缓倾斜中厚矿体机械化开采技术研究.pdf

I S S N 1 6 712 9 o o CN 43一l 3 4 7／ TD 采矿技术第8卷第4期 Mi n i n g T e c h n o l o g y，Vo 1 ． 8， N o ． 4 2 0 0 8年 7月 J u l y 2 0 0 8 缓 倾 斜 中 厚 矿 体 机 械 化 开 采 技 术 研 究 -G跃 兵 湖南辰州矿业股份有限公司 ， 湖南 沅陵县4 1 9 6 0 7 摘 要 分析 了缓倾斜 中厚矿 体开采过程 中， 在地压控制和采场矿石运搬方 面存在的 困 难 ， 从 充分发挥无轨设备的工作效率和 回采作业安全的角度 出发 ， 提 出了“ 大盘 区、 小分 段” 的设计理念。工业试验证明， 小分段空场开采嗣后尾砂与废石 混合充填采矿 工艺， 充 分发挥 了无轨采掘设备的效率， 很好地控制 了采场项板的稳定 ， 改善 了作业人 员的工作条 件． 与传统的采矿工艺相比生产能力提 高3倍以上。 关键词 缓倾斜 中厚矿体 ； 无轨采矿 ； 回采方案 ； 采场稳 定性 缓倾斜 中厚矿体一般指厚度在 5～2 0 m， 倾 角 在 5 。 ～ 3 0 。 的矿体 ， 是采矿界公认 的难采 矿体。 目 前， 国内、 外在缓倾斜 中厚矿体的开采技术研究方面 取得了较大的进展 。 本文 以“ 大红山铜矿缓倾斜多层组合矿体机械 化盘区采矿综合技术研究” 的成果为基础， 对缓倾 斜中厚矿体无轨机械化采矿技术进行总结。 1 缓倾斜中厚矿体机无轨械化开采方案 缓倾斜中厚矿体开采在技术上主要存在两方面 的问题 ， 一是随着采矿作业的进行采空 区顶板暴露 面积逐渐扩大 ， 低成本 、 安全可靠的护顶技术问题未 得到很好地解决 ， 使得大型无轨设备无法进入采空 区作业 ； 二是 由于矿体 倾角缓 ， 采场 内崩 落的矿 石无法实现重力运搬 ， 必须借助爆力或机械运搬。 对于第一个问题 ， 试验盘区以优化采场的顶板 形状作为主要措施 ， 将采场设计为长条形 ， 以控制采 空区顶板跨度 ， 为此采取 了“ 大盘区、 小分段”的设 计思路。对于第二个 问题 ， 为确保 回采人员和设备 的安全 ， 试验盘区仍 采用重力放矿为主要 的矿石运 搬方式 ， 以下盘堑沟底部结 构集矿 、 大型铲运机 出 矿 。此外 ， 为充分发挥无轨设备的工作效率 ， 尽可能 创造水平的无轨设备工作环境 ， 因此 ， 试验采 场设 计沿倾斜划分分段 ， 沿走 向布置矿房。这种布置方 式可保持采掘设备始终处 于水平状态下工作 ， 有利 于发挥无轨设备 的效率 。为此 ， 提 出了“ 沿走 向布 置矿房下盘脉外采准机械化房柱采矿嗣后废石尾砂 混合充填采矿法” 的回采试验方案。 大红山铜矿二期工程是云南省首家全面采用无 轨机械化设备进行地下开采的现代化矿山。矿床内 赋存多层缓倾斜中厚矿体 ， 层间开采相互影响大 ， 矿 体形状变化大 ， 界线不清 ， 大规模 开采技术难 度很 大 。机械化采矿工业试验盘区选在二期工程范围的 5 4盘区， 该矿段矿体平均厚 1 8 1 1 3 、 倾角 2 3 。 ， 在二期 工程范围较有代表性 。回采试验方案及采切工程的 布置如图 1所示 。 A A 图 1 机械化采矿盘区布置 2 机械化开采工业试验 试验盘 区的采切工程主要有盘 区斜坡道 、 运输 平巷 、 装矿进路、 凿岩平巷 、 出矿溜井 、 充填回风井 、 切割天井和切割平巷等。主要运输巷道的断面尺寸 是 4 ． 3 m 4 ． 0 m。采切工程掘进 时采用 的凿岩设 备是瑞典阿特拉斯 A t l a s C o p c o 公 司生 产 B o o m a r 2 8 1 和 B o o m a r l 0 4两种全液压凿岩 台车 j ， 出渣设 备为我国金川公司生产的 J C C Y一2型 2 m 柴 油 铲运机。每个工作循环掘进进尺3 ． 0～ 3 ． 5 m 。 回采作业使用 的凿岩设备是瑞典阿特拉斯 A t 维普资讯 8 暴矿技术 l a s C o p c o 公司生产的 S i m b a H 1 3 5 4全液压凿岩台 车； 深 孔 装 药 设 备 是 芬 兰 N o r me t公 司 生 产 的 C h a r me t 6 3 1 5 X C R装 药 台车 ， 该设 备采 用压 气装 药 ． 具有 自动吸药 、 机械手找孔 、 自动送管 、 测量孔深 和显示装药速度等功能 。 试验盘区矿房的切割槽布置在矿房 的中部 矿 体厚大部分 ， 施工时在切割横巷内凿上 向平行孑 L ， 以切割天井为 自由面分段微差爆破形成 。切割槽施 工的凿岩爆破参数为 孔径 8 0 mm、 孔深 2 7 m、 排 间 距 1 ． 2 m、 孔 间距 1 ． 4 m、 炸药单耗 1 ． 0～1 ． 2 k g ／ t 。 为使切割槽爆破后形成足够 的空间， 在切割槽爆破 的同时 ， 在两边各爆破 1 排扇形炮孔 ， 爆破后形成宽 达 7 m的矩形空间。 采用扇形炮孔崩矿 ， 以切割槽为 自由面 ， 两翼向 中间爆破。试验盘区 1 矿房实际待崩矿体长度 8 3 m分 3次崩完 ， 分别是 2 3 m、 3 0 m和 3 0 m， 第 1次崩 矿时由于切割槽空间有限， 崩矿距离较少为 2 3 m， 切割槽两边分别崩矿 1 2 m和 1 1 m； 其后 的两次崩 矿距离为 3 0 m， 空区两边各崩 1 5 m。 采场崩矿时的凿岩爆破参数为 孔径 8 0 m m、 排 距 1 ． 4 m、 平均孔底距 2 ． 8 m、 炮孔密集系数为 2 、 炸 药单耗 0 ． 5 4～ 0 ． 6 2 k g ／ t 包括二次破碎 ． 每米炮孔 的崩矿量为 7 ． 6 t 。采场出矿工作是影 响盘区生产 能力的重要因素 ， 出矿设备的性能是决定采矿生产 能力的关键。本次试验采用的出矿设备是由汤姆罗 克 T a m r o c k 公 司生产的 T O R O 4 0 0 E电动铲运 机。 这种出矿设备以电作为动力 ， 无油烟污染 ． 出矿时铲 装动力大 、 装满系数高 ， 转弯半径小 。出矿时 由装矿 进路进人采场装矿 ， 经运输 平巷运到盘区溜井卸矿。 一 般铲运机 出矿的运输距离不得超 过 2 5 0 m， 试验 盘 区 的平 均 运 距 为 8 0 m。试 验 表 明． 采 用 T O ． R O 4 0 0 E电动铲运机 出矿， 平 均 出矿 能力 可达 2 0 0 t ／ h ， 即每班的出矿能力可达 1 0 0 0～1 2 0 0 t 6 h工作 时间 。出矿过程中大块矿石 3 5 0 m m的产出 率小于 3 ％， 由移动破碎锤或二次爆破处理。 为解决回采时的通风问题 ， 掘进 3条回风天井。 新鲜风流由运输平巷经装矿进路进人采空 区． 再 由 上部回风天井进人上部回风巷道排出地表。这些回 风天井兼作充填井 。试验盘区采用废石充填与尾砂 充填相结合的办法处理采空 区。这样既可减少废石 的提升量和地表的环境污染 ， 又可提高充填料 的透 水性能和充填体 的强度。先 向采空 区充填废石 ， 待 无法继续充填废石时再充填尾砂。 缓倾斜 中厚矿体无轨机械化采矿试验的主要技 术经济指标见表 1 ， 为了便于 比较 ， 表 中还列出了与 传统采矿方法相对应的技术经济指标。这里所说的 传统采矿方法是指大红山矿一期工程所使用的下盘 漏斗空场开采嗣后尾砂充填采矿法。 表 1 无轨机械化采矿试验的主要技术经济指标 指标项 目 mS ／ k t 比 惹 篇 磊 3 结 论 1 工业试验表明， 对于缓倾斜 中厚矿体机械 化开采 ， 基于“ 大盘区、 小分段 ” 理念， 设计的小分段 空场回采嗣后尾砂 与废石混合充填工艺 ， 充分发挥 了无轨采掘设备 的效率 ， 极大地提高 了采场生产能 力、 降低工人的劳动强度 。 2 理论计算 和生产实践都证 明， 采空区暴露 面积不是决定采场顶板围岩稳定性 的唯一 因素 ， 暴 露面的形状对采空区顶板岩层 的稳定性影响很 大。 试验盘区采用 的长条形顶板优化采空区顶板形状 ． 很好地保护矿房顶板岩层的稳定， 对提高回采作业 的安全性 、 降低贫化损失率等方面都具有明显的优 越性。 3 生产实践表明 ， 为充分发挥无轨采掘设备 的效率 ， 采切工程设计应坚持两个基本原则 利用深 孔全液压凿岩台车优 良的性能平面布置采准切割工 程 ； 尽可能为无轨采掘设备创造水平作业环境 。 参考文献 [ 1 ] 胡 际平． 现代地 下矿 山采矿方法典型实例 七 一房柱 采矿法 [ J ] ． 国外金属矿山 ， 1 9 9 0 ， 8 3 6～3 8 ． [ 2 ] 胡际平． 现代地 下矿 山采矿 方法典型实例 六 一分段 房柱采 矿法 [ J ] ． 国外金属矿山 ， 1 9 9 0， 7 4 9～ 5 1 ． [ 3 ] 胡际平． 现代地下矿山采矿方法典型方案实例 四一 分段空 场采矿法 [ J ] ． 国外金属矿山 ，1 9 9 0． 5 5 3～5 5 ． [ 4 ] 胡 际平． 现代地下矿 山采矿方法典型实例 八 一下盘漏斗分 段空场采矿法 [ J ] ． 国外金属矿 山 ， 1 9 9 0， 9 4 0～4 3 ． [ 5] [ 加拿大 ] N ． 瓦吉纳斯 ， G ． 贝登陆． 2 5年来地下 硬岩矿 山 自行 设 备 自动化 的发展 [ J ] ．孑 L 建 ， 木青 ， 译． 国外金 属矿 山． 1 9 9 8 ， 2 1 5～2 2 ． [ 6 ] [ 英 国] V ． 卡斯 蒂尔． 地 下矿 山液 压凿岩 评 述 [ J ] ．王维 德 ， 译． 国外金属矿 山， 1 9 9 6， 5 2 4～ 2 8 ． [ 7 ] 杨立根． 岩石力学在缓倾斜矿体开采 中的应用 [ J ] ． 长沙矿 山 研究院季刊 ， 1 9 8 6 ， 4 5 1 ～ 5 5 ． 收稿 日期 2 0 0 8 0 3 0 1 维普资讯