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某缓倾斜磷矿采矿方法优化研究 宋 华, 刘 敏 北京博鼎诚工程设计有限公司涿州分公司, 河北 涿州市 ０ ７ ２ ７ ５ ０ 摘 要 某磷矿生产初期采用电耙出矿房柱采矿法, 后电耙被列入矿产资源节约与综合利 用限制类技术目录, 故矿山企业委托设计单位对采矿方法进行优化, 针对优化后的分段房 柱采矿法结构参数、 采切工程、 回采工艺、 经济效益等进行了介绍.矿山应用实践表明, 优 化后的采矿方法能够有效的提高矿块生产能力和生产效率, 降低采矿成本６． ２ ５％. 关键词 缓倾斜; 分段房柱法; 优化研究 ０ 引 言 该磷矿为地下开采矿山, 年产量９ ０万t/a, 生产 初期采用电耙出矿房柱采矿法.据国土资源部发布 的 矿产资源节约与综合利用鼓励、 限制和淘汰技术 目录 国土资发[ ２ ０ １ ４]１ ７ ６号 规定, 普通电耙因其 能耗高、 效率低、 电耙道容易损坏、 维修难等缺点, 大 中型矿山主矿体采矿限制使用普通电耙出矿[ １].为 使矿山生产符合国土资源部规定, 淘汰限制类设备, 提高生产效率, 需对采矿方法进行优化, 将电耙出矿 改为其他出矿方式. 该磷矿矿体倾角为１ ２ ３ ０ , 属缓倾斜矿体, 由 于该倾角超出设备爬坡极限, 同时崩落后的矿石无 法自溜至运输巷, 除电耙出矿外, 国内外矿山出矿方 案不多[ ２].经不同采矿方法综合及改进, 确定使用 分段房柱采矿法, 该采矿方法能够很好的适应矿体 赋存条件, 提高矿块生产能力, 对提高矿山经济效益 具有重要意义[ ２ Ｇ ５]. １ 矿山概况 该磷矿位于四川省凉山彝族自治州, 属沉积型 磷块岩.磷矿体工程控制走向长度为４ ０ ０ ０m, 矿体 产状倾向为２ ７ ０ ３ ０ ０ , 倾角为１ ２ ３ ０ , 平均厚度 为１ ０． ０ １m, 平均品位 含P２O５ 为２ １．４ ９％.磷矿 体赋存于寒武系下统麦地坪组地层中, 呈层状产出, 其顶板岩石为中厚层状含磷白云岩, 岩层完整, 岩石 坚硬, 稳固性较好, 单轴极限抗压强度为１ ２ ４１ ３ ４ MP a, 抗剪强度为２ ９ MP a; 底板为薄层状的含磷白 云质及硅质白云岩, 层间结构良好, 干岩石的抗压强 度为１ ３ ４MP a, 湿岩石为４ ３MP a, 干岩石抗剪强度 为２ ９MP a, 湿岩石为２ ８MP a. 矿山建设规模为９ ０万t/a, 采用连续工作制, 年 工作日３ ０ ０d, 日工作３班, 每班工作８h. ２ 采矿方法优化研究 ２．１ 原采矿方法 矿山原采矿方法为房柱采矿法, 该采矿方法较 为成熟, 应用广泛[ ６]. １矿块构成要素.矿块沿矿体走向布置, 矿 块走向长７ ０m, 斜长６ ０m, 中段高度为２ ５m.矿块 间留设４m宽连续间柱, 顶、 底柱宽度均为４m, 矿 房内留设４m５m的点柱. ２采准、 切割工程布置.采准工程为脉内运 输平巷、 电耙硐室.脉内运输平巷沿矿体走向布置 于脉内, 规格为２． ６m３．２ ７m; 电耙硐室位于脉内 运输平巷下部矿柱内, 规格为２． ５m２．５m２m. 切割工程为脉内切割上山和拉底平巷.切割上 山沿矿体倾向布置, 沿矿房中心线掘进, 施工时从下 往上掘进, 规格为２． ５m２．５m.拉底平巷位于矿 房下部, 规格为２． ５m２．５m. ３回采工艺.矿块回采时先采拉底层, 再回 采上部矿体; 矿房在矿体倾斜方向沿切割上山自下 而上回采. 回采拉底层时用Y T－２ ７凿岩机钻凿垂直于工 作面的平行炮孔, 炮孔平行排列, 直径为３ ８mm; 采 用普通硝酸铵炸药, 人工装药, 导爆管雷管一次起 爆.回采上部矿层时采用Y G ８ ０凿岩机钻凿孔径 ６ ５mm, 网度为１．３１．５m１．３１．５m的上向 炮孔; 采用铵油炸药, 装药机装药, 导爆管雷管一次 起爆. I S S N１ ６ ７ １－２ ９ ０ ０ C N４ ３－１ ３ ４ ７/T D 采矿技术 第１ ９卷 第１期 M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l ．１ ９,N o ．１ ２ ０ １ ９年１月 J a n ． ２ ０ １ ９ 采下的矿石使用３ ０kW电耙出矿, 由电耙耙至 放矿口, 溜放到中段运输平巷内装入矿车. ２．２ 优化后采矿方法 矿块内巷道工程若沿矿体倾向布置, 超出凿岩 及出矿设备爬坡极限能力, 且矿体倾角小于矿石自 然安息角, 爆破后矿石不能抛掷到中段运输巷, 工程 沿矿体倾向布置方案不可行.经综合房柱法、 分段 空场法等多种采矿方法, 设计将房柱法在倾向方向 分段, 分段巷沿矿体走向布置, 斜坡道脉内伪倾斜布 置, 有效解决设备进出及矿石运输等问题, 减少建设 工程量, 缩短矿块准备周期[ ７ Ｇ ８].优化后的分段房柱 采矿法见图１. 图１ 分段房柱法矿块布置 １矿块构成要素.矿块沿矿体走向伪倾斜布 置, 矿块走向长为１ ８ ０m, 斜长为６ ０m, 中段高度为 ２ ５m.共分４个分段, 分段沿矿体倾向斜长为１ ４ m.矿块间留设８ m宽连续间柱, 顶、 底柱各宽４ m, 矿块内留设３排１ ２列４m５m的点柱, 矿房宽 ９m. ２采准、 切割工程布置.采准工程为分段运 输平巷和斜坡道.分段运输平巷沿矿体走向布置, 三心拱断面为３． ０m３．１m; 斜坡道布置在间柱 内, 采用伪倾斜布置, 坡度为１ ２ 左右, 联络中段运 输平巷与分段运输平巷. 切割工程为拉底工程及切割天井.拉底工程在 分段运输平巷内采用浅孔凿岩机沿矿体倾向钻凿浅 孔, 炮孔直径Φ ４ ０mm, 浅孔爆破, 采出矿层下部２． ８ m高的矿体, 形成拉底层; 在拉底层端部, 利用中深 孔凿岩机钻凿上向中深孔, 爆破形成切割天井, 尺寸 为２． ５m２m, 为后续中深孔爆破回采提供爆破补 偿空间. 采准、 切割工程出矿采用２m ３柴油铲运机, 运 至中段溜井. ３回采工艺.矿房内从上至下逐分段沿矿体 走向方向后退式回采, 采用集中凿岩、 集中出矿方 式, 凿岩和出矿在不同的矿块 或分段 中进行. 回采时采用中深孔凿岩机钻凿上向垂直中深 孔, 炮孔直径Φ ６ ５mm, 炮孔采用梅花形排列, 孔间 距１． ５１．８m, 排距１．８m [９]. 采准切割采用浅孔爆破, 一般采用普通卷状硝 铵岩石炸药, 遇水较大的矿块采用乳化炸药.回采 采用中深孔爆破, 采用粉状硝铵岩石炸药, 装药器装 药, 导爆管雷管一次起爆[ １ ０]. 落矿从切割天井开始扩槽, 扩槽完成后开始成 排爆破, 沿矿体走向方向后退式回采, 倾向方向从上 至下逐分段回采. 采场矿石运搬 采用２m ３柴油铲运机出矿, 采 下的矿石经分段运输平巷、 斜坡道、 中段运输平巷倒 运至中段溜井[ １ １].配备０． ３m ３履带式液压反铲用 于辅助作业. ２．３ 矿山生产应用效果评价 经过一段时间的实践, 对比原房柱采矿法, 分段 房柱采矿法主要优势体现在以下几个方面 １矿块生产能力提高 出矿设备利用高效的 铲运机代替低效的电耙, 原采矿方法矿块生产能力 仅为２ ０ ０t/d, 优化后的采矿方法矿块生产能力可达 ３ ６ ０t/d, 效率提高８ ０％, 同时工作的矿块数由原来 的１ ０个减少为６个, 同时回采中段数量由３个减少 为２个, 降低了生产管理难度. ２设备数量减少 优化后的采矿方法采用集 中凿岩、 集中出矿, 凿岩和出矿在不同的矿块 或分 段 中进行, 设备空闲等待时间大大缩短, 设备效率 显著提高, 减少了全矿设备需求量, 减少了设备资金 投入. ３劳动定员数量减少 原采矿方法每个矿块 内需１名电耙司机, 现采矿方法每个矿块需１名铲 运机司机, 由于同时工作矿块数量减少, 全矿出矿工 ３１ 宋 华, 等 某缓倾斜磷矿采矿方法优化研究 人由１ ０人减少为６人, 降低了人工成本, 提高了劳 动生产效率. ４综合经济效益提高 由于优化后的采矿方 法能够有效提高矿块生产能力, 减少设备数量, 减少 劳动定员数量, 经核算, 采矿成本可降低６． ２ ５％, 提 高了综合经济效益. ３ 结 论 矿山变更采矿方法一年多的实践表明, 优化后 的采矿方法能够很好适应矿山地质现状, 在保证安 全生产的前提下, 提高了矿块的生产能力, 减少了设 备数量, 减少了劳动定员数量, 有效降低了生产管理 难度, 提高了生产效率, 降低采矿成本６． ２ ５％. 参考文献 [１]国土资发[２ ０ １ ４]１ ７ ６号．国土资源部．矿产资源节约与综合利 用鼓励、 限制和淘汰技术目录[S]． [２]黄胜生．国内外缓倾斜中厚矿体采矿方法现状[J]．矿业研究 与开发,２ ０ ０ １, ２ １４ ２ １ Ｇ ２ ４． [３]修 雷, 乔 木, 李志军, 等．缓倾斜中厚矿体开采方法研究 [J]．有色金属 矿山部分 ,２ ０ １ １３ ９ Ｇ １ ０＋６ ３． [４]廖绍波．缓倾斜薄矿体采矿方法探索与评价[J]．华东科技, ２ ０ １ ５１ ３ ７ ２ Ｇ ３ ７ ３． [５]吴铁军, 李兆鹏, 王之虎．无轨开采技术在某铀矿山的应用 [J]．有色金属 矿山部分 ,２ ０ １ ５６ ６ Ｇ ９． [６]周 勇, 贺应来．普通房柱法采矿对矿柱稳定性分析[J] 价值 工程,２ ０ １ ４１ ８ ５ ４ Ｇ ５ ５． [７]翁 平, 黄 斌．伪倾斜房柱法在倾斜薄矿体中的应用[J]．矿 产勘查,２ ０ １ ０５ ２ ９ ２ Ｇ ２ ９ ４． [８]王一民, 何要泉．综采工作面合理伪倾斜角度的研究和应用 [J]．中州煤炭,２ ０ １ ６６ ６ ５ Ｇ ６ ７． [９]郭进平, 王 婧, 李角群．中深孔爆破炮孔布置优化设计研究 [J]．爆破,２ ０ １ ７３ ７ ９ Ｇ ８ ４＋８ ９． [１ ０] 赵国彦, 孙贵东, 戴 兵, 等．基于P S O改进的B P网络在爆 破大块率优化中的应用[J]．爆破,２ ０ １ ７２ １ ８ Ｇ ２ ２＋４ ２． [１ １] 张建光．无轨胶 轮运输车的设 备选型 [J]．山 西 科 技,２ ０ １ ３ ２ ８ １ ３ ４ Ｇ １ ３ ５． 收稿日期 ２ ０ １ ８ Ｇ ０ ６ Ｇ ０ ８ 作者简介 宋 华１ ９ ８ ７－ , 男, 河北保定人, 工程师, 硕士, 主要从事矿山设计相关工作,Em a i l s o n g h u a １ １ ２ ２ ３ ３＠s i n a ． c o m. 􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙􀤙 上接第１ １页 ３ 结 论 １通过采用留矿壁和锚杆支护的联合控顶方 式, 使用锚杆穿透上盘碎裂岩层栓紧在上盘稳固岩 体内, 有效控制了回采期间上盘含碳碎裂岩的稳定, 确保了采场回采期间的安全. ２大大降低了回采期间的贫化损失率, 使得 贫化率由原来的１ ０％１ ２％降低至６％８％, 出矿 品位有原来的２． １g提高至２． ４ ３g; 损失率由原来的 １ ２％１ ４％降低至８％１ ０％. ３大大提高了采场的安全出矿效率. 参考文献 [１]何满朝, 孙晓明．中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指 南[M]．北京 科学出版社, ２ ０ ０ ４． [２]王卫军, 李树清, 欧阳广斌．深井煤层巷道围岩控制技术及试 验研究[J]．岩石力学与工程学报, ２ ０ １ ６,２ ５１ ０ ２ ０ １ ２ Ｇ ２ ０ １ ７． [３]康红普, 林 健, 杨景贺, 等．松软破碎硐室群围岩应力分布 及综合加固技术[J]．岩土工程学报, ２ ０ １ １,３ ３５ ８ ０ ８ Ｇ ８ １ ４． [４]王来军, 薛田喜, 陈 涛, 等．缓倾斜薄矿体采矿方法的研究 [J]．黄金科学技术,２ ０ １ ３,１ １３ [５]张 见, 等．破碎复杂矿体回采工艺优化研究[J]．采矿技术, ２ ０ １ ５,１ ５４ ７ Ｇ ８． [６]焦文宇, 等．复杂空区群下倾斜中厚难采矿体的开采及空区 处理技术研究[J]．采矿技术, ２ ０ １ ５,１ ５２ ８ Ｇ ９． [７]蔡 斌, 喻 勇． 工程岩体分级标准 与Q分类法、RMR分 类法的关 系 及 变 形 参 数 估 算 [J]．岩 石 力 学 与 工 程 学 报, ２ ０ １ １,１ ０８ １ ６ ７ ７ Ｇ １ ６ ７ ９． [８]李学华, 杨宏敏, 等．动压软岩巷道锚注加固机理与应用研究 [J]．采矿与安全工程学报,２ ０ １ ２４ ２ ３ ４ Ｇ ２ ３ ８． 收稿日期 ２ ０ １ ８ Ｇ ０ ８ Ｇ １ ７ 作者简介 李正灿 １ ９ ８ ６－ , 男, 甘肃金昌人, 助理工程师, 从 事采矿生产及技术管理工作,Em a i l ３ ７ １ ３ ８ ５ ８ １ ２＠q q ．c o m. ４１ 采矿技术 ２ ０ １ ９,１ ９１