 加增提高 一
轮
、證
板、
、
承 前后轴护板填 箱
）
料煤
栓 壳等所有材料
锅力
动
？肖
耗元
总相差体元
月
日
精注矿 产 量精 品矿
位 收回
率加增提 髙持平
降低
费
用 对 比是则 年 至
月
日至腿
月
与 画 年
年
月
年费
用之 差
大
幅提 高了 备 的 运 转率设也极 大地 提高了 企 业 的
，
尾 矿 品
位
一济 经效益 （
。
段
矿磨选矿浆人浓 度段磨 矿 细度（
提
高含量
投
资 用分析费
。
当时所
、
双购螺 旋 分
、
，级
一
高 提提高
机的
格是价
多 元万 加 上厂 基房础 安装 等
仅，
二
二
磨段矿选矿浆浓人 度磨矿细段
：度
力水 级 分机的 基 建 投人 超
过万
元整 而 旋个
，流
（
量含丨
）
高提丨
设 备器砂 泵 支 加架 装安不 超
、
、
过元万 两者
，
注相指标 对 比 是月
日
年
日
月
日
至
。
丨
年
月
与年
差
多
万元在
，一
投次方资面水 力 流旋 也 比 分
至
器年
月
指 标 之差
级机有较
优 势大段磨 矿改 善
，。
段
磨矿细 度 提高 近矿 的细原矿
品，
由
于
’一
二段
’磨；
，
降 的情 低况下 流器故 障
增率
以加
上扫
选 度浓也有 所 提髙
在
回选收率 基本 平 持其尤，
地处 偏 远山区 的 南云 镇玩金 矿来 说选 矿厂
的，
幅 降低 备设 还转率处理
和
一
段磨 矿级分 设备 采用 水 力 旋 流
。’
歡
替分级 机 是 成 功
，的
旋流 器生 产虽 然 电力 消 耗
、
匕
级分机 高 分但级 的 机 护维保 养 费用 远 髙于 旋
流—
品 位和 精
矿 折 碰价有 藤
高
’
誠麵
生产成
本器
者 两本 基可 以 抵 而消 采用 旋 流器带 来 的 设 运
，备
鶴滅 备 处神 力 鶴 大 大雌提 高 了选 厂
的
，
⑵生产 对前 况
进
况
、了
，
两段 生产 的 分 级 设备 料 材消耗 和电 消 力耗法 情
‘
一▽
”
、
况舰
矿石 从而 量提高 了 企 的 业经 济效
益，，
如果
再
考虑 备设 基建费 用旋 流 器要 比 水力 分 级机 有具
大巨 优势。
分
以 所 要不于 賺 传工统 艺 选 择 传 设统备
，
，
口
一 丄
表
、从 现代技术 和 实 际 发出要 勇 于打破 常规 以 业
企益 生效产管理 为 出 发 为 企点业赃 远 发 考展
虑
，
、。
将 分级机
为旋改流 后器 由于使用 砂泵 功率 较大 电
，
’耗将 比 分
级机 的 电 耗 有 较 大幅 增 度加 但 料材消 耗
’
《
矿 设选 计 册手》编 委 会 选 矿 设 计 手册
北，京
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冶
反 大而幅 减少 两 相者 比 用使 旋 流 的器全 年使 用费
，
，
工 金业出 版
社《
用低 分于 机级
万 元多如 果再 考虑 使 用 旋 器流
，每，
贵
厲 金 生 产技术 实用手 册 编》 会委（
金 属 生 产 技贵
术 年多处理 的 石矿量 在云 南 沅镇 矿金
使 厂旋用流器 作 为第上
接
第
一
页
选
矿，
实 手用册
上
）
册北
：京
金 工冶业出 社版
段
磨 矿 作业 分 的级设备 既
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