目录
32.1简介 1
32.2地质学 3
32.3岩土信息 5
32.3.1采场尺寸 5
32.3.2冻土 6
32.4采矿方法的选择 7
32.4.1原始设计 7
32.4.2实际过程 10
32.5回填 10
32.5.1原始设计 10
32.5.2实际过程 11
32.6稀释 11
32.6.1原始设计 11
32.6.2实际过程 12
32.7矿石调度与调合 12
32.7.1等级控制原始计划 12
32.7.2等级控制实际过程 13
32.8设备队 13
32.8.1生产车队 13
32.8.2服务车队 14
32.8.3维护车队 14
32.9操作过程中遇到的困难 14
32.9.1配水 14
32.9.2树脂使用 14
32.9.3再处理系统 15
32.10生产和维护统计 16
32.11运营成本 17
32.12总结 18
第32章
拉格伦，北极环境中的地下生产
32.1简介
拉格伦矿位于新魁北克半岛的北端，位于蒙特利尔以北1,930公里处。主要行政办公室位于魁北克省的诺安达，这是航班起飞的基地（图32.1）。
图32.1魁北克北部拉格伦矿的位置
该站点可通过飞机或船舶进入（图32.2）。简易机场位于都纳尚，这是该物业东部边缘的原始（仍然活跃）探险营地，距离卡廷尼克的主营地22公里。简易机场的表面是砾石，并配备了与大多数南方机场相当的导航设备。
图32.2拉格伦矿局部地区
所有人员和关键货物都使用737联合飞机运送到现场。从鲁恩到矿场需要2小时15分钟。大多数不易腐烂的货物通过圣劳伦斯海运从蒙特利尔或魁北克市运到现场。后者需要沿哈德逊海峡进行一个8到10天的旅行，这些船带着2.5万吨镍精矿返回，然后镍精矿被运往魁北克市，通过铁路运往安大略省萨德伯里的鹰桥冶炼厂。
矿区距码头设施100公里。部分进入道路，以及所有的对接设施，都是由石棉公司在几年前建造的。1995年，魁北克兴业银行对该公路进行了扩建。与此同时，对公路的现有部分进行了修复，并拆除了石棉公司的矿场。
该地区主要建筑设施长33公里，另有向西80公里的索偿权(图32.3)。拥有多个矿体，总储量为2,000万吨，镍和铜的储量分别为3.06%和0.87%，从卡廷尼克延伸至22公里。集中器也位于此处（图32.4）。经过18个月的试生产期后，1997年12月开始提前3个月开始生产。 2000年的计划生产率为934,000吨。矿石现在由卡廷尼克和阿皮尔西南地下矿（420,000和48,000吨）以及2区和3区露天矿（93,000和241,000吨）供应。 2区坑位于卡廷尼克以西3公里处，而3区坑和上西南矿区分别位于2区以西2和2.5公里处。 坑内工作由鹰桥的工作人员承包和监督，因此地下工作由鹰桥的员工负责。
图32.3地产图
图32.4 卡廷尼克站点
拉格伦集团的员工获得魁北克矿业协会颁发的1998年度奥肯奈=0#39;Connell奖，以表彰其在魁北克省所有矿场中的安全性能最佳，该集团应该获得1999年的同一奖项，因为他们今年在该省的表现也最好。
表32.1描述了从拉格伦集团到目前为止的生产情况。
表32.1拉格伦矿生产情况
|
1998 |
1999 |
2000 （计划） |
合计 |
|
|
地下开发/米 |
1990 |
2167 |
4775 |
8932 |
|
废石/吨 |
1179000 |
1903000 |
4454000 |
6357000 |
|
地下矿石/吨 |
337000 |
448000 |
600000 |
1385000 |
|
矿石/吨 |
334000 |
338000 |
334000 |
1006000 |
|
总矿石/吨 |
673000 |
786000 |
934000 |
2393000 |
|
镍产量/吨 |
16365 |
20000 |
23871 |
60230 |
|
铜产量/吨 |
4365 |
5280 |
5872 |
15517 |
|
钴产量/吨 |
190 |
344 |
310 |
844 |
32.2地质学
魁北克北部的史密斯角/韦克汉姆湾褶皱带是拉格伦矿体的所在地。它是在早期的远古时代形成，在地层和地质年代上与拉布拉多槽和汤普森镍带的岩石有关。拉格伦地块位于史密斯角带东部，与波夫尼图克和楚科塔特接触，具有重要的硫化镍铜成矿。后者与橄榄岩复合体有关，橄榄岩复合体沿该带向东西方向呈略微弧形，长55公里。橄榄岩中含有1%的细浸染的铁-镍-铜。硫化物，主要为磁黄铁矿和五长花岗岩，少量黄铜矿，为风化露头特有的红棕色。矿床本身由橄榄岩脉石中的六方型磁黄铁矿、五长花岗岩、黄铜矿、磁铁矿、微量黄铁矿、微量闪锌矿和局部浓度的铬铁矿组成。矿石带内伴生有钴和铂族元素。卡廷尼克矿体由多个矿床组成，这些矿床位于沿下盘地形低点的沟道或灰岩状区域(图32.5)。
图32.5典型卡廷尼克矿透视图
卡廷尼克至少85%的矿物储量位于或接近基面接触点。天平位于或接近几个上覆流动单元的底部。下盘矿床彼此隔离，重新开采18 000吨至120 000吨不等，镍含量为3.09%，原来的总数约为700万吨。这些矿床从地表延伸到350米的深度，有1400米长，向西北方向倾斜，平均倾角为45 ~ 50°。矿体在深部是开放的(图32.6、32.7和32.8)。
图32.6 卡廷尼克矿平面图
图32.7 卡廷尼克矿的纵向投影
图32.8卡廷尼克矿的等距视图
32.3岩土信息
32.3.1采场尺寸
所选择的最大跨度是根据采矿前可获得的岩石力学数据确定的，一旦编制和分析了更多的数据，将对这些数据进行审查。从金刚石钻头信息中提取岩石质量指示值(RQD)，并按剖面上的特征进行分类。然后建立这些矿体的三维模型，在每个切割高度(背高)水平切片，以帮助定位子层。1991年完成的测绘数据可以确定主要的环节。然而，这些信息仅限于下盘物质(辉长岩)。它后来在悬壁材料(橄榄岩)和矿石的发展中被证实。
对岩心试样进行了单轴抗压强度分析。辉长岩为314 MPa，橄榄岩为369 MPa。当连接失效时，这些值分别下降到133 MPa和144 MPa。当时，由于矿床离地表较近，没有岩心进行类似的测试，也没有进行地应力测量。当采矿进展到较低的海拔时，这将重新估价。
对不同掏槽顺序进行了模拟，确定最大无支护跨度(无支护即无锚索锚固)为20 m。这是通过Mathews/Pot-vin方法以及诺安达根据加拿大和澳大利亚172个不同的实际案例的观察和测量，开发出的切割和充填稳定性图确定的。这两种方法得出了相同的结论。
当最大理论跨度确定为20 m时，采用保守设计，即一开始是16米。这一设计将在稍后的采矿过程中得到确认。
32.3.2冻土
该矿体位于连续永久冻土的范围内（图32.9）。为了保持永久冻土的完整性，输送到矿井的新鲜空气不加热。这显然导致冬季主要巷道的温度非常低。在1991-1992年期间，在斜坡的不同深度(相对于表面)的墙壁和背面的钻孔内，以及在不同深度的钻孔内，均安装了热敏电阻。有可能确定，在一年的周期内，挖掘周围只有1.5米的岩石会融化，然后冻结。尽管夏季气候变暖会影响挖掘周围岩石的温度，但冬季几个月的降温会抵消这一影响。这些冻融循环似乎对挖掘的稳定性没有多大影响。在地表以下275米深的钻孔中也安装了热敏电阻。接近地表的地下岩石温度为-5.5℃，在地表425 m以下的永久冻土的预期极限下，每40米垂直距离增加约1℃(图32.10)。
图32.9魁北克省连续永久冻土的极限
图32.10冻土深度极限
32.4采矿方法的选择
32.4.1原始设计
在卡廷尼克地下矿山的设计中，需要考虑许多因素。主要的问题是是否有合适的材料用于回填。很明显，由于所涉及的开口跨度太大，在一个大采场中不可能提取出任何一个区域。这意味着开采必须按顺序进行，每个采空区在开采相邻的矿块之前都要充填满。首先要考虑的开采方法是充填采矿法(图32.11)。由于将水泥运输到矿房的成本高，这一方法就被放弃了。然后考虑使用冷冻水作为粘合剂，试图利用低温环境来用水代替水泥。这一方法在北方取得了成功。在访问了科米克的北极星矿后，我们进行了调查，发现我们的岩石温度比其它的开采现场要高得多。为此我们进行了一项研究，采用10米宽、30米高和不同长度的采场尺寸，来确定回填体原地冻结所需的时间及其最佳含水量。
结果令人沮丧，因为预期2年后回填物质周围的最大冻结带为1.5米。在开采第二个采场之前，很难制定出一个允许等待2年的方案。此外，对于1.5米的冻结带能否在开采第二个采场时保持稳定，人们也没有信心。下一个想法是增加回填体的冻结量。考虑的方案是安装冻结管道，可以在短时间内使充填体完全冻结。然而，该方案的成本较高。
为了开发一种能够充演示填体松散状态的设计，促进了所谓“组合方法”(图32.12)的发展。在子层之间，沿下盘接触点以切割充填方式开采一个狭窄的区域，形成一个倾斜65°的填充墙。这样，即使下盘是45°，矿石也能流向采掘点，而且回填更加稳定。
该方案最初被放弃，因为它是开采密集型的，并不能保证回填能够保持不变。但是，它可能会在不久的将来再次被考虑。
图32.11回填炮眼
图32.12组合方法
考虑的下一个方案是用不可回收的支柱(5times;5米)进行切割和充填采矿。这样做的主要优点是降低了前一种方案所需的40%的成本，但损失了7%的矿石。这些矿柱设计在一个固定的网格上，从一个切割到下一个，其中一些必须位于下盘的高品位矿带中。虽然矿石损失仅为7%，但实际情况是，镍的损失要高得多。
最终设计和最初在现场实施的设计是单通道，切割和充填采矿。每个切口将通过依次开采的面板完全提取，允许回填与切割工作平行进行。现在每20米处有一个分层，每个分段都可以进入特定矿体的四个采矿层。巷道和斜坡道的战略位置可以为多达三个不同的矿体提供服务（图32.13）。在采空区，主开口(中央面板)直接穿过采场，直到到达远壁。同时，在与矿石交汇处，主孔两侧90°处发育，并遵循接触(地质控制)，直至远壁再次被截取。这些主要开口10米宽5米高。一旦中央面板被开采出来，它就会被回填以支撑采场的背面，从而使最后的跨度减少一半。一旦条纹漂移完成，第二个面板(6米宽)在它们的内部被打开(平行于中心板)。这导致了16米的开口。从这时起，所有后续的面板将是8米宽，后退到中央面板。在任何时候，一个面板处于回填状态，相邻的面板将完全被开采出来，下一个面板将处于活动状态(图32.14A)。
图32.13分层及切割路径
图32.14A原始采场面板布置
图32.14B实际采场面板布置
32.4.2实际过程
实际上，随着开采的进行，遇到了一些意想不到的困难，迫使我们修改原始设计。由于后面遇到了楔形矿块，因此决定将面板的宽度减少到标准的5米宽。并决定按顺
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