一人工底柱长壁式崩落法的开采实践l.pdf

一 人 工底 柱长 壁式崩落法 的开 采 实践 l／ 齐苴陈 垒 笪 邱 慎 前 ____一 一 山东王村铝土矿 淄博 2 5 5 3 1 1 - 3 g 摘要本文在分析丁传统长壁式崩落法缺点的基础上，提 出了一种新的回采方法人工底柱长 壁式崩落法。该方法减少了采准工程量 5 0 ％．减轻了工人劳动强度，实现了单平巷采准、单上山切割。 经长期的开采实践证明，该方法是开采缓倾斜薄矿层的一种好方法。 ⋯ 法 ，反 PRAC TI CE I N MI NI NG BY L ONGW A LL CAVI NG W I TH ARTI F I CI AL B OTT OM P I LL AR S O J Q i 丑 g C h ∞ J e n s Q i u S h e n q i a n Wa Ⅱ g c u n A 2 mn y t e M_m e ，S d o n g P r ． 崩 彳 Al m t r a c t Ba s e d O n删y s i l 1 gt h e s h o r t v o mi n s o f乜 6 ∞a 1l o n g wa l l c a v i n g ． t h i s p a p e r p r e s c c l t s B卿 s t o V ml o d I o n g wa l l c 曲g w i t h a r t i f i c i a l b o t t o m p il l a r s ．I n t h i s me t h o d ，v do p e d a mo v t i s d e c r e a s e d b y 5 0％ ；l a b o u r i n t e n s i t y i s l i g h t e n e d； s ／ n g l e - a d i t d e v e l o p me n t e n d s l n g l e - r e c L I t 出I g m r e 日 l ； 丑 e d ． L o n g - t e r m mi n i n g p r a c t i c ep t h a tt h eme t h o d i sit g o o d 0 n ef o r e n dei n c l i n e d t h i n - Ke y w0 r d s C n d e i n c l i n e d s e a m，Th i n s e a m．L o n g wa l l s t o p g，Ar fi f i da l b o t t o m b r i a r s 1 前言 在我国冶金矿山，厚度在 0 ． 8 --4 m 的缓倾斜薄矿体分布 较广．其中以铁矿 、锰矿、铝 土矿和粘土矿为主要矿种。对 于这种矿床的开采最常用的采 矿方法是长壁式采矿法。 传统的长壁式采矿法．一 般采用脉内或脉外双巷采准布置形式，包括沿脉运输 巷道和沿脉装矿巷道。为保证 安全．需掘多条联络巷 道和安全道 。采 切工作量 一般在 3 0 ～4 0 m ／ k t ，由于 采切工作量较大，不仅造成了盘区采准工期较长 ．而 且极大地影响了矿山的经济效益，制约矿山的发展。 从当今国内外地下矿山的生产实践看，今后总的 发展趋势，是使采矿方法在安全、合理的情况下趋于 简单，减少基建投资，以适应市场经济的新要求。 2 人工底柱长壁崩落法的基本原理 人工底柱长壁崩落法的思路是以最少的采准、切 割工作量为基准，尽量少留矿柱。即将传统的长壁法 中的装矿巷道和运输巷道合二为一，省略所有联络道 和安全道．切割工作只保留 l 条切軎 I 上山。为解决安 全及通风问题．上 阶段矿房 回采后，用人工底柱保留 好下平巷．作为下 阶段矿房 回采时的上安全道和排风 巷。这样．采矿方法更加趋于简单，实现了单平巷采 1 快硬水泥锚杆凝结时间 3 h 较树脂速凝 锚杆凝结时间 1 5 m i n 要长，但比全长粘结式水泥 砂浆锚杆 的凝结时间 2 4 h 要少得多。 2 快硬水泥锚杆与全长粘结式水泥砂浆锚杆成 本接近，比树脂速凝锚杆的成本要低得多。 3 快硬水泥锚杆制作简便，材料来源广泛，成 本低廉．安装快速，无粉尘危害，无老化问题，凝结 时间短．锚固力大，有利于提高矿山生产效率，是一 种值得推广应用的粘结式锚杆。 _ 收稿 日期 1 9 9 9年 5月 2 4日 [ 作者简介] 王文才 包头钢铁学院资源系副 维普资讯 准，单上山切割。参见采切布置示意图 1 。 图 1 改进 后采切布置 示意 圉 1 绞车房；2 强制砼块 “ 井”字垛；3 上骱段运输平巷 4 回风上山5 轨道轮子坡 舌 一舟景运输平替 7 下阶袅运输平替 3 矿山●况趸存在 问题 山东王村铝土矿属陆相盆地沉积型矿床，矿体呈 层状、似层状产 出，矿石主要成分为 A 1 2 0 3 ，硬度 f 4 ～6 ，矿体顶板为铝土岩，底板为砂质粘土或砂页 岩．矿体平均厚度 2 ． 4 m ，倾角 9 。 ～1 8 ’ ．平均 1 3 。 ， 走向长度 2 2 0 0 m ，地表为山地，允许崩落。 我矿共有生产能力为 7 0 t ／ d的 6座方窑， 日煅烧 原矿 5 8 8 t ，生产能力相对较大。采矿采用普通长壁 式采矿法。采准时 间长 ，采场 面回采速度过快 ． 致使采掘之间的矛盾日益突击。为解决采掘失调，需 增加掘进头及人员，给组织生产、技术指导及成本管 理和资金筹措等工作带来了一系列问题。 为解决上述问题，保持三级矿量的平衡，缓解采 掘失调矛盾，我矿研究实蘸了人工底柱长壁式崩落 法 。 4 人工底柱长壁式崩落法的开采工艺 人工底柱长壁式崩蒋法是我矿在总结多年开采经 验的基础上，经科学实践论证逐步推行的一种新的采 矿方法。此法不留矿柱来保护平巷．而是采用砼预制 块人工垛成 “ 井”字砼垛 砼块规格 1 ． 1 m0 ． 1 5 m 0 ． I m与术棚子联合支护乎巷．以此来保护采面 回采后平巷的完整性和稳固性。并且作为一个矿块回 采时的上安全 出口、采面 回风及安装回柱绞车的安全 4 6 通道。 4 ． 1 结构参数及采准切割 阶段高度 4 0 m，一个阶段又划出成几个分段．分 段斜长 4 0 --5 0 m，即矿块斜长。矿块走向长度以断层 为准 ，一 般 为 3 0 0 ～4 0 0 m。 采准工作包括掘进提升放矿轮子坡及分段运输平 巷，采 准 工程 为 脉 内布 置，巷道 规 格均 为 2 ． 5 m x 2 ． 5 m。采准施工顺 序 先 掘上、下两条 阶段运输巷 道，然后根据地质条件，在下一个阶段巷道内，选择 合适的位置定点挂线，沿矿体底板反掘轮子坡与上阶 段运输平巷贯通。贯通后继续上掘绳道，但绳道坡度 要比轮子坡 小 5 ‘ 左右 ，然后再 施工绞 车房及 上部车 场甩道 ．形成提升能力。 轮子坡形成提升能力 后，根据地质条件及技术要 求开始定点施工分段运输平巷岔点．岔点麓工完后形 成正式迎头 ．进入分段平巷施工阶段。 切割上 山是采面 回采时的 自由面。在分段运输平 巷麓工完后，退 出该平巷迎头 5 m左右 ．根据具体情 况．如按照断层的方向，沿矿石底板与上分段运输乎 巷贯通，规格为宽 2 m，高度以矿厚而定。至此，一 个矿块就形成 了回采能力。矿块布置及 回采工艺见图 2 。 圉 2 矿块目采示意圉 l 一 一 靶子皱 提升 山 ； 2 ． 一 删砼安垛；} ～ 上运麓P 隋 ； 4 _ 一 炮曩； 5 ． 一 叠耻山； 6 _ 一 斟； 千 麒； 8 _ 一回柱绞车； 9 _ ～ 电 耙故车；1 一 密集支娃；1 l _ 一 双精子i 1 2 ． 一 单精子；1 卜支杆 4 ． 2 回采顺序及落矿 整个轮子坡上的各矿块由上而下逐个回采．每个 矿块的回采顺序为后退式．即从切割上山一侧向外精 矿体走向平推．一次采矿石全高。 中目矿生 1 9 9 9 年簟 8 ●鼻 6 期 __ ■ ■～ 维普资讯 工作面打眼采用 T Y一2 4凿岩机，钎杆长度为 1 ． 8 m．钎头为 “ 一”字型合金头，直径 03 8 mm．炮 孔深度 1 ． 2 ～1 ． 5 m．最小抵抗线 1 ． 2 m，炮眼为平行 或三角布置。爆破采用 2号岩石炸药．药卷直径 0 3 2 mm，火雷管导火线一次电点火起爆。 4 ． 3 矿石运搬方 式 矿石运搬的主要设备有电耙绞车 ．0 ． 3 m3 耙斗及 辅助工具簸箕、单双滑子等。电耙绞车安放在距采面 l O m左右的预先打好的 电耙窝内，电耙窝设在平巷下 壁 见图 2 。矿石采用直接 装车方 式。 回采前先在 平巷上壁打好预制块垛底 ，作为安放簸箕的底座 ．垛 底距铁路 2 0 c m，安放好簸箕后．用两棵门柱夹住簸 箕两边固定好。拉矿 时簸箕 口与矿车对正．矿石便通 过簸箕直接装入矿车。簸箕是铁板制 品，规格为后宽 1 ． 3 m，前宽 1 ． 1 m，两边铁板高为 0 ． 3 m．长 1 ． 7 m。 见矿块回采示意图2 。 4 ． 4 采面通风 新鲜风流从下阶段运输巷道，经轮子坡直接进入 分段运 输巷道 。轮 子坡 上设有 风 门，放 炮时关 闭风 门，新鲜风流清洗工作面后 ，污风通过上平巷排走。 轮子坡提升时打开风门。 4 ． 5 采 面及平巷支护 采面支 护形 式为 术 支 护．木 柱 规 格 为 01 8～ 02 0 c m不等 。采用 三排密集 与一排 普通支柱，支柱 排距为 1 ． 2 m，每排支 柱留 2个 0 ． 5 m左 右的安全 出 E l 回柱时用 圆柱绞车，圆柱绞 车安装 在上平巷 内． 回柱采用 “ 见四回一”的方式，由下而上进行。随着 工作面的推进 ，在 已打好的垛底上再加上砼预制块接 到顶板上．同时架上术棚子，使砼垛与术棚联合支护 平巷。通过实践证明该人工底柱 见图 3 能够很好 地保护平巷的安全。 圉 3 人工底柱结 构示意围 5 采空区处理 在采面开采初期 ，由于采面跨度不大，空 区顶板 不易冒落，因此，适当加大放顶距，随着采空区暴露 面积的增加，回柱后顶板便 自行冒落 。如果采空区迟 迟不能 自行 冒落 ，采用强制放顶办法 ．即在靠空区的 一 捧密集支柱附近朝空区方向打挑顶眼 ，放炮使其强 制 冒落。 6 效果评价 表 1给出了普通长壁式崩落法与人工底柱长壁式 崩落法的经济技术指标比较。 表 1 技术经 济描标比较 通过两者比较可以看出．人工底柱长壁式崩落法 具有明显的优点．各项指标均优于普通长壁法。实践 证明．该法有 四方面优 点 ①采准 布置变 双巷为单 巷，采准工程量减少 5 0 ％，不仅节省了大量掘进费， 还缩短了盘 区采准期 ；② 上、下 两矿块 间不 留矿柱 原双巷采准，其问留 8 m矿柱 ，不仅提高了矿块 回 采率，减少了矿石损失．充分利用了矿产资源，延长 了矿山寿命，还彻底改变了原先为回采矿柱．在极不 安全的条件下操作的状况；切割工程仅需掘进一条 上山，便可回采．方便了技术管理和观场施工；④采 场生产能力大 ． 由改进前 3 0 0 0～5 0 0 0 t ／ 月，提高到 5 0 0 0 --6 0 0 0 t ／ 月。 7 结语 人工底柱长壁法 的开采实践取得 了明显的效果。 该法通过人工底柱的方式，减少了一条采准巷道和数 条联络 、安全道 的掘进 ．极大地简化 了采矿方法，实 现了单平巷采准、单上山切割，节约了大量的掘进费 用 。同时，该法不需要再 留矿柱．节约了矿产资源， 并避免 了矿柱回采 时的不安全因素。 该法的关键是砼预制块垛必须具有很高的抗压强 度 因此 ．在选用材料上我们采 用 4 2 5号普通硅酸盐 水泥．细骨料为 0 ． 1 5 ～5 m m的河砂，粗骨料为 1 0 -- 1 5 m m的碎石。经科学配比搅拌后．配上 0 6 ． 5 mm 钢筋加工而成。按照科学养护的方法，保证砼预制块 的抗压强度，通过实践证明砼预制块垛能够达到我们 所预想的 目的。 l 收稿 日期 1 9 9 9年 4月 3 0日 【 作者简介】 齐 清 山 东王村铝 土矿 分矿 副矿 长采矿I程 师 维普资讯