大地压条件下开采厚矿体有前途的采矿方法.pdf

大地压条件下开采厚矿体有前途的采矿方法 现今 大多数矿 山的开采深度都超 过 3 0 0 米 ，经常 出现动态地压 活动。为了保证 巷道 具有足够的稳定性，采取了各种局部措施， 如药壹 爆破 、下部部分先 采、在回 来和 运输 巷遭上面形成 “ 隔离层”等等 但是这些措 施不能全面考虑到不断变化的地 质 力 学 状 态 ． 也不 能完全满足高效率 回采 工艺 的要 求。 根据 对深部采矿问题的 长期研究 结果 提 出了在大地压 条件 下开采厚矿床的高效率采 矿法的基本科 学原 则1 沿厚矿体 上部接 触线形成切割 层起 卸压 带的作用， 婕大 部分 待 采矿体 从高应 力区解脱 出来 ，而后 回采工 作 线朝上水平崩落岩石下的应 力较 小 矿体 推进 }2 超前 掘进 采准巷遭，在应 力集 中 分为 9 0 米水 平以 上天然岩体中 的 底 部 结 构}9 0 米水平以下8 ～1 0 米巳采矿房充 填 体 中的底部结构。 天 然岩体 中的底 部结构，根据矿块 开采 顺序叉 可分 为两类矿石 底柱，这是下向 回 采时的底部结构，即先采矿房，然后开采占 矿 块总矿量1 5 3 0 的底 柱。 二 次 破 碎 水 ． 平，放矿和出矿巷道布置在9 0 米水平以上矿 体中 ，人工底柱，用于 上向 回采 中。首先 在 9 0 米水平 以上，例 如用胶结充填料形成底 部 ’ 绪构放矿 坡面 ，随后开 采矿房。 一 5 矿 块的 回采试 验证 明，因为 急 倾 斜矿体下部用矿房充填法采过，使用电耙道 矿石底部结构是不台适 的。底 柱巳不稳 固， 电耙横巷支 架遭 到破坏，底部结构的其他巷 道 也破坏严重。 这是 由于 1 5 0 9 0 米水 平 的 矿块上部有来充填的空洞及底柱被放矿巷道 破 坏的缘故 。 根据9 0 米水平 以上保安矿柱用不 同开采 方 案开采时的技术 经济 比较，建 议采用使用 自行式铲运机端部出矿的采矿方 法。 根据保证岩石暴露面稳固的条件，确定 了矿块参数j宽 9 ～1 O 米，高3 0 米 ，长 度 取 决于矿体的水平厚度。在这种情况下，顶柱 厚度按 下武确 定h ≥O ． 7 ran ，式中}h --基 岩顶柱高度 ，mn 一矿体 的水平厚度。 矿块按照每隔两个采一个的顺序闻隔开 S 采 。矿 块受 矿和 出矿 都在9 O 米 水 平 。 使 用 UL E- 2 型铲运机将矿块爆破的矿石运 至 从 1 5 0 米 水平用2 KB型天井钻机钻进的 直径 1 ． 8 米 的圆形 溜矿井。 使 用以 BK- 2 1 “ I 型凿岩 台车 襁Mn． Ⅱ H l 型铲运机为 主要设备 的整 套 自 行 式设备从斜 坡道掘进 分段 巷道。矿房使 用 nT一 3 6 型凿岩 机钻凿直径6 5 毫米 的上向扇形 深孔崩矿 。用平行 深孔向矿块边界 上的切割 天井连 续爆 破，从下向 上形 成切割槽。8 2 米 和7 眯 分段 的崩矿超前9 0 ～8 2 米 分段 1 5 2 0 米 。这便允许UL E一2 型铲 运机从 凿岩 出矿 巷道端部在横巷上部矿柱保护下出矿。随着 横巷上部矿柱的崩落，运出这些崩落矿石和 原来暂留在顶柱上的矿石。出完矿后，矿房 底板 上会 留下 一层 数量达1 3 1 6 崩落 的矿 石。分析表 明，矿石 损失对 采矿方 法工 人劳 动生产率 有一 定的影 响，而 且给生产造成重 大的 经济损失 。 为消除上述缺点 ， 在 最 后 阶 段 使 用 MII H一1 型遥控铲运机在空场内装矿。这 种工艺可使损失率降至6 ～8 。 用矿房充填 法从 下向上 开采急倾斜金属 矿体 时，最好使用铲运机进行端 部出矿，这 可使采准切 割工作量减 少2 l ～6 7 ％，劳动生 产 率增 加2 4 ‰还 可降低矿石损失率 。 r0 p 耳H盘 撒y pⅡa J I ， 1 9 8 9 ．9 ， 2 8 3 0 杨培 章湘 沅 维普资讯 区以外掘进巷道 ，超前量至少应等于回采工 作 引起 的应 力集 中医的扩 展宽度 }3 垂直 矿体走 向将矿体 分成若干个不 相关 的采区， 提高 中段 开采强度和缩短运输巷 遭 使 用 时 间} 4 在邻 近矿体 上盘的、 最危 险的有限 区 段 集 中使 用监 控手段 和 采取 防止巷道 动态 地 压活 动影 响的措施 。国 内、外的 专 家 们 指 出，只要 保证预测可靠 ，采矿方 法的 结构要 素 的平均 强度可 降低 2 0 ，且 保持 以前 的安 全水平 。 按照上述原 则， 为希宾矿床厚 矿段 的开 采设计 了能预 防岩爆 的采矿工 艺， 包括 矿块 运输 水平 和堑沟水 平的采 准布置 和从 上部运 输水平钻凿炮孔崩矿。矿块 回采 从上盘的切 割层 斤始，而切割层是掘进运输 平巷而 形成 的 通过运输横巷开采矿体。这个方案的特 点是底柱受矿部分为高达2 5 米的堑沟，而 邻近先采下的矿石的那个 堑沟则在大量爆 破 后才扩大。崩矿 用大 直径 炮孔，或 用扁平状 爆 破药 包，而 以后者 较好 。 现 在国内和 国外许 多矿 山都 编制了 目标 明确的提高地 下采 矿技术水平的规划。对 这 些规划作分析，发现有如下的趋势。转向大 规模采矿法}增大分段和阶段高度 ，集矿 水 平相 距2 0 0 米 以上’更广泛地使 用大型 自 行 设备 ，既可用于掘进 ，又可用于回采，还使 用可 更换 的 各种组台 式工作机 构的设备 完成 辅助作 业}改善矿岩破碎方法。 这些 发展趋势成为现实，就能 建立 规模 巨大的地下矿 山， 其技 术经济指标 和开采量 可能接近于 露天 矿。埃尔特尼恩特矿就 是一 例 。该 矿计划在 1 9 9 6 年用阶段 崩 落法开采 矿 石 3 9 0 0 万吨。 建设大型矿 山来开 采大 矿床 ， 花 费巨额投资实现大规模开采工艺和应用 自动 化设备 与遥控 设备 是合理的。应 当指出 ，在 许 多提高地 下开采 技术 水平的规划 中都优先 注重提高矿右回采率及保证质量的问题。实 现这个原则 的途径极多， 在从掘 进巷道到运 输 的各个工艺过程 中都存 在，但应特 别注重 采矿方怯 的结构和回采问题，即崩矿和放 矿 问 题 。 在崩矿方 面，在沿着降低 采准工作 量的 逮径谋 求解决，办法是增大分段 高度，甚匿 是转变到用大 直径炮孔 无分 段 崩 矿 。在 美 国、加拿大、瑞典 、苏联的大型 矿山，近来 更广泛 地使用直径 1 6 5 、2 1 5 、3 2 0 毫 米 的 炮 孔爆破岩体。在炮孔布置方式上也出观明显 的趋势不再使 用扇形布 置，而 转 向平行布 置。例如，加拿大国际镍公司所属矿山推行 新的无矿桂采矿 法，大幅度地提高 了采矿技 术经济指 标。这种无矿柱 采矿 法应用VCR法 的崩矿方 法，在切顶空 间钻孔，孔径 1 6 5毫 米 ，钻 孔网度 3 3 米。矿石 以3 ～3 ． 7 米高 的 分层从 下往 上逐 层 向拉底空 间崩 落。 每次 爆 破后用铲运机运 出部分矿石 ，为下次 瀑破准 备 好补偿 空间。所有 备层崩落后最终 用遥控 铲运 机清 理矿房。使用这 种采矿方 法后 ，矿 山采 矿量 在三年内增长了4 0 ％，在发 展这种 崩矿方 法的过 程中，该公 司研制了一台外形 尺寸小 的风动钻机样机 ，能 钻凿直径 2 2 9毫 米 、深 1 5 2 米的炮 孔，还制 造一 台胶 带 输 送 机样机， 可将崩落的矿石 连续地清理 和运搬 出来，生产能力 为铲 运机的5 倍 。 瑞典矿 山也进行 了一些研究工作 ，其主 要 目的在于降 低回采过 程的矿石 损失率 和贫 化率。其方 法是精 心安 排回采作 业，利用现 代矿山设备和其他 合适设备 的广 阔 技 术 性 能 。精确而有效地 钻凿大 直径 炮孔，是提高 生产效率和 降低 成本 的前 提 条件。 应当指出， 在厚矿床 开采中愈 来愈广泛 地使用有效放矿设备，即 各种振动 给矿 机和 激振 器， 以及在回采中使用大型铲 运机 。 苏联矿i Ⅱ使用振动给矿 机， 提高了回采 工作面 的生产能力和矿床的开采强度 ，降低 了底柱切射程度，因而提高了底柱稳定性， 剖 造 了更安 全的劳动条件 。采用可多次 使用 的 自行 式振动给矿l视，就可取消安装拆卸机 组的费用，前途一定有希望。 9 维普资讯 瑞典 研究 电动铲 运机工作能力 的结果表 明， 其生产能 力比标准柴油铲运机提高 l O ％。 为 了运搬 矿石 ，板 式给 矿机 、链 式给矿 机，胶带运输机 、大型装 载机和 ⅡI A一 7 5 型 汽车列车得 进 一步的发 展。矿石运输 将朝 着提高 电机车 粘着重量 、增大矿 车载重 量、 使用大型 自行式装 载机和井下 自卸 汽车的方 向改进． 在矿石运输方 面 ，使用 电动轮 汽车 是有 前途 的。 1 9 3 5 年 基 律 纳 汽 车 公 司 和 ACEA公司共 同研制 出用于井 下的 电动轮汽 车 ，载重 量5 0 吨。该车有 两 台 电 动 机 功 率备为2 3 0 千瓦和 一组 蓄 电池 脱 离架 空线 进行装载和卸载时使用 ，最高 速 度为5 0 公 里／ 小时，坡度l 2 ％时速度为2 5 公里／ 小时。 外形 尺寸 为高3 ． 3 米 ，宽 3 ． 4 米 ，长 1 0 ． 6 米。 使用腔带 运输 机长距离运输块度 1 0 0 0 1 5 0 0 毫米的高 磨蚀性矿石 的经 验值得注 意。 这种胶带 运输 机能 从矿块中连续运出矿石 ， 从而 可大 大提高矿床 的开采强度， 其发展前 途远 大。在这个复杂的工艺过程 中的劳 动生 产率主要取决于过程本身的自动控制。但是 国内和国外的采矿实践目前还没有应用这种 运输 系统的足够 的经 验。 希宾磷灰石一 霞石矿床倾斜厚矿体 开 采 的结果表明，损失在下盘 三角形矿 体中 的矿 石绔占总损失的2 0 2 5 ％。为 了 提 高 回 采 率，提出一种阶段 强制 崩落法 方案矿体 垒 垂直厚度 一次 崩矿 ，以长盘 区在斜底 柱上回 采矿石 ，矿石 经溜井溜 放到集矿水平。斜底 柱沿矿体下盘接触线布置 在下 盘岩石 中。在 此方案中，采准工作量减少4 0 5 0 ，一个 出矿 点的放矿量提高5 0 8 0 ，从而振 动放 矿设备的安装和拆卸费用相应降低，巷道支 护维护费用也降低。这样，下盘三角形矿体 中的矿石可 用高 效率采矿 法与矿块 回采一同 采出。 矿石 是在矿体 全垂 直高 度上分段 崩落， 所 以会 在崩落过程 中混匀，这 点很 重要。该 方案的主要优点是一次切割可获得必要长度 的回采工作线 ，从而 保证所要 求的采矿 量。 应当指 出， 这个方 案的使 用受 到一定 的限制。 如矿体垂 直厚 度很 大，则沿崩矿边 界矿 体稳定性有 问题，故该方 案的有效 使用范围 限于矿体厚度为 1 0 0 1 1 0 米。 必须 采取补充 措施保证底柱巷道 的稳定性，因一个放 矿点 负担 的放 矿量增加甚多 。这些措施应包 括按 一 定顺序掘进 出矿和运输巷道 ，选 择合理的 巷道 参数 以及提高 巷道 稳定性 的局 部措 施， 如在应力高度集中区打浅眼进行药壶爆破以 降低 应力， 并使用合理的支护方 法。 Ⅱ3 HE o T e XHHq e C K He npo 6 e MH p a 一 3 p a 6O T K Ⅱo n e 3 ⅡHx Ⅱc K Ⅱ a e MHx ， 1 9 8 9 ，4 ，3 9 ～9 5 熊宠 民湘 沅 T形振动放矿系统的工业试验 迄今，在绍 里亚 山区、克 里沃罗格矿 区 和库尔斯克磁力 异常 区各矿研 究和试验 了许 多种振 动放矿方 案和系统 ，掌握 和推广 了几 种振动放矿 机。 但是，矿 块中安装 的振动放 矿机台数和切割工程置却未显著减少，一台 振动放矿机的放矿量也没有明显增加。 例如，即使在最有利 的采矿技术 条件 下 使用BB P- 5 型振动放矿机， 也并非能 经常 1 0 完全实现向振动放矿机双侧放矿，其主要原 因是 放矿 漏斗 井闯的矿柱过早破坏 。 因此，为 了减 少矿 块的设备使用最 和采 准工程量 ，研究 和试验了一 种使用分段 振动 放矿机 的双 侧振动放 矿系统 见 圈 。为解 决 整个矿块回采期内保持放矿漏斗井间矿柱完 好的 问题 ，将二次 破碎水平 与主运输水平合 二而 一 维普资讯