自燃崩落法铲运机出矿底部结构的探讨.pdf

2 0 0 9 年 6月 第 3 8卷第 3期 中 国矿 山工 程 Ch i n a Mi n e Eng i n e e r i n g J u n ． ， 2 0 0 9 V 0 l _ 3 8 No ．3 自然崩落法铲运机出矿 底部结构的探讨 Di s c u s s i o n o n s c r a p e r o r e d r a wi n g b o t t o m s t r u c t u r e i n b l o c k c a v i n g 党军锋 中 条 山 有 色 金 属 公 司 北 方 铜 业 铜 矿 峪 矿， 山 西垣曲o 4 3 7 0 0 摘要 随着无轨采矿设备及技术的应用和发展 ， 铲运机作为一种高效的 出矿设备， 将成为地下矿 山未来发展的必然趋势 。 本文 就 自然崩 落法采矿 利用铲运机 出矿 的底部结构布置、 拉底形式及有关参数的选取进行探讨 。 关键 词 底 部 结构 ； 聚矿 沟 ； 拉 底 方式 Ab s t r a c t W i t h t h e a p p l i c a t i o n a n d d e v e l o p me n t o f t r a c k l e s s mi n i n g e q u i p me n t a n d t e c h n o l o g y ， a s a h i g h e ff i c i e n t o r e d r a wi n g e q u i p me n t ，s c r a p e r w i l l b e t h e i n e v i t a b l e t r e n d o f u n d e r g r o u n d mi n e d e v e l o p me n t ． T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e o r e - d r a wi n g b o t t o m s t r u c t u r e ， u n d e r c u t t i n g me t h o d a n d r e l a t i v e p a r a me t e r d e t e r mi n a t i o n o f u s i n g s c r a p e r i n b l o c k c a v i n g ． Ke y wo r d s b o t t o m s t r u c t u r e ； o r e a c c u mu l a t i n g tr e n c h ； u n d e r c u t t i n g me tho d 1 设计概况 铜矿 峪矿 二期 工程 设计 年 生产规 模 为 6 0 0万 ， 比 上部中段提高了 2 0 0万 ， 仍然采用 自然崩落法采矿。 根据 1 5 m块矿床模型 ， 按照铲运机开采的采场结构 布置要求 ， 按最小采高 4 0 m最小采宽 7 5 m， 对矿体进行 了采 界 圈 定 ．出 矿 层 和 拉 底 分 别 布 置 在 5 5 4 m 水 平 和 5 7 0 m水平 。5 3 0 m运输水平共布置了 2 2个 穿脉 ，间距 6 0 m， 开采标高 5 7 0 6 9 0 m。 中段高度 1 2 0 m。开采面积约 1 3万 IT I ， 可 开采 矿量 约 7千 万 t 。 2 使用铲运机出矿的必要性 电动铲运机 出矿是世界采矿业 的发展方向 ， 铜矿峪 矿 二 期 工 程 采 用 电 动 铲 运 机 出 矿 。 其 他 主 要 原 因 是 5 3 0 m中段矿石崩落块度初步预测结果大于 1 ． 2 m的块 度将 超 过 2 0 ％。采 用 电耙 出矿 方 式 是 生 产 中 的 一个 难 点 ②二 期 工 程设 计 年 产 量 为 6 0 0万 t ， a ， 只有 使 用 电动 铲运机出矿才能保证正常生产 ； ③电动铲运机污染小 ， 有 利于坑下通风量的减少 ； ④在使用 电动铲运机方面， 已有 许多经验 。 3 铲运机底部结构的参数选取 3 ． 1 放矿 斗 间距选择 设计依据 一是 自然崩落法科研攻关时放矿模拟实 验 的成果 ； 二是 国外类似矿 山铲运机 出矿的参数 ； 三是 铜矿峪矿实际出矿经验和统计资料。 第3 期 党军锋 自然崩落法铲运机出矿底部结构的探讨 1 5 3 ． 1 ． 1 科 研攻 关关 于斗间距 的结论 按长沙矿山研究院 1 ／ 5 0单漏斗立体相似材料 模 拟成 果，放 出椭球 体 的长短半 轴可 选用 下面 指数 相 关模 型表示 a 0． 5 7 5 33 H 0 2 3 b 0． 2 5 42 6 ／ -／ 0 ． 式中 放出对接椭球体长半轴 ； 6 放出对接椭球体短半轴 日 极 限放 出高 度或最 大放 出椭 球体 高度 。 考虑在 4 0 m≤ ≤1 2 0 m条件， 放 出体相交 l ， 4 一 l 时较 为合 适 ． 则漏 斗 间距 可在 1 0 ～ 1 5 m 间选择 。 3 ． 1 ． 2 依 据 国外经验 选取 国外应用铲运机 出矿的 自然崩落法矿 山漏斗 担 负 面 积一 般 在 l 4 4 ～ 2 2 5 m 2 即斗 间距 为 1 2 ～ 1 5 m， 加 拿 大 贝 尔 矿 出 矿 块 度 比 铜 矿 峪 小 ，斗 间 距 为 1 2 ． 2 m 智利 特尼恩 特矿原 生矿 的矿 石特性 与铜矿 峪 矿 相 近，出 矿 最 大 合 格 块 度 也 为 1 ． 2 m ，斗 间 距 为 1 5 m。国外 的 出矿技 术经济 指标都 比较理想 ， 取得 了 满意 的效 果 。 3 ． 1 _ 3 按 实际 出矿块度 选取 铜矿峪矿 6 9 0 m中段 4 矿体铲运机经过几年的 出矿实践， 采用 1 5 m的斗间距完全满足实际出矿块 度要求，经过对 5 3 0 m 中段矿体及 围岩进行崩落预 测 ， 大块产 出率为 2 5 ％， 按照出矿块度大， 放出体短 半轴大， 斗间距也大的原则 ， 取 1 5 m的斗间距较为合 适 。 3 ． 1 ． 4选 取 结 果 综上 所述 ， 考虑铲 运 机 出矿底 部结 构 ， 一是 要铲 运 机能够 灵活 的铲装 二是铲 运机 出矿 巷道 断面 既 要满足铲运机运行要求。又要对底部结构稳定性有 利 ， 因此选择 了 1 5 m 1 5 m 的斗间距 。 3 ． 2聚矿 沟尺寸确 定 3 ． 2 ． 1 聚矿 沟长度 尺寸 按照 1 5 m 1 5 m斗间距布置要求， 穿脉出矿巷道 间距为 3 0 m， 聚矿沟长度应为 1 5 m。 但为了满足铲运 机摆直 了铲装 ， 增加了装矿进路长度 ， 使聚矿沟底 部长度变为 1 3 m，见图 1所示。使得同一个聚矿沟 的放矿点 间距缩 短 2 m， 两 个聚矿 沟之 间放 矿点 间距 增 加 为 1 7 m。这 样 是 否 增 加 矿 石 损 失 贫 化 ，经 过 6 9 0 m 中段实 际生产 验证认 为在放 矿时 ． 1 3 m斗 间距 的放出椭球体会相交 ，发育成一更肥大椭球体 ， 因 此对矿石 的损失 贫化影 响不是 很大 。相对 来说这 对 铲运机的铲装会提供更大方便 ， 假如铲运机在弯道 量 图 1 聚 矿 沟示 意 图 上铲装 ． 尤其是电动铲运机 ， 将会对铲运机带来很 大伤 害 。 3 ． 2 ． 2聚矿 沟 宽度 尺 寸 1 铲 运 机 聚矿 沟 下 口相 当 于 电耙 的漏 斗 颈 ， 尺寸选择的是否合适， 关系到矿石能否顺利通过 ， 生 产能力是否能保证。 根据铜 矿峪矿 的 出矿 块度 组成， 可按下 式计算 o ／ ≥4 一 0 ． 5 一 式 中 聚 矿沟下 口宽 ， m； 吼 最大允 许 出矿 块度 ， m； “ 大块产 生率 ， ％； ％不合块大平均块度 ， l,l q 。 把铜矿峪矿 6 9 0 m中段条件 a k 1 ． 2 m ， 2 5 ％ ， ％ 1 ． 5 m 代入上面公式 ， 得 的值为 4 ． 2 m， 选取聚矿 口下 宽 4 ． 2 m。 2 铲运 机上 口宽度 按照 I7 0 。 矿 石 自然流 动角， 聚矿 沟上 口宽度取 1 0 m。 3 ． 3 穿脉 出矿巷 道与装 矿进路巷 道关 系 为了使铲运机能够方便的进入装矿点 ， 穿脉出 矿巷道需与装矿进路巷道斜交 ， 交角越大 ， 铲运机 装 矿 时 越 易摆 直 ． 但 是交 角 太 大 ， 对 铲 运 机 的转 弯 半径要求愈小 ，根据市场上铲运机的转弯半径 ， 交 角一般 取 4 5 。 ～ 5 5 。 。为 了满 足铲 运 机在装 矿 进路 中 直 线 铲 装 ， 设 计 尽 量缩 短 了装 矿 进路 长 度 ， 最后 经 过 比较 ， 选取 5 2 。 交角较为合适。 4 铲运机生产水平平 面布置 参考国内外矿山的铲运机出矿平面布置方式 ， 结合 6 9 0 m中段掘进 、出矿和爆破等的实际生产经 验 ， 提出了 3个典型布置方式进行了比较 。 1 采 区溜井布置在矿体两端 的顶底盘沿脉卸 矿巷道内， 溜井 间距同穿脉出矿道相等 ． 每 3 0 m一 个。装矿进路采用直线式布置 ， 见 图 2 ， 此种布置在 施 工 过程 中容 易控 制 ， 由于 和 1 5 m块 斜 交 ， 拉 底 和 放 矿控制 难度 较大 ． 巷道 局部 断面较 大， 对铲 运机 底 部结构稳定性不利， 铲车装矿时两边用力不均匀。 1 6 中 国矿 山工 程 2 0 0 9 年 第 3 8 卷 穿脉出矿巷道 图 2直 线 型 装 矿进 路 布 置 2 装矿 进路 采用 鱼 骨对称 型 布置 ， 见 图 3 。此 种布 置巷 道暴 露 面积 相对 较 大 ， 对底 部 结 构稳 定 性 较 为不 利 ， 但 对放 矿 控 制 有 利 ； 另 一个 缺 点 就 是 铲 运机只能铲装装点一侧的矿石， 如出另一侧矿石 ， 铲 运机需调头 ， 但在生产实际中， 每班的出矿点一般 都是 固定 的 ， 因此认 为不会 影响 。 布 置 3 装矿进路采用鱼骨交错型布置 ， 见图 4 。此 种布 置 同前几 种方 式 比较巷 道暴 露 面 积相 对 较小 ， 对底部 结构 稳定 性较 为有利 。一个 缺点 和上 面相 同 外 ． 另一个是放矿控制难度 大 ， 但只要 加强放矿管 理 ， 不是 主要 问题 。 4 6 9 0 m中段地压已产生了巨大影响 ， 下部中 段的地压将会更大， 对底部结构的破坏会加剧 。 考虑 到在 自然崩落采矿 中每个矿点担负矿量大 ， 尤其铲 运机出矿巷道断面都 比较大 ， 底部结构稳定性是保 证正常生产的关键 ，因此设计选取 图 4布置方式 ， 即鱼骨交错型布置。 5 底部结构形式选择 根据拉底方式不同，也考虑了多种不同方式的 路 布 置 底 部结 构 形 式 ． 但 其 他 方 案 都 不 太可 行 ， 现 以两 种 方案 进行 说 明。 第一种形式见图 5 ，拉底巷道位于穿脉出矿巷 道 的两端 ， 间距为 1 5 m， 拉底层距出矿层 1 0 m， 聚矿 沟长度 1 3 m。这种形式结构比较简单 ，拉底高度较 低 。此结 构缺 点一 是拉底 巷 道标高低 ， 底 柱小 ， 地压 危害大 二是拉底时桃形体顶部容易 出现岩墙 ， 处 理 难 度 大 ； 三是 工程 量 较 大 。因此 ， 签 于 上述 问题 ， 在此结构基础上 ． 设计 出另外一种结构形式 。 拉底道 、 I 厂 、 、 } 3 O O 0o 脉出矿巷道 图 5第一 种 方 案 底 部 结构 图 第 二种 形式 ， 见 图 6 ， 参 考 国外 矿 块 崩落 法 矿 山 铲运 机 出矿 的结构形 式 。拉 底巷 道位 于穿脉 出矿 巷 道 正上方 ． 拉 底 间距 3 0 m， 拉 底 巷道距 出矿 巷道垂 直 高度 1 6 m。这种结构形式对巷道稳定性好 ， 施工时， 可 以先扩漏 即聚矿 沟先爆破 ， 保证聚矿沟质量 ， 另外拉底高度较高， 达到 1 6 m。 此结构缺点是拉底巷 道较高， 相对某一中段担负矿量小 ， 矿石损失大。这 种 布置 形式 最 主要 的问题 是需 凿 下 向孔 ， 对 铜 矿 峪 矿 目前使 用最 多 的 Y G Z 一 9 0型深孔 凿岩 机不 适应 。 拉底道 ． ＼＼] _＼ 、 r l | 30o0o 球 出 矿 巷 道 图 6第二种方案底部结构 图 下转第 5 1页 第3 期 宋林贵 爆破作业中塑料导爆管简易连接方法 。5 1 将 爆破 网路 引至安 全起爆 点 的 旧方式 ， 采 用 笔者 改 进的导爆管连接方式 ．从未出现传爆中断事故 ， 做 到了简单 、 适用和安全生产的 目的， 增强了爆破作 业人员的节 约意识 ， 降低 了一定 的爆破成本 ． 受到 第 一铝 矿领导和中国铝业贵州分公司工会 的表扬 ， 还 参加了中铝贵州企业控亏增赢“ 金点子” 栏 目展播活动。 6 结语 采用报废 Y 1 7 6 2 2 2 3凿岩机水针 、 废 旧中性笔 芯 、 饮用牛奶后的吸管 、 废输液管等切成 l O o m左右 长 的小段 连接 管 简称 “ 连 接管 ” ， 将 切 下 的超 长 塑 料导爆管端 口用锋利小刀切整齐 ． 然后从连接管的 两端对插互相接触 。为了保证接触 良好 ， 用黑胶布 在连接管端 口进行包扎， 使非电导爆管不易从连接 管内脱 出。 拉到足够安全距离后 ， 然后接入起爆雷 管起 爆 ， 通过 现场 从 2 0 0 8年 6月 以来 的应 用试 验 ， 效果 良好 ． 在连接时候只要用一点黑胶布将连接管 固定在导爆管上 ， 其就不易被炸飞 ， 爆破完后可 以 回收利用 ，达到了节约塑料导爆管雷管的 目的， 为 爆破作业降本增效做出了一点贡献。 【 参考文献】 【 l 】 娄德 兰． 导爆 管起 爆技 术【 M 1 ． 北 京 中 国铁 道 出 版社 ， 2n 02 上接 第 1 6页 经过对以上两种拉底方式进行对 比． 结合困饶 当前 铜矿 峪矿 生产 的最 大难 点一 地 压 ． 以及 采场 频 繁出现岩墙等原 因， 选取了第二种拉底方式。 6 结语 铲运机出矿底部结构是整个矿山的咽喉 ． 设计 是否合理关系到铲运机能否保证生产能力 ． 能否灵 活方便的铲装卸矿。 应用大量落矿方式的自然崩落法采矿， 每个漏 斗担负的矿量大 ． 采用铲运机出矿要求巷道断面较 大 。因此 ， 底部 结构稳 定性非 常重要 ， 只有 这样才能 使矿 山持续 、 稳定 和安全 生产 。 【 参考文献】 [ 1 】 铜矿峪矿 自然崩落法放矿过程控制技术研究． 长沙矿山 研 究 院 ， 中条 山 有色 金 属公 司 ， 1 9 9 3 ， 1 0 ． f 2 1 中条山有色金属公 司铜矿峪矿 5 3 0 m中段 开采方案设计 说明书． 中条 山有色金属公司设计研究所 ， 2 0 0 5 ． 1 2 ． 上接 第 2 7页 的是生产操作困难 ， 为了减小旋流器的负荷 ， 旋流 器 给矿 浓度 的调 节受 到 了限制 ． 造成 了旋 流器 分级 效 果不 佳 ， 球磨 机 台 时 处理 量 低 ， 生产 受 到 了严 重 的影响。在 2 0 0 8年的生产中， 一段球磨机的处理量 仅为 1 2 0 t ／ h ， 如果扣除湿式预选的抛尾量 ． 一段球磨 机 每小 时 处 理能 力 仅 为 1 0 8 t ，球 磨 机 利 用 系 数 为 0 ． 9 6 。 为此 ， 对球磨 机的进料 系统 给料方式 进行 了技 术改造 。方法 是 去 掉传统 的鼓式 给矿器 ． 将 鼓式 给 矿改为为弯管给矿。给矿方式改变后 ． 彻底根除了 制约球磨机生产能力的瓶颈． 球磨机进料畅通 。生 产经济技术指标得到了明显改善， 旋流器分级效率 达 到了 7 2 ％。实践 证明 ， 2 0 0 9年全 部 4台球磨 机改 为弯 管给矿后 ， 根 据 生产 的需要 ， 在 同时开启 2 ～ 3台 旋流器的情况下， 从未发生进料不畅导致球磨机“ 吐 料“ 现象 ， 为球磨机提高处理能力打下了坚 实的基 础。在今年的生产运行中 ， 单 台球磨机的处理量提 高到 1 3 5 t ／ h ， 球磨机利用系数提高到 1 ． 2 0 ， 实现了安 全生产与达产超产的双丰收 3 问题与讨论 苍 山铁 矿 选 矿 厂 自 2 0 0 8年 8月投 产 以来 。 通 过 技术 改造 。解 决 了大 量 的制约 生产 能 力 的因素 ． 但仍有一些问题没有得到解决 ， 主要如下。 1 细碎圆锥破碎机生产能力不能满足磨矿需 求 ， 虽然最终破碎产品的粒度由设计的一 1 2 m m， 增大 到了一 1 6 mm， 但正常生产时 ， 中细碎圆锥破碎机的负 荷率高达 9 0 ％以上 。 今后仍然是制约苍 山铁矿选矿 厂生 产能力 的瓶 颈 2 磨矿储矿仓容积太小， 仅能满足球磨机 5小 时的作业要求 ， 与设计要求 2 4小时相差甚远 ， 必将 成为制 约选矿 厂生产 能力 的又一关键 因素 。 3 尾矿输送浓度低造成 了水资源的浪费。苍 山铁矿选矿厂尾矿虽经 5 3 m的浓密机浓缩，但 由 于设备本身及设计等原因， 造成了最终排尾浓度仅 仅 1 3 ％左右 浓度提高将导致压耙事故的发生 ， 吨 原矿清水用量为 5 ． 3 ms ， 造成了很大浪费。 总 之 ， 苍 山铁 矿 选 矿 厂经 过 技 术改 造 ， 选 矿 厂 的生产能力得到 了大幅度的提高 但生产工艺 中仍 存在一些不足，因此应继续加大科技攻关的力度 ． 使选矿工艺在生产中得到进一步优化 【 参考文献】 【 1 】 周 忠 尚． 选 矿厂 设fl - [ n1 ． 北 京 冶 金工业 出版 社 ， 1 9 8 4 ．