无轨采矿与斜坡道开拓.pdf

V ～ ， 郴 开 采 亢 孰每 矿 删 铍 适哥 掘 4 。 ‘ ； l 无轨采矿与斜坡道开拓 周淑媛 丁 当今世界采矿技术发展 的总趋 势是 ；采 用高效率设备和先进采矿 工艺 ，实 现高度机 械化，电气化和自动化，改善劳动条件；降 低 生产 成本，注意安全环保，不断提高矿 山 生产效 率。而 地下矿山应用无轨采矿和斜 坡 道开拓则是这 个趋势的具体内涵，也是现代 化矿山的一种标 志。 1无鞔 采矿 7 O 年代 以来， 以无轨采矿技术的普遍推 广 和液压凿岩技术 的工业应 用为标志，国外 地下矿 山进入 了第三代发展期，也就是全面 实现 机械 化时期。 近 1 0 多年来 ，国外无轨采矿技术发展非 常迅速，据t 9 8 1 年国外对1 4 8 座地下矿 山 统 计，其 中1 4 5 座矿 山在 采场装运 卸中应 用 了 无轨采矿设备 。西方 各国地 下金属 矿中，无 轨采矿的 比重 达三分之 二以上，原苏 联 “ 十 五 期间 ，采 用无 轨设备的采矿量 占地 下 采 矿总量的4 3 ％。”’ 无 轨采矿的关键设备是 装、运、卸机 械一休化 ，凿 岩设 备液压化 。 无 轨采矿 的优 点是 设 备机 动灵 活，利 用率高，设备能力大，效率高，总投资少， 成本低，劳 动力 省，工效高 对于劳动力短 缺，工资很高的西方工业 国家极为有利。因 此，无轨采矿最早在 西方工 业国家兴 起，并 得到 迅速 发展 。 近年来 ，无轨 采矿的配 套设备 ，如坑 内 24 卡车、装药车，锚杆台车及各种服务车等， 也 已形成 一整 套无轨采矿系统 。由于无轨 采 矿设备的不嘶完善，当夸世界地下无轨采矿 应用广泛，效果显著，成为提高开采强度， 扩大矿山规模，解决矿山疑难 问题的重要技 术措施，也是全面实现地下矿山机械化、电 气化， 自动化 的最有效 的途径 。下面举倒 说 明。 瑞典2 0 多年来，在大大小小的 地 下 矿 山 ，推行高效率 的无 轨采矿 ，全面 实现机械 化，结果，采掘技术水平和经济指标都跃居 世界先进行列。一个年 产2 4 5 O 一3 0 0 0万t 的卢沙瓦纳一基律纳公司，包括采、 选 、 运， 机修和经营人员在内， 雇员总数7 5 7 3 人 。其 中工人 占7 8 ． 6 ％ ，全员劳动生产率 3 2 3 5 3 9 0 0 t ／ 人 a 。一个 只有8 5 名 雇 员 的小铁 矿，全员 包括选矿 劳动生产率达 4 7 0 S t ／ 人 a ，井下工人劳动生产 率 高 达 ． 1 4 z 8 5 ／ 人 a 。 i 波立登 公司一 个由6 6 名职工组成的铅锌 矿，全 员劳动生 产 率 不 包 括 精 选 达 5 z 5 7 t ／ 人 a ，一般的 掘进 工作 队 由 l O人 包括机修 组成，采用三机液压台车和前 端式装载机，掘进断面l 8 2 5 m。 ，日进 尺 平均 达1 5 m，工效1 ． s in／ 人 一 班 。 美国6座地下铁矿山都采用无轨设备采 矿，其中 3座大型地下铁矿全部 内 燃 无 轨 化。内燃无轨设备往大型 、配套发展，如最 大铲运机斗容7 ． 6 m。 ，效率达 5万 t ／ 台 月， 维普资讯 普遍采用双臂或三臂掘进台车和双臂采矿凿 岩 台车 ，辅助车辆有装 药车，二次破碎车， 混凝土浇灌车 ，人车，材料车等。采矿方法 采 用高效 率的 空场 法和崩 落法。地下开采露 天化是美 国地 下金 属矿山的重要特 点，派洛 特 诺勃 Pi l o t Kn o b矿是这种 开 采 方 法的典型 矿山，它用高教无轨设备 采 矿 ， “ 台阶 式 方法落矿，正常开 动 3台EI mc o 9 2 0 铲 运机即可完成 1 8 0 万t ／ a 的任务 ，开 采效 率很高． 7 O 年 代我国只有小 寺沟铜矿 1韭无轨化 矿 山，主要 无轨设备是 3 In。柴油铲运机和 “ 五 十铃 卡车 。8 O 年代，我 国黑色 有 色， 黄金 及化 工系统的大型地下矿均有 了无 轨采 矿的典范 。如 三山岛金矿是我国最大的地下 脉 金 矿 山 ，设计 规模i 5 0 0 t ／ d ，采矿方法为 “ 点柱 式 机械化分层 充填 法” ，全套引进国外先 进 的采 矿无 轨设备 。其主要 无轨设 备有单， 双臂 全液压凿岩台车，2 ． 7 m。 柴 油铲 运机， 载 重l l t 的井下 卡车， 辅助无 轨设备 有锚 杆 台车，剪式升降台车，移动式碎石机 ， 人 车 ，材 料车及 各种服务车等 。该矿 由于采用 先进采矿工艺和无轨设备，使矿山提前一年 达到设计规模。 目 金川二矿是我国镍生产基地中的一座品 l 位高 ，储 量大的大型地下有色金属矿 山。主 - 要无 轨设 备有双臂全液压凿 岩台车 ，潜孔钻 车 ，各种型号的电动和柴油铲运机 ，锚杆 台车，装药车 ，撬 毛车 ，喷桨机 以及 其他服 务车 等。采矿方法为 “ 机械化盘区式 下向水 平分层进路胶结充填法”。由于用无轨设备 开采，使这一采矿新工艺获得成功，提高了 矿 山生产 能力 ，与 普通 胶结充填 法比较，进 路综合能力提高1 2 5 ，工效提高1 0 9 ． 5 ， 采矿作业 成本 降低 1 ． 1 7 ， 车 间成本 降 低 7 ． 1 4 。为我国地下矿山实现大型 机 械 化、无轨化采矿积累 了经验 ，也为我 圊矿 山 步入世界先进行殉奠定了基础。 开阳磷矿是我 国化 学工业系统地 下开采 规模 最大的矿 山，已探 明磷 矿石 工业 储量居 全国之首，是我国磷肥工业原料的主要生产 基地之一。但由于开采技术条件复杂，长期 未能 提供 优质 磷矿石。近年来 ，由于综 合采 用近 代采 矿技 术和无轨设备采矿 ，全 面解 决 了困扰该矿2 0 多年 的技 术难 题。该矿井下现 用无 轨设备有 ；钻 凿浅孔和深孔的单臂液压 凿岩台车，电动铲运机，锚杆台车及服务车 等。这些无 轨设备 功能 齐全，效率高，特 别 是电动遥控型 铲运 机可 以实现无人驾驶 出入 危险 区出矿，保证 了采矿作业安全 ，可靠 ， 使采场生产能 力提 高数 倍。 镜铁 山铁矿设计规模5 0 0 万 t ／ a ，是我 国 最大的地下铁矿山。铁矿体出露于海拔2 6 9 5 3 4 2 0 m的山坡上。矿 厚平均6 0 m，急 倾 斜 矿体。采用无底柱分段崩落 法， 无轨设 备采 矿。其主要无 轨设备有液压掘 进凿 岩 台车 和深孔液压采矿台车，3 ． 8 m。 的 电动或柴 油 铲运机， 以及装药车， 油车 ，维 修车 ，服务 车等。该矿自采用无轨设备之后，矿山生产 能力逐年提高 龙 桥铁 矿是 安徽省庐 江县境 内的一个工 业 储量 超亿 吨的大型地下铁矿。矿休呈似层 状，走向长2 2 0 0 m，最 大延 伸7 1 0 m，矿 层 平均厚 2 7 ． 2 0 m，倾角1 5 。_ 2 0 。 ，矿石平 均 品位4 3 ． 9 7 。我院于 1 9 9 2 年对该矿 进 行 了 预 可行性研究 ，并经 冶金部主持审查通过。 根据矿床妁 赋存 条件，瞄准当今世界现代化 矿 山的先进技术 ，预可行性研 究报告中采 用 了先 进的采矿工 艺和 高效率 的无轨设 备； 空 场法和崩落法，垒液压凿岩台车，3 ． 8 n l 。 的 电动或柴油铲运机，双臂全液压掘进凿岩台 车 ， 2i n。 铲运机及相应的辅助设备 。 2斜坡 道开 拓 随着无 轨设 备∞ 不断 完善 ，配套和广泛 25 维普资讯 应用，促进了无轨采矿技术的迅速发展。与 此 同时，矿 山开拓运输 方式 也发生 了相应的 变化，斜坡道运输 的出现 为地 下矿 山开辟 了 新 的开拓运输途 径。通过斜坡道，矿山各种 无 轨 自行设备可 以畅行于地表和各开采水平 之间，使矿 山面貌发生重大变化。因此 ，世 界 各国凡 以无轨设备采矿的地下矿 山，都有 斜坡道开拓工程。现举例如下t 瑞典基律纳铁矿是世界上最大规模 的现 代化地下铁矿 ，矿 山年 生产 能力3 0 0 0 万t 。 矿体走 向长4 7 5 0 m，平均厚度 1 0 0 m ，倾角 5 5 。--6 0 。，平均古铁 量6 4 ，工业 储量推 测埋深1 ． 5 2K m ， 目前开采水平7 7 5 m ， 正 向l 0 0 0 m水平 开拓 。 该矿是世界上最 早 开掘斜坡道的矿山，主斜坡道坡度l O ％，规 格 8 5m， 总长1 5 0 0 0 m。 芬 兰皮海萨米 P y h a s a l m 铜 锌矿 ， 是奥托 昆普公司 的一座中型矿山。矿体 走 向 长6 5 0 m，倾 角5 O 。～7 0 。， 矿 山开采 规 模 为9 O 万 t ／ a 。坑 内全 部用 无轨设备采矿 ，采 用竖井一螺旋型斜坡道开拓。斜坡道直通地 表，宽4 ． 5 m， 高3 ． 7 m， 坡度 8。 ， 总长 4 O 0 0 m，路面f 铺有8 0 ram厚的沥青混凝 土。 加拿大克 莱顿 Cr e g h t o n 锕 镍 矿，其 矿石储量可供开采数十年，是加拿大重要镍 矿石 基地 ， 日生产 能力 1 4 5 0 0 t 。 采用无轨设 备采矿，从地表至井下第3 0 中段掘进一条螺 旋型斜坡道，总长3 0 4 8 m，垂深5 7 0 m， 螺旋 道宽4 ． 8 m， 高2 ． 9 m，坡度 1 O 。，无 支护 ， 螺旋道底板铺有1 0 2 ram厚的混凝土。 美国菲特一太普多金属矿 ， 急倾斜矿 体，沿走 向长数百米 ，平均厚度3 0 m。采 用 无轨设备采 ， 箕斗竖井和斜坡道联合开 拓，竖井布置在下盘，井深2 6 4 m 。斜坡道 长 l 5 0 0 m，断面4 ． 5 4 ． 5 m ，坡 度 1 0 。 ， 主要 用于无轨设备通行和通 风。 原苏联南方铁 ，矿体倾角2 0 。 一4 0 。 ， 平均厚度3 5 ～4 O m，开采 规模2 5 0 万t ／ a 。 采用 26 无轨设备采矿，竖井一螺旋型斜坡道联合开 拓，斜坡道断面4 ． 5 3 。 5 m ， 直线段坡 度 l 0 。， 曲线段坡 度 5。。采场 矿石 通过无轨 装载机、 自行矿车或铲运 机沿 分段 斜坡道和 螺旋道送 至井下 主溜 井。 8 O 年代 以来，我 国井下矿 山随着铲运机 的推广应用， 无 轨采矿和斜坡遭开 拓在黑 色 、有色 、黄金 及化工系统 的大 型地 下矿 山 均有 实例 。 如 三 山岛金矿全部采 用无轨设备采 矿 ，竖井一斜坡道联 合开 拓，斜坡 道 总 长 2 0 5 7 m ，断 面 4 ． 23 ． 6 m ， 直线段坡度 l 7 ％，曲线段坡度 5％，平均 l 3 ，路面用 碎石铺 垫。 金川 二矿采用竖井～斜坡道联 合开拓， 斜坡道全长6 3 0 0 m，坡度 l O ％ ，断面4 ． 8 3 4m ， 路面 为水 泥加冷 沥青 加 胶 3 0 ％ ， 主要供无轨设备通行 及辅 助 运 输。 开阳磷矿斜坡道布置在采区中部，螺旋 型，断面 4 3 ． 5 m，坡度1 2 --2 0 。 镜 铁 山铁矿斜坡道全长l 6 6 3 m ，坡 度 l 5 ％，断面2 0 ． O 5 3 2 ． 0 1 m o 龙轿铁矿斜坡道为折返式，以地表至最 终开采水平 ，全长约2 4 6 0 m ，斜 坡 道坡 度 l 5 。 3培 语 目前 ，无轨采矿和斜坡道开拓已在国外 地下矿山普遍应用，促进了采矿技术的迅速 发展。我国自铲运机在井下矿山推广应用以 来，推动 了矿 山全 面实 现机械化 的进 程。8 O 年 代 以来，国内许多老矿山在 挖潜改造中， 都 以采 用无轨铲运机出矿而增掘 了斜坡道开 拓工程，藉以来提高采场生产能力，促进采 矿工艺的改革，扩大矿山开采规模a一些新 建和扩建的大型地下矿山，设计中都选用了 下 转 第3 l 页 维普资讯 利用其他方 法或 方案 的长处， 可改善技术经 济指标，有着广 阔的发 展前景。 3 ． 8 ． 1菜芜铁 矿分段连续矿房组 台方 案 矿房圄采采取有底柱一次大量挤压崩矿 和无底 柱 出矿方式 ，矿房内的矿石是在 空场 下放矿，而矿柱是在覆盖岩下落矿回采，整 个回采 工作是 自上而 下，从一翼 向另一翼连 续后退回采方式 。 矿房内矿石在空场下出 矿，贫化率低，回采率高，采用有底柱崩落 法的一次大量微差挤压崩矿，爆破质量好， 对矿岩破坏少， 回采工 艺简单，克服 无底柱 崩落法打眼 、崩矿 、 出矿交替进行，工艺复 杂的缺点，提高了采矿强度，采用无底柱结 构出矿，克服了有底柱结构复杂，工程量大 和维护困难 的缺 点 ， 大部分采切工程是平 巷，便于机械化施工，作业安全，工作面通 风又好 。 3 ． 8 ． 2杨家杖子矿低分 段连续采矿组 合方案 这种方案是沿走 向莲 续推进 回采， ，矿 房矿石在 临时 顶柱 的保护下放 出纯矿石 ，随 着矿房回采，滞后一定距离崩落顶柱，处理 空区。这种方案具有崩落与空场相结合的特 点，可获得采场生产能力太，贫化率低和回 采 率高的效 果。 3 ． 8 ． 3分 段空场与崩落相结合 的方案 有的矿 山采用分段 空场与崩落相 绪台的 采 矿方案 ，使生产安全 条件改善 ，保证 了生 产正 常进行， 也相应地 提高了技术经济指 标。 4 问题 厦建议 1崩落 法是 我国地下铁矿 山主要的 采矿方法 ，随着采掘设备和 矿山技术 的不断 发展 ，其适用 范围也将进一步扩大 。 2在 引进 的采 掘设 备 中，由于受 外 汇 限制 ，备件缺 乏，作 业率低 ，甚至造成整 机瘫痪， 国产设备 与国外同类产 品相 比，有 的性能较差 ，质量不过 关，故障多 ，选型 困 难。应统筹安排设备引进，消化、拓新。要 把备件的生产和供应放在首位。希望有关部 门予 以重视和支持 。 3 崩落 法矿石贫 化太 ，损失大 ，放 矿制度和管理要求 十分严 格 ，必须 把放 矿作 为 回采 的重要工 序切实抓好 。 4 对崩落采矿法 还应 加强研究 ，为 提高矿 山经济效 益和劳动 生产 率服 务。 上接 第2 6 页 先进的采矿工艺和高教率的无轨设备。龙桥 2 铁矿是 马钢 的重要 后备矿 山，是跨世纪 的建 设项 目，设计人员根据矿床赋存条件和国内 3 外采矿技术的发展趋势，采用了井下无轨采 矿和竖井斜坡道联合开拓新技术， 适应我 4 国现代化矿 山建 设发展的需要 。 4参考文越 l 张 风荣 ．国外金 属矿山采矿技术十年的 进展． 有 色金属 ，1 6 8 3 ， 6． 籁海辉 ．瑞 典地 下矿 山采掘机械化 的现 状与动向． 中南矿冶学院情报井，1 9 8 0 ． 美 国地下铁矿山 ．马鞍 山矿 山研 究院情 报 室 ． 郭春林． 机械化盘 区式下向水平分层 肢姑 充填 法 回采设 计与实践， 19 92， 1 0． 洗德责 ．9 O 年 代 国外金 属地下矿 采矿技 术． 国外金属矿 山，1 9 9 1 ， 1 0 ． 3 1 维普资讯