富家矿下向高分层机械化胶结充填采矿研究.pdf

2 0 0 2年 1 2月 第 3 1卷第 6期 有色矿 山 Non f e r r o u s M i ne s De c ． ， 20 0 2 Vo 1 ． 31 No． 6 富家矿下 向高分层机械化胶结充填采矿研究 徐 日斌 吉林镍业 集 团有 限责任公 司， 吉林 磐石 1 3 2 3 1 1 [ 关键 词 】下 向高分 层六边形 进路 ；胶结 充填 ； 机 械化采矿 [ 摘要 ]富家矿 转入深部 开采 以后 ， 矿体 变小 ， 采场转 层次 数频繁 ， 生 产能 力降 低。通过 扩大 采矿 进路 断面 ， 引进 铲运机 取代 电耙 出矿 ， 改变采准 开拓方式 ， 应 用“ 少熟 料粉煤 灰矿渣水泥 ” 做胶凝 材料 ， 取得较好 经济效益 。 [ 中图分类号]TD 8 5 3 ． 3 4 3 [ 文献标识码] B [ 文章编号]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 6 0 0 0 9 0 3 S t u d y o n me c h a n i c a l c e me n t i n g mi n i n g wi t h h i g h u n d e r c u t i n F u j i a mi n e XU Ri b i n J i l i n Ni c k e l I n d u s t r y C o mp a n y ，P a n s h i 1 3 2 3 1 1 ，C h i n a Ke y wo r d she xa g o na l dr i f t wi t h h i g h u n de r c u t ；c e m e nt i n g f i l l ；me c ha ni c a l m i ni n g Ab s t r a c t Af t e r e n t e r i n g d e e p mi n i n g i n Fu j i a mi n e ，t h e o r e b o d y b e c o me d s ma l l ，s t o p e l a y e r t r a n s i t i o n i n c r e a s e d，a n d p r od u c t i v e c a p a c i t y d e c r e a s e d． Thr o u g h e nl a r g i n g d r i f t s e c t i o n i n s t o p e ， r e pl a c i ng s c r a p e r wi t h l o a d h o ul d ump，c h a ng i n g s t o pe de v e l o pme nt wa y，a nd a p p l y i ng f l y a s h s l a g c e me nt wi t h l e s s c hi n ke r a s b i nd i n g m a t e r i a l ，go od e f f e c t i s o bt a i n e d． 1 开 采环境 1 ． 1 下 向高分层充填采矿技术改造背景 吉林 镍 业 集 团 有 限 责 任公 司 富 家 矿 露 天 矿 1 9 9 0年闭坑 ， 地下矿 1 9 8 9年投产， 采用下 向分层 充 填法采矿， 1 9 9 0年达 产， 顺利 实现露天 向井 下开采 过渡。现 8 0 m 中段开采 已结束， 3 0 m 中段双线采场 采至 5 8 m 水平， 单线采场下降至 6 2 m水平 。但转入 3 0 m中段开采以后 ， 由于矿体赋存条件的变化， 矿体 变窄、 变小， 储量与 8 0 m 中段 比较减少 2 2 ． 8 ％， 面积 减少 3 3 ％， 致 使 电耙子 出矿 采准工 程量增 加， 采场 转层次数频繁， 贫化、 损失率增高， 劳动生产率低 ， 仅 在管理 、 技术上采取措施 、 很难达到预想效果。对此 进行了方案讨论 ， 决定利用“ 下 向高分层机械化胶结 充填采矿法” 对剩余 矿体进行开采 。一年 的开采 实 践证明， 该方法在技术上可行 、 经济上合理 。 [ 收稿 日期 ]2 0 0 2 0 8 1 7 [ 作者简 介 ]徐 日斌 1 9 6 2一 ， 男 ， 吉林 磐 石人 ， 高级 工 程师 。 从 事采矿技 术管理工 作。 1 ． 2 矿床开采技术条件 富家矿 3 0 m 中段矿体走 向长 3 5 0 m， 矿体 为墙 状， 平均厚度 1 2 m， 矿体走 向 NW6 0 。 ， 倾 向 N E， 矿体 倾角 7 5 。 ～8 0 。 ， 矿 体上 、 下 盘边 界各有 1 ． 0～2 ． 0 m 的破碎带。 目前开 采水平矿体平面赋存情况 如下 4 2 ～1 线 上面积1 4 2 5 m2 、 下面积 1 8 6 8 m2 ， 品位 N i 1 ． 6 9 8 ％、 C u 0 ． 4 9 ％； 1 ～57线 上面 积2 3 2 4 m2 、 下面积2 5 0 0 m2 ， 品位 Ni 1 ． 7 3 ％、 C u 0 ． 5 4 5 ％。 1 ． 3 采矿方法选择与盘区划分 富家矿采用下向分层胶结充填法 已 1 2年 ， 随着 采掘工 程的深入， 采充空 间已达 7 0多米 高， 技术人 员和井下工人对“ 下 向六角形进路 分层 胶结 充填 采矿” 工艺 已经熟练 掌握， 对 电耙子 出矿缺点也十分 清楚。通过 1 5 4机械化采场 引进 WJ D一0 ． 7 5型 电 动铲运机试用， 显示出机械化出矿的优越性 ， 通过 比 较 ， 决 定引进 WJ D一0 ． 7 5型电动铲运机取代原有 电 耙 、 气腿子凿岩机回采出矿。 1 ． 3 ． 1 下向高分层六 角形进路胶结 充填 采矿法特 点 该采矿方法是在人工顶板下高分层进路采矿 。 采空的进路用低标号的碎石混凝土 充填， 回采完 一 维普资讯 1 0 有色矿 山 2 0 0 2年 第 3 1 卷 个分层， 再下降一个分层 ， 下一分层作业是在上部充 填体的人工顶板掩护下进行 。 单双号回采进路在高度 上错开 了 3 m。因此正 常 回采进路两侧暴露高度仅为 3 m。 1 当采用电耙耙矿运搬时， 分层道 由溜矿井沿 矿体底盘 向两边掘进 ， 分 层道 距矿体边界 2 m， 开凿 电耙窝安装 电耙， 开采结束后 回收残柱。每个采场 配备 3台 1 5 k W 的电耙把进 路 中矿石耙运 到分 层 道 ， 再 由3 0 k w 的 电耙接力耙运到溜矿井 中。 2 传统电耙出矿的采矿存在许多问题 因矿石 吸水性强 ， 电耙 耙矿泥化严重， 溜矿井 易发 生堵 塞、 跑斗 、 污 染巷道， 水仓 清理 次数多， 金属 损失严 重。 采场 出矿效率低， 采矿掌子面扒不到位， 工人清理掌 子面及充填平场劳动强度大， 工艺落后， 同时不利于 贫富矿分采。 1 ． 3 ． 2 WJ D一0 ． 7 5型 电动铲 运 机 出矿 WJ D一0 ． 7 5型电动铲运机采用交流 3 8 0 V 电动 机驱动， 橡胶轮胎， 前后驱动桥同时驱动， 中央铰接， 前置铲斗、 前卸式装运设备 。该机利用静液压传动， 齿轮变速、 轮边行 星减速器和液 压盘式制 动等先进 技术 。该机采用 电缆缠 绕同步收放 装置 ， 适用于 回 采出矿 、 巷道掘进出渣、 工 作场地的 修筑 和平整、 材 料运输等作业 。 WJ D一0 ． 7 5型电动铲运机 可单 人单机 独立进 行铲装、 运输卸载作业， 具 有小巧灵 活、 操作方便无 废气排放 、 噪声低等特点， 机动性能较强。 WJ D一0 ． 7 5型电动铲运机 主要性 能参数 堆装 斗容 0 ． 7 5 m 3 ， 额定载重量 1 ． 5 t ， 行驶速度 0 ～8 1 a ／ h ， 最大爬坡能力 1 2 。 ， 外侧最 小转弯半径 4 1 0 0 mm， 后 轮最小转弯半径 2 3 5 0 mm， 最大转 向角 3 6 。 ， 额定功 率 3 7 k W， 电缆 有效 长度 7 5 m， 整 机重量 6 ． 5 t ， 外型 尺 寸 长 宽 高 5 9 0 0 mm 1 2 6 0 mm 1 9 0 0mm 。 1 ． 3 ． 3改造 后的 高分 层 充填 采矿 参数 采场采准 由天井采准 改为斜坡道开拓。 出矿 运搬 由电耙二段耙矿改为 WJ D一0 ． 7 5型电动铲运 机出矿。进路形状 由似等边六 角形 改变 成非等边 六角形 ， 断面 由 1 6 m 扩大到 2 4 m2 。进路边帮倾角 由 5 5 。 改变成 6 5 。 ， 腰线角 由 1 1 0 。 变成 1 3 0 。 。分层道 高度 由2 m变为 3 m， 进路高 由 4 m改变 为第一分层 5 m， 第二分层以下 6 m。 1 ． 3 ． 4盘 区划 分 根据富家矿矿床开采 自然条件 、 矿体赋存条件、 转入井下开采以后多年形成的现状及电动铲运机经 济合理运距、 适用性 、 开拓采准方式等， 将 3 0 m 中段 沿走向划分成 2个盘区 双线盘区 4 2线至 1线盘 区， 走 向长 1 2 5 m。单线盘 区 1线至 5 ～7线盘 区， 走 向长 1 2 5 m。盘区以外的翼部矿体 2个采场仍延用 原有电耙 出矿。 1 ． 3 ． 5 采 准布 置 根据矿 体赋 存形 态、 设备 、 运 输及 采掘 装矿 条 件， 同时考虑矿体 、 围岩的稳固程度和无轨铲运机的 适用性， 决定采用下盘脉 外斜坡道与分 层联 络道 采 准， 每一盘 区布置一条斜坡道 ， 为便于电动铲运机的 检修、 供电、 采场材料运 搬， 2个盘 区斜 坡道下 口都 布置在 1线川内。 斜坡道 中心距矿体 下盘边界 1 l m， 每一分层联 络道服务一到二个分层， 每个分层 3 m。 溜井仍沿 用原有矿块划分 时的旧溜 井， 溜井 内 新增设泄水管 。 斜坡道坡度 1 8 ％， 断面规 格 2 ． 5 m2 ． 5 m， 毛断 面 5 ． 8 5 m2 ， 净断面 5 ． 6 2 m ， 同时在 1线川 内设置铲 运机修理硐室。斜坡道是铲运机 上下通道， 同时又 是上下人员 、 材料、 通风通道。 2 采矿方法 设 计选 用高分层六 角形 胶结 充填采矿法 ， 采矿 进路采用垂直走 向布置 ， 分层之 间上 下错 开规则排 列， 进路 中心距水平投 影 4 m， 同分层进路 间距 8 m。 分层高度改造后， 第一分 层 5 m， 第二分 层以下 6 m。 整个进路采完后一次充填， 形成空场一次嗣后充填， 进路采矿连续、 稳定。机械 化程度高， 生产能力得到 较大提高 。 铲运机 出矿比电耙出矿时间短。采矿断面增大 5 0％ 。 2 ． 1 凿岩爆破工作 采场凿岩落矿采用风动气腿式 YT一2 3凿岩机 凿岩， 掏槽 眼深 2 ． 2 ～2 ． 5 m， 辅助 眼深 2 ． 0 m。炮眼 直径 3 8 mm， 炸 药选 用物 敏 型乳 化炸 药， 药卷 直径 3 2 mm， 每循环进尺 2 m， 炸药消耗量 4 2 k g ， 采用火雷 管一非电导爆管微差爆破。 当采用下导硐开挖落矿时， 第一循环布置炮孔 2 3个， 第二循 环布置炮孔 1 3个 。下导 硐法施工 工 艺为两次爆破， 一次铲装 出渣 ， 出渣前要检查清理进 路顶板。该种 施工方 法有 利于发挥 电动铲运机 效 率 。 维普资讯 第 6期 徐 日斌 富家矿下向高分层机械化胶结充填采矿研究 1 1 下导硐落矿凿岩掏槽眼进尺 2 ． 5 m， 周边眼及辅 助眼凿 岩进尺 2 ． 2 m， 落 矿循 环进尺 1 ． 8 m， 崩 矿量 1 3 1 ． 7 6 t ／ 次。炸药单 耗 0 ． 2 9 k g ／ t ， 非 电导爆 管 0 ． 2 7 发／ t ， 火雷管 0 ． 0 3发／ t ， 导火线 0 ． 0 6 m／ t 。 2 ． 2 电动铲运机出矿能力 铲运机定 点出矿， 溜矿井与 采场 单程最大运输 距离 l O O m， 矿石松 散系 数 1 ． 8 7 5 ， 铲运机 运行速 度 6 k m／ h ， 铲斗装满系数 0 ． 9 ， 装 载时 间 5 0秒， 卸载 时 间 2 0秒， 调 头时间 4 0秒 ， 其它影响 时间 2 0秒。空 重车运行时 间 1 2 0秒 ， 装运 一次 作业循 环时 间 2 5 0 秒 。 小时装 、 运 、 卸作业循环次数 n1 4次， 小时生 产能力 Qh1 5 ． 8 2 t ／ h ， 铲运 机 班生 产能力 l O 1 ． 2 5 t ／ 台班。 2 ． 3 铲运机台数的确定 高分层盘 区核定 生产能力 5 0 0 t ／ d ， 每 日 3班作 业， 每班 8小时， 每年 工作 3 0 0天。考虑生产稳定 、 连续 、 采充平衡关 系， 改造后高分层机械化采场需用 铲运机 4台， 其中 2台工作 2台备用或检修 。 电动铲运机 电源由 3 0 m 中段 01变 电硐室 引 出， 通过 1线川分别接入 2个盘 区斜坡道， 主 电缆断 面 5 0 mm 、 盘区电缆断面 2 5 mm2 。 2 ． 4 盘 区采场通风 利用矿井 总负 压通 风。盘 区新鲜 风流 由 3 0 m 中段 1线川进入， 通过斜坡道 、 分层联络道、 采场、 经 天井上 口、 由 8 0 m 中段主运巷排 出。 采场仍 沿用原 有局扇， 通风方式 由压入式改 为 抽出式 。 2 ． 5 充填工 作 充填 仍使用原有充填系统， 水泥胶 凝材料采用 自产的“ 少熟料粉煤灰矿渣 水泥” ， 水泥配方 为熟料 3 5 ％、 粉煤灰 2 5 ％、 矿渣 2 0 ％、 镍渣 1 5 ％、 石膏 4 ％、 食盐 1 ． 2 ％。水泥 7天抗拉强度 7 ． 5 MP a 、 抗压强度 3 8 ． 3 MP a ， 碎 石 混 凝土 配 比水 水 泥 碎 石骨 料 为 0 ． 8 3 1 8 ． 5 8 ， 混 凝土水泥单 耗 2 1 0 k g ／ m3 。考虑 到 改造以后 ， 采矿进路分层高度增加 2 m， 为安全起见， 对 回采进路充填时的钢筋铺设 、 原木铺设 、 钢筋 网铺 设 、 进路二次封堵进行重新设计 ， 以增大各分层 充填 体 间的拉力， 增强充填体的整体性。 进路铺设原材料单耗 原木 0 ． 0 0 0 4 m0 ／ t ， 钢 筋 0 ． 0 9 3 4 k g ／ t ， 钢筋 网 0 ． 4 9 k g ／ t 。充填封闭墙 原材料 单耗 原木 0 ． 0 0 0 8 5 m。 ／ t ， 板材 0 ． 0 0 0 2 6 m。 ／ t ， 草袋 0 ． 0 1 6片／ t ， 铁钉 0 ． 0 0 2 3 k g ／ t 。 2 ． 6 作业安全 1 由于采场 回采断面增大， 分层道及 回采进路 安全系数相对 降低， 在施工过程， 必须严格执行技术 要 求。 2 在分层道施工过程中， 对顶板不稳 固充填体 要 及时支护， 下盘 围岩禁止破坏， 必要 时打入锚杆进 行 加 固。 3 进路顶板粘结矿石要清理干净， 对分层的充 填体及时橇下， 控制进路长度， 严禁超挖和破坏上盘 岩体， 造成脱落。 4 充填井上挑时， 要 橇毛作业， 充填时要 留有 标记， 充填准备一定要按要求施工， 杜绝分层及降低 充填体标号。 5 工艺要求， 作业人 员要 严格遵守 冶金矿 山 安全操作规程 及各项管理规定 ， 确保 良好 的井下作 业环境。 3 技术经济 1 高分层机械化采矿改造新增工程量 延米量 3 1 4 ． 4 m， 开凿量 1 3 9 8 ． 1 6 m0 。 2 劳动组织 铲运机司机 9人， 凿岩工 1 1 人， 凿岩助手 9人， 维修工人 1 3人， 支柱工 9人， 放矿工 1 3人， 挂筋、 封墙工 6人， 破碎工 2人， 出矿辅助工 8 人， 共计 8 0人， 比改造前减少 3 6人。 3 采 切 比 0 ． 2 k t ／ t ， 损 失 率 1 ． 0 ％， 贫 化 率 3． 5％ 。 4 因矿石贫化率 比改 造前降低 3 ． 5 ％， 每年少 混入废石及 充填体 5 2 5 0 t ， 节 省选 矿处理直接 费用 4 0 7 5 0 5元／ a 。 5 因开采 、 充填转层次 数减 少三分之一， 采切 掘进费用、 炸药单耗、 充填原木 、 充填挂筋 、 充填金属 网等单耗都有一定幅度降低 。 4 结语 经过一年生产实践， 下向高 分层胶结充填机械 化采矿具有用人少 、 贫化小、 矿石少泥化 、 工人劳动 强度低， 机械化程度高， 投资少 、 见效快 、 经济效益好 等优点。 维普资讯