急倾斜薄矿脉爬罐天井中深孔采矿法研究.pdf

4 湖南有色金属 HUNAN NONF ERROUS ME TAI s 第 1 6喜 第 4期 2 0 0 0年 7月 急倾斜薄矿脉爬罐天井中 7石广 法 研 究 一属 长沙4 1 0 0 1 5 基 、 湖南有色垒属研究所， 湖南 长沙 叮 1 D 摘 要 介 绍 了 一 种 适 用 于 急 倾 斜 薄 矿 脉 矿 体 的 采 矿 方 法 的 工 艺 过 程 、 技 术 关 键 、 拄 经 指 标 等 ； 落 法 1 7 量 耋 盏 糙 溴 耕茅 龇 施 。 关 键 词 塞 塑 堑 兰 竺 ； 堂 主 苎 釜 适 1卡 f j 。 中圈分类号 T D 2 3 5 ． 5 3 文献标识码 ． A 文章编号 1 0 0 3 5 5 4 0 2 0 0 O O 4 0 0 0 4 0 4 1 前言 国内急倾斜薄矿脉矿山中，浅孔留矿法是一种 普遍使用的采矿方法 ， 多年的生产实践证明 该法具 有工艺简单、 管理方便、 使用熟悉等优点， 但它也具 有浅孔落矿 、 松石、 平场、 木材架井 、 作业人员负重爬 天井等重体力劳动工艺过程。 因而劳动生产率低 ， 作 业环境差， 安全事故多， 采矿工效仅 7 ～1 2 t ／ 工班， 矿石贫化 率则高达 7 0 ％ ，矿石损失率达 1 5 ％ ～ 2 0 ％， 坑木单耗 l 9～3 5 m ] ／ 万 t 。这些问题 的存在不 仅使矿山经济效益低下，而且与当代科技迅速发展 的形势极不适应。因此 ，改革急倾斜薄矿脉回采工 艺 ， 研制与此相应的回采机械 ， 引起了采矿界的普遍 关 注 。 反复酝酿和可行性论证之后 ，我们 同某矿合作 进行了 急倾斜薄矿脉爬罐天井中深孔采矿方法 这 一 项 目的研究工作 ， 试验取得 了良好 的效果 ， 主要技 术经济指标达到国内先进水平 。 2 试验采场地质概况 试验采场矿脉走 向 3 4 8 。 ～3 5 6 。 ，倾 向 S WW， 平 均倾角 8 3 。 ， 平均脉厚 0 ． 8 5 m， 矿脉为单一主脉延伸 ， 但在走向和倾向上有分支复合现象 ， 分支间距在 1 ． 5 m之内。 试验采场下盘围岩是粗中粒黑云母花岗岩，上 盘主要是寒武纪灰黑色变质砂岩 ，围岩 l厂 系数 1 0～ 1 5 ， 稳固性好 ； 部份地段 围岩有风化现象 ， 节理 、 裂 隙 发育 ， 稳固性差 。 作者筒介 廖明超 1 9 6 4 一 ， 男， 工程师， 从事采矿技术研究 矿石矿物 以黑钨矿为主 ， 伴生有锡石、黄铁矿、 黄 铜矿 、毒砂 等 ，矿块 平均地 质 品位 W0 为 1 ． 4 72 ％ 。 矿石比重 2 ． 7 ，自然安息角 4 2 。 ， 松散系数 1 ． 6 ， 无 自燃 、 结块性。 3 试验采场结构参数及采切工程 3 ． 1 结构参数 试验采场沿矿脉走向竖分条布置 ， 走 向【 圭5 4 12 1 ， 斜高 4 3 ． 7 m， 设计顶柱高 4 m， 漏斗间距 6 m， 设计采 幅 1 4～1 ． 8m。 3 2 采切 工 程 利用原有沿脉平巷作 为运输巷道。在采场内对 称布置两个沿脉先行天井 、天井间距 2 9 ． 2／ ／ ／ ，斜高 7 4 4m， 断面规格 2 ． 2 m 2 ． 8 m， 天井采用爬罐掘进 而成 ， 供水平中深孔凿岩爆破时上下人员 、 设备 、 材 料及通风用。 采场底部结构采用钢筋混凝土假巷振动放 矿机出矿结构 ， 假巷采用 牛腿粱半园拱形 ， 振动放矿 机采用轻型装配式 ， 型号 F Z CI 8 ／ l 1 ． 5 。 万吨采切 比 以长度计 K 2 2 3 m／ 万 t ， 以体积 计 K‘1 0 1 2 m ／ 万 t 。 4 天井掘进工艺 先行天井掘进是试验采场采切工作 中的关键工 程， 该天井高度较高， 断面较大， 为此． 我们选用了 T ． D1 61 ． 6型电动爬罐 ，并在原有 1 ． 6 m1 ． 6 m 的作业平台两侧各加配宽 0 ． 4 m的活页，用来掘进 该大断面高天井 。 爬罐法掘进天井施工程序为 维普资讯 第 4期 廖 明超 急倾斜薄矿脉爬罐天井中深孔采矿法研究 5 4 ． 1 掘进避炮硐室 在高于假巷顶板 1 n l 的天井开 门位置 ，沿天井 方位往上盘水平掘进避炮硐室 ，硐室规格为2 ． 5 n l 2 ． 5 n 1 ． 长 5 n l 。 4 ． 2 掘 进天井初始段 在安装弯导轨和爬罐前，用普通法沿天井方位 和矿脉倾角 ， 掘进高 5 m的天井初始段 ， 留下部分岩 渣 ， 以便安装导轨和爬罐 4 3 安装导轨和爬罐 避炮峒室和天井初始段掘完后 ．按标定 的天井 方位线和倾角 ， 安装导轨和爬罐 ， 根据矿脉倾角 ， 弯 导轨 由 2 5 。 、8 。 、7 。 轨各两根组成 ， 基础修正有 3 。 。 4 ． 4井筒掘 进 4 ． 4 ． 1 凿 岩 凿岩作业 由风钻工在爬 罐作业平台上完成 ，为 防止爆破岩石崩坏导轨及其部件 ，保证井筒规格质 量 ， 布置炮孔时应注意 1 适当增加周边孔数 目； 2 掏槽孔应尽量靠下盘布置；3 起爆顺序应 由下盘向 上盘发展 。 试验中采用直眼菱形掏槽， 每槽炮孔数 2 2 ～ 2 4 个 ， 孔深 1 ． 6 m 4 ． 4 ． 2 装 药联 线爆破 天井掘进爆破采用 2 岩石炸药和 自制铵松蜡炸 药 ， 药包规格 3 2 R i m、 长 2 0 0 m m， 药包单重 0 1 5 ，采用非电秒差雷管， 井 口外一次点火起爆 ， 施工 中统计炮孔爆破率达 8 0 ％ 4 ． 4 ． 3出渣 爆破岩渣落至砂巷振动斗口处，通过振动放矿 机故人 1 ． 5 m 固定式矿车 ，田 3 t 个架线式电机车 运至选厂 矿仓 4 4 ． 4通风 爆破后通过导轨中的管道和导轨顶端的风水喷 雾器用高压风， 高压水 向工作面通风洒水 炮烟排人 砂巷后用 5 ． 5 k W局扇抽至回风巷排出地表。 通风洒 水时间一般为 2 0～3 0 m i n 。 4 ． 4 5 撬松石、 安装导轨 爆破通风后， 爬罐升至工作面， 处理干净井筒内 浮石 即可安装导轨。 安装导轨时， 应保证导轨顶端与 天井顶板之间的距离不小 于 0 ． 5 m。当该距 离大于 凿岩时的适 当高度又小于 2 ． 5 m时 ，刚安装 1 m长 的临时导轨； 矿脉倾角变化时， 应适当的安装 3 喊 7 。 弯导轨实现跟踪矿脉掘进 。 4 ． 5 天井掘进主要技术经济指标 天井断面规格／ m 2 ． 2 2 8 月成进速度／ m 月 一 3 6 5 台班效率／ m 台 班 一 1 2 8 面效／ m 工班 ～0 4 2 6 掘进成本为同期吊罐法成本的9 1 ． 5 ％。 5 回采工艺 5 ． 1 凿岩爆破参数 在急倾斜薄矿脉中进行中深孔落矿的技术关键 是选择合理的凿岩爆破参数 ， 试验中选用参数如下 5 ． 1 l 炮孔布 置 沿走向布置梅花形排列的水平平行炮孔 ，为利 于凿岩排粉 ， 炮孔与水平面保持 2～3 o 仰角 5 1 2 炮孔 直径 炮孔直径有两种 Q5 0 mm 用柱齿钎头 ， 和 6 5 mm 用十字钎头 。 5 l _ 3最 小抵 抗 线 “ 根据有关公式计算得 0 ， 8 8～1 ． 1 5 m，施工 时硬岩中取 0 ． 9～1 ． 0 m，风化破碎岩中取 1 ． 0～ 1 ． 1 m。 5 ． 1 4孔 问距 炮孔层间距 0 ． 9～1 ． 1 m，孔间距一般为 0 ． 8～ 1 ． 0 n l 。 5 1 5地孔 深度 炮孔深度的确定取决于下列囡素 1 凿岩设备能力。 试验 中使用的 Y C一 8 0凿岩机 标称最大孔深 2 5 m． 试验表明该机在该岩石地质条 件下 ， 孔深超过 1 2 m时 ， 凿岩速度减慢 。 2 ．矿脉规则程度 。回采薄矿脉时为减少贫损 率 ， 孔深 L与回采段矿脉曲率半径 R， 脉厚 m， 采 幅 之间有如下关系 L 2 也R m 一 一m 2 本试验采场 3 0 m，m0 ． 8 5 m，埘取 1 ． 6 m， 计算得孔深 为 l 3 3 m 3 ． 炮孔偏斜率。为控制贫化， 整个孔长都应在 设计采幅内， 所以孔深 与采 幅 、 孔间距 。 、 炮孔 偏斜率 r 之问有如下关 系 L r 几一。 ／ 2 r。 预计炮 孔偏斜率 ≤2 ％， 计算得 L1 2 ． 5～1 7 ． 5 4m 综合上述因素， 试验中我们选定炮孔深度为 ； 采 场两翼 1 1 O n l ， 中间 1 3 2I T I 5 ． 2 凿岩设备 5 ． 2 ． 1 凿岩机 及 钻 具 试验选用 Y C ． 8 0重型导轨式凿岩机 ， 配 F c ． 1 型 维普资讯 6 湖南有 色奎属 第 l 6 卷 推进 器 。 采用 03 2 mm接杆成 品钎 ，每根 l _ 2 m配g 4 61 6 0 mm接杆 套 。 6 5 m m十字钎头和05 0 m m柱齿钎头。 5 2 2 昔岩 支架 试验中全部的中深孔凿岩工作都是在天井内的 爬罐作业平 台上完成的 ，其作业受空间和爬罐的上 升能力的限制 ， 现有 的各种支架均不适宜这一作业 ， 因此我们另行研制了一套液压支架。 支架的工作原理是 借手摇油泵 向推进油缸注 油加压， 油缸活塞杆支出顶在岩壁上 最大顶力可达 1 9 ． 61 0 N， 支撑范围 2 ． 0～3 ． 1 m ， 从而将支架固 定在天井上下盘之间 ，再通过紧圃件将凿岩装置固 定在支架上， 便可凿岩作业， 凿完一个分层炮孔后借 助爬 罐下移一个分层 ， 直到完成全部凿岩作业 ， 上下 班时作业人员随爬罐上下天井 ，而凿岩装置固定不 动， 不随爬罐上下 ， 支架安装简便 、 省力 、 牢固、 可 靠 5 ． 3 采场 爆破 采场全部中深孔钻凿完后 ， 拆除导轨和爬罐 ， 挑 完垫层 高 4 ． 6m ， 架设好金属梯台， 即进行采场中 深孔爆破作业。 5 ． 3 ． 1 爆 破 方案 采场爆破由下而上分次进行 ，每次每天井爆破 两层， 第一层 4 孔 每侧 2 孔 ， 第二层 2 孔 每侧 l 孔 。两个天井同时装药爆破 ， 整个采场爆破面水平 上 升 。 起爆方式及爆破网路布置 使用分段秒差雷管 一 次点火的非电起爆方式，严格按先下后上的顺序 起爆 ， 孔内采用单雷管主爆，并以导爆索辅爆、传 爆。同段雷管的孔 的导爆索在孔外联在一起并以同 段雷管起爆 ， 以提高起爆 的可靠性 ， 为控制最大一响 药量， 减少冲击波， 分段雷管按每 2 孔一响分配， 最 大一响的装药为 3 4 。 5 ． 3 ． 2 装 药结构厦 方法 采用柱状药包连续装药结构 ， 带导爆索的辅爆 药包首先装人孔底 ，带秒差雷管 的起爆药包装在孔 的第 二或第三个药包位置 ，孔 I2 1 不装药段长度 0． 6～0 ．8 m。 使用 自制铵松蜡炸药 和外购新 2 岩石硝铵炸 药 ，药 包 规 格 g 3 5 m m、 3 8 m m、 g4 2 m m， L 2 0 0 m m， 根据岩石性质不同选用不 同直径的药包 每米装药量 1 ． 3 5 左右。 装药方法 最初使用组合式炮棍装药 ， 使用中出 现较多问题 ， 后改用93 8 m m的塑料管做炮棍 ， 效果 很好。 5 ． 3 ． 3爆破 效 果 一 次爆破药消耗 0 ． 4 3 k g ／ t ； 每米崩矿量 3 5 5 t ／ m； 爆破矿石块度 爆破后测定 ， 块度大于 0 ． 5 1 1 11 的 大块产出率 5 ． 4 ％； 爆破工效 3 4 t ／ 2 1 班。 5 ． 4采场 出矿 采用 自制 的 F Z C一1 ． 8 ／ 1 一l _ 5型 振动 人矿机 配 1 ． 5 m 固定式矿车 ，Z K 3 6 ／ 2 5 0型架绂式 电机 车牵引从采场直接运人选厂矿仓 。 6 安全与通风 6 ． 1 爆破安全 经计算地震波危险半径 R 6 ． 5 m； 冲击渡危 险半径 对巷道、 设备 5 ． 8 m； 对人员 ， R 8 1 r i l e 采场初次爆破时 ，混凝土假巷 、出矿设备上有 4～ 5 m厚矿石垫层 ，结果证 明，巷道设备无损坏现 象 。 天井内梯 台、装药平 台距 爆破点最小距离 约 2～3 m， 爆破后 ， 时有松动、 变形现象 ， 经简单修复即 可 恢复作业 爆破时 ．作业 人员在上部平巷天井 口点火后均 撤出爆破点 1 0 0 m以外， 无危险。 6 ． 2 采 场通风 采场爆破后 ，大部份炮烟通过矿堆排到下部中 段平巷 ， 进人穿脉巷道 ， 通过辅扇排出地 表； 涌人上 部 中段平巷的部份炮 烟，通过局扇 、回风巷再至地 表 ， 一般 0 ． 5～1 ． 0 h 后 ， 采场炮烟即可排净 。 7 技经指标 通过试验现场统计 ，获得天井深孔采矿法主要 技经指标 矿石贫化率／ ％ 矿石损失率／ ％ 采场台效／ m 台 班 采矿面效／ t 工班 采场的综合生产能力／ t 日 采矿强度／ t 月 。 。 采矿直接成本 ／ 元 t’ 8 结语 63 5 l 3 2 2 2． 4 1 6 7 8 7 7 ． 4 l 8 6 7 l 2 ． 2 9 天井深孔采矿法的研究试验是 国内急倾斜薄矿 脉开采史上一次有益 的探索。通过试验， 我们认为 1 ． 在急倾斜薄矿脉中， 采用单轨设备在天井中 维普资讯 第 4期 廖明超 急倾斜薄矿脉爬罐天井中深孔采矿 法研究 7 进行水平中深孔落矿，在采场下部采用轻型装 配式 振动放矿机 出矿 ，是实现采场作业全盘机械化的途 径之一。采用该工艺， 消除了留矿法的固有缺点， 经 济效益和社会效益较好 。 2 ．试验研 究 了急倾斜薄矿脉水平平 行 中深 孔 落矿的凿岩爆破参数 ， 所积累的数据和经验 ， 对于改 革急倾斜薄矿脉回采工艺具有指导意义 3 ． 试验中研制的液压凿岩支架 ，简便易行 ，安 全可靠 ，不仅解决了天井 中孔凿岩 的设备安装 固定 问题 ， 而 且还可用于平巷的深孔凿 岩作业 。 4 试验 中采用 电动爬罐加宽作业平台，解决了 大断面高天井掘进工艺 的难题 ，并为提高地下矿山 中段高度 ， 减少地下矿山开拓 、 采准、四割工程量创 造了条件。 试验证明 在急倾斜薄矿脉中 ， 使用天井深孔采 矿法在技术上可行、 经济上合理、 安全 j 二 可靠、 社会 经济效益良好。这一方法可在类似地质条件下的矿 山中推广使用 ，并在中厚至厚矿体开采中有推广应 用的广阔前景 收稿 日期 2 0 0 00 3 2 0 Th e Re s e a r c h o f M i n i n g f o r t h e M o s t I n c l i n e d Th i n- - mi n e r a l Ve i n Cr a wl i n g Co n t a i n e r W e l l a n d M i d- - d e p t h Bl a s t h o l e LI AO Mi n gc h a o f 舶 f q o r f e r rou s Me t a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C h a ． n g s h a 4 1 0 0 1 5 C h i n a Ab s t r a c t T h e a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e c r a ft p r o c e s s ，t e c h n o l o g i c a l ma i n p o i n t s a n d t e e h n oe c o n o mi c s d a t a e t e ． w h i c h b e l o n g t o t h e mi n i n g me t h o d f o r t h e mo s t i n c l i n e d t h i nmi n e r a l v e i n ．T h e me t h o d i s mo r e me c h a n i c a l a n d lT l O r e e f fi c i e n t ． An d i t i s a a d v a n c e d me t h o d tha t i s s u i t a b l e o f s p r e a d i n g a p p l i c a t i o n ． Ke y wo r ds Mo s t； n c l i ne d ； Cr a wl i n g C o n t a i n e r we l l ； M i dd e pt h Bl a s t h o l e 上接第 3页 Ex p e r i me n t s a n d S t u d y o n S l i c i n g a n d F i ll i n g S t o p i n g M e t h o d i n Na n J i n Ta n M i n e W U Xi a n ghu i ． ZHANG Yunl i a n g r C e n t r a l S o u t h U n l v e r s i t ；C h a n g s h a 4 1 0 0 8 3 ，C h i n a 0 ； 旦； 曼0 s社 辑 Ab s t r a c t S i n c e s l i c i n g a n d f i l l i n g s t o p i n g me t h o d i n s t e a d o f t h e o r i g i n a l s h o r t h o l e s h r i n k a g e m e t h o d h a s b e e fi a p p l i e d t o Na n J i n T a n mi n e i n G a n S u P r o v i n c e ，e c o n o mi c h e n e f l t s h a s b e e n g r e a t l y i mp r o v e d ．R e c o v e R * r a t e o f o r e i s u p t o 9 6 ％ ，d i l u t e r a t e d o wn b y 3 5 ． 5 ％ ，g o l d g r a d e o f s t o p e d o r e u p b y 5 ． 3 6 g ／ t ，a n d t h e a mo u n t of mi n e r a l s e p a r a t i o n h a s b e e n gre a t l y r e d u c e d ．F r o m t h e f a c t s me n t i o n e d a b o v e ．we c a n s e e s l i c i n g a n d fi l l i n g s t o p i n g me tho d i s r e a l l y a b e n e fic i a l e x p l o r a t i o n t o i n n o v a t e i n s t o p i n g me t h o d s t o s t o p e d s t e e p t h i n v e i n ，e s p e c i all y t h e s i mi l a r mi n e s j n t h ewe s tare a o f Ch ； n a ． Ke y wo r d s s l i c i n g a n d fi l l i n g s t o p i n g me t h o d ；s t e e p t h i n v i e n ；r e d u c e l o s s a n d d i l u t i o n ，e x p e r i me n t 维普资讯