梅根矿的采矿方法（二）.pdf

梅 根 矿 的 采 矿 方 法 二 联邦 德国萨 赫特靳_ 车矿 山公司梅根矿 经理 特许工程师K ．哈尼施 马赫 尔 3 全 部 充填 的采 矿 方法 假若 地下和地表都 要防止 出现 因采 矿日I 起的破坏 ，或者 由于矿 体状况要求 的采 矿方 法只能用 全部充填进行 回采时 ，则 全部充填 就是必要 的 。后一种情 况特别是指 中等 倾斜 的矿体 对 侮根 矿而 言 ． 其倾 角为 l 5 o ～5 5 。 在这里 ，要使无轨设 备在底盘上 运行 ，则倾 向往往显 得太 陡 ；要 使崩落下来的 矿石沿底 盘 自溜 ，其 颇角叉显得太 缓 。 3 ． 1 急倾 斜矿 体分段落 矿充填法 该法 的采 准与组合 分段崩落法相 同。多 分 段形成 一个 采矿单元 。每一分段 用扇形 L 向上 凿岩 ，沿 走 向逐一爆 破 。沿走 向每次落 矿 3 ～5 m 图 7 也就是 说 ，如果 矿体 厚度 为 4 m， 分段高 为 1 0 m，每一开采单元有 3个 矿柱 ，则一个开 采单元 崩落下来的矿石 约为 2 0 0 0 2 5 0 0 t 在晟下面 的分段巷道 出矿 。然后 用倒入的 充填料充填采 空区 。充填作 业使 用铲 运机 对铲 运 机来说 ，运 输距 离越 短 ，充填的 效 率就越高 。因此为 了缩短充填作 业的时间 在此期问不 出矿 ，有时 在进入采矿 的天井附近 还堆放有充 填废石 ，以便铲运机从 这里铲装充 填料 。在这个 中问贮料 点把所要求 的水泥浆从 供浆管直接 浇在充填料 上 。在鼎 上一个分段 巷道 以上 的采 空区 ，当然不能用铲运 机充填 ，这 国 外金 属矿 山 部分采空 区必须 用抛 掷技术 充填 在采 矿期间 ，正 在 回采采场 的顶 部将 上 一 个采场的充填体沿走 向暴露 出 8 m的 长 度 。充填体要有 很好 的强度 ，以不致于在 此 暴露跨度 内 冒落 下来 。采用该方 法时 ，人 员 既 不必 进入 采空 区 ，也不必在 充填体 下边 作 业 。假 若 由于某 种原因沿走 向形 成 了较 长的 采 空区时 ，则使 用遥 控铲运机装 运残 矿。 因 为这 种 采 矿 方 法 尽可 能采 用太 斗 容 3 ． 5 m 或 6 m 的铲运机进 行 充填作 业 ，故 其效率 很高 。回采 作业的生产效 率与组 合分 段崩落 法的近 以，为 5 0 9 0 t J 人 班 。当 充填效率 为 6 0 m ／ 人 班 左右 时 ， 则采 场 的综合效率 为 l{ 0 ～6 5 t ／ 入 班 。 特殊情 况下 ， 如顶板破 碎或回采残 柱时 ， 有时要求 只能开采一 个分段 。单 分段开采 可 以按图 8所示 的方式 进行 。这种 开采方式 不 姨藏 站 图 7急倾 斜矿体 分段 落 矿 充填 法 【司 叫采韵 ； 业 豳 充H I 作业 维普资讯 能向采空区倾倒充填料，所有的充填料都必 须用抛掷 技术投放 ，从而 也就 降低了采矿 的 综合效率 。 圈 8 急倾斜矿床分段抛掷充填法 s L 铲运机 I s T 抛掷充填车 3 ． 2 用于中等倾斜矿体中的充填法 如前所连，对梅根矿来说 ，中等倾斜的 范围为 1 5 。 ～5 5 。 。 中等倾斜矿体采矿方法 特 别是采用 无轨 技术 的难 处是 众所周知的 。 在 梅根矿 曾做过各种 采矿方法的 试验 。在此还 应注意到 采矿将在 什么矿 岩情况下 进行 。 3 ． 2 ． 1分段 充填 法 若类似 于分段崩落 法那样尽量地缩 小分 段的高度 ，则可在中等倾斜矿体内采用分段 充 填 采矿 ，当然 ，矿 体 的 倾 角 不 能太 缓 加。 。 采准设 计也 和分段崩 落 法一样 ，只 是分 段平巷 的闯距 往往更小 一些。和急倾斜 矿体的充填法相同，采矿和充填作业也交替 进行 ，只是仅 占用 一个分段 巷道 。当采 用倒 入充填时，由于倾角小，不能总是确保把采 空区充满。 这就意味着， 特别当顶板破碎时， 必 定出现异常大 的贫化 ，同时也 不利于控制 矿 山灾 害 。 这个缺点能够通过抛掷充填 参见图 8 而得 以减缓 。然而 ，当顶板破碎 时 ，往往在 充填料 抛入之前 ，顶板 便 已局部发生 冒落 。 因此在 中倾斜矿体 内，不能 采用分段充 90 ’ 填 采矿法 ，尽 管该法不 必进 入采空 区 ，可 以 相 当好地 保证人 员和设 备的安全 。 3 - 2 - 2 由 斜 坡 道 采 准 的 上 向分 层 充 填 法 由于分段采矿方法 有上 述缺点 ，目前在 中倾斜 矿体内多采 用上 向分 层充填法 。其 中 一 个特 殊的方案是 用斜 坡道 采准的上 向分层 采 矿 法 。 该 法如图 9所示 。首先 从一个 主运输斜 坡道至 采场 边界开凿数 条脉 内斜坡道 。然后 在 两个 斜 坡 道 之 间 向上 开采 矿 石和 进 行 充 填 。首先从 采场的边界 ，即从斜坡道 的最底 部 ，向上推 进采矿掌子面 ，直至 掌子面呈水 平状态 ， 并沿走 向使两 个斜坡道 彼此贯通 。 最 后 ，沿矿体走 向形成一个长度 不变 的采矿工 作面 。该工作面 随着采矿的 推进 ，向斜 坡道 入 口方 向向上移 动 。 图 9 中倾斜矿体由斜坡道采准的上 向分层 充填法立体示意图 这种方法的优点是采矿工作面较短 ，这 样就 能缩小暴露 的顶板 。采 矿工作 面 的长度 可在 两个 斜坡道 之间任意选择 ，并与开 采地 点的岩体情 况相适应 。必 要时 ，还 可以提高 1 9 9 0 年 第 7期 维普资讯 工 作 面 的推进 坡度 来缩 短采 矿 工 作 面 的 长 度。当矿体倾角较陡时 ，这项措施有一定的 限制 。由于采 用抛掷充填及 用水泥胶结 充填 料，可使充填体边缘至采矿工作面保持一个 较小 的间距 。这在图 1 0中可 以清 楚地看 出。 通过 在不同的标高 上开凿多条斜坡 道便 能够创造 足够的工作面 ，这样 ，在考虑 到作 业的各道 工序 如凿岩 、爆破 、出矿 、充填 、 支护等 ， 就能容易地把一个采矿作业设计组 织起来 。即便在通过破 碎带时 ，这种方 法也 有很强的适应 性 。 图 l O 采用各种充填技术的由斜坡道 采准的上向分层法 左图接顶抛掷充填}右围 用铲运机进行的 不完垒充填 采 用上 向分层采矿 法人 员必须进入采 空 区。当矿石和围岩很破碎时，就要求采取较 多的安全及支 护措施 。同样 ，当岩体不 稳固 时 ，开采工作 面本身也 要缩小 。这些安全工 作 ，以及 由于 缩小工作 面而 减少每一循 环的 开采矿 量也 就 加大 了这 种采矿 方法 的 成本 。 然而 ，这个缺 点通过 降低矿石的贫化得到 补 偿 。 3 ． 3 用于缓倾 斜矿体的 充填 法 在梅 根矿没有大面 积的缓倾斜矿体 ，往 往有 些缓 倾斜 的小 矿段 处于 两个 断 层之 阉 。 在这些 小矿段内的采矿方法是掘进采矿进 国外盘属矿山 路 。 进路掘到采场边 界后 ， 即刻将其 充填 。 接 着紧挨充填 体开凿下 一条进路 。这 种方法 在 英文 中称作 “ d r i f t a n d f i l l ” 掘进一 充填 。它 可 以被视 为进路采矿 。采 矿工作面 既可以沿 走 向垂直矿 体倾 斜上下 布置 ，也可 以逆倾斜 走向布置。当矿体倾角变睫后，后一种布置 形式便成 了沿水平推进采 矿工作面 的分层 充 填法 。对这种采 矿方法来 讲 ，充填工 艺具有 特别重要 的意义 ，其 中应 尽可能缩小 顶板 的 暴露面积 。采 用抛掷 充填 能够很好地 解决这 个 问题 。当矿体 较厚 时 ，为了提 高充填效率 ， 可先 用铲运 机往采空 区运 送充填料 ，而仅对 采矿进路 的顶部用抛掷 充填 。 还有一 种在缓倾斜 矿体 内使 用全部充填 的采矿方法 ，即标准 的房 柱法 。这 种方法 已 在使 用部 分充 填 的采矿 方法 中进 行 了描述 。 在这里 只是 对开采两 侧为充填体 的矿柱时 所 形成的采 空区也进行 充填 。 对顶板 较稳 固的矿 体 ，发展 了一种后 退 式开采的房柱法 ， 这种方法既可以用于一 般 厚度的矿体 ，也可 用于 厚矿体 。 当矿体 为一般厚 度 小于 4 5 m 时 ， 使 平行的采矿 进路 掘至 开采 边界 。在采 矿进 路 之间留下来 的矿 柱一般 为 8 ～1 O m。 当采准 巷 道掘至采 区边 界后 ，便 以后退方式逐 步开采 矿柱 。采矿 工作 面沿 进路 向两侧各 扩到 5 ～ 6 m， 达到矿 柱宽度的一半 图 1 1 。 当顶板很 好时 ，用铲运机 把采下 的矿石运走后 ，便形 成一个顶板 暴露 面积达 8 0 m 的采空区 。 通过 抛掷充填把采 空 区充 实。接着可 以进 行下一 步开采 。 当矿体 较厚 7 5 m时 ， 沿全厚 掘进采 准巷道 会有 问题 。如 前所 述 ，当巷道 如此 高 时 ，从 掌子 面上掉矿 石的危 险性 要太 于一般 的巷道 断面 。在这 种情况下 只能 以最太 高度 为 4 m掘进采 准巷道 ， 这 样 ， 到顶 板 至少还有 l m 厚 的矿 石 。 在后退 回采 两侧的矿柱 时 。同 时把靠 顶板 留下 的矿石开采下 来 图 1 1 3 。 从 9】 维普资讯 图 l 1 缓倾斜矿体后退式开采的房柱法 较低矮 的采 准巷道 用执 亟 掷 充填采空 区不会育 困 难 。 4 机 械 装备 4 ． 1 概况 以上所 介绍的各种 采矿方法 的一个共 同 点是它 们都 使用同样的 机械 装 备。这 样 ，对 全矿来讲 ，后勤供给的 一些 问题 就很 容易解 决了 。只是凿岩 台车有 所不 同，有 的要打上 向扇形孔 ，有的象掘进 巷道 一样 只打 近似 水 平的孔 。 除凿岩 台车外 ， 在配 套装 备 中还有大 小不同 的铲 运机 、充 填车 、支 护混凝土运输 车 、水泥 浆车 以及支 护 、爆破和 维修工作 所需要 的各种 台车 。 由于凿岩台车 一般 只配 一人 操作 ， 所 台车上装有 电话 机 、 通 过架设 的移动 电话 线可 与 总机 联通 。而无线 电通 讯则 因维 略工 作量大 而不十分可 靠 。 所 有采矿方法 的另 一个 共同 点 是 ，总是数个 采矿进 路联 合成 一 个 采矿单元 。 各道工 序 ， 如 凿 99 岩、爆破 、装 运 以及间或的支 护 ，经常 能够 互不干扰地 同时进 行 因此就能 合理地充分 利用所有 的机 敞装 备。 4 ． 2充填技 术 在所采 用的这 些 充填法采矿 中 ，充填技 术起着特别重 要的作 用。因此应 当对其加 以 详述 。如前所 述 ，充入 的基本上足 水泥胶结 的充填料 。 一 个显著 的持 征是 ， 除 执 亟 挪充填之外 都是通过 同样 的巷道 ，并用同样的 设 备来输 送投放充填料 的 ，正如 对开采矿石 时的设 备 所要求的那样 。不需要 特殊的充填 水平 或巷 遗 ，也就是说 不需要 为充填作业再增 加工程 。 由于 抛掷 充填 技术 尚未为众人 所知 ，对 其还应予 以更 加详 细的介绍 。 抛掷 充填 的基本原 理是 ，通过 一个 快速 运行 的胶 带把 充填料抛 入采空 区。在 一个带 有废 石槽 的饺 接式运输 车的下边 ，将一个充 填抛掷机 安装 在尾部 。废 石槽可 以通过 一个 刮板放空 。废 石槽底 部有一个孔 ，废 石经过 此孔落入 抛掷 胶带 的给 料 斗。通过 漏 斗给胶 带上料 。充填 料通过漏 斗落入送料 叶轮 ，送 料叶轮 为压紧辊并 由胶 带驱动 。送 料叶轮定 量给胶带 上料 ，并 同时 给充填料加 速 。通过 以 2 0 m／ s 速 度 运 行 的 胶 带 使 充填 料 再次 加 水呢柴戟曹 螺旋退料嚣 图 1 2向抛挪 充填 车 中的 充填 料机 械 化添 加水 泥胶 结剂 I 9 9 0 年第 7 期 维普资讯 速 ，并沿胶带中心线方向把充填料抛出。司 机可 以通过 一个操 纵汽缸来 改变皎带 的抛 掷 角 水平 的抛 掷方向可通 过运输车的铰接 轴 同样进行调 整 。 充填 料 能 以相 当好 的 集 柬状 态 教 抛 至 1 d m 远和 8 m高 之处 一台车的运输 量 为 6 m。 或 1 0 m 当皎带宽 为 5 0 0 ram 时 ， 每小时的抛 掷 充填能力 为 9 0 m。 。 通过高速抛掷和精确的抛掷方向可达到 充填密实及把采 空 区完全 充满的 目的。当然 抛 掷机 只能抛掷一 定粒 度 的废 石 ，废石 的最 太粒 度 为 4 5 ram。 从地 表经过溜 井向下供给 充填料 。在 井 下溜 井 中为运送 充填料 的车设置 了若干装料 站 一个 这样 的加料站 以及 在这里 添加水泥 的情 况如 图 1 2所示 。 从地表向井下供给胶结材料完全是机械 化 的 。由井下 的水 泥仓通过一 台螺 旋给料 机 把水泥送入一台混合泵。在混合泵 中制成水 泥浆 ，并经过 3 0 m左右 的距离把 水泥 浆泵 至 充填料 溜井 在 此处连续地 把水泥浆浇 在卸 入充 填料车的料 流上 。往运 输车上装 充填 料 和同时掺入水泥浆都是司机在车上通过遥控 方式 操作的 。 5 结 论 最后 ，可将本文 归纳如 下 一～⋯一。 0 O 0 0 0 0 0 0 0 e 0 一～⋯⋯ 在梅根矿使用的采矿方法很适合不同的 矿体倾 角及岩体性 质 所 有采矿方法 的共 同 点是都用斜坡道及 分段平巷 采准 因此 与无 轨 技术 结 合起 来 就 实现 了所 谓 的机 动 灵 活 性 。采 准巷道通过分段 平巷 ，分 段平巷再经 过斜坡道彼此联结起来 ，这种采准方式能把 数个采矿 进路构成一个采 矿单元 ，并使不 同 的作业工序可以同时平行进行 用这种方法 能够充分发挥设备效率和达到几乎是连续的 采矿作业 在 整个 回采作业 中 ，包括所 有辅 助作 业 及支 护在 内，梅根矿的劳 动生产率 约 为 4 o t ／ 人 班 。其 中 用 充填 法 采 出 的 矿 石 约 占 o 。非 充填 法采 出的 矿石约 占 4 0 ，来 自 采 准巷 道 的矿 石 约占 2 0 。包 括 辅 助工 种 钳 工、电工 、地表 及地 下维 修 柴油 设 备工 班 在 内的采矿 工效 为 3 o t ／ 人 班 全 矿 总 的生 产效率 为 2 0 t ／ 班 。这些数字表 明 ，尽管矿床条件变化很大，采矿设计仍然 是非常合理 的 。 本报告中所谈及 的采矿方法，部分地使 用了北莱苗一 威斯特法 伦州政府 提 供的资助 ， 现 已发 展到了生产成熟 的程 度 。 全文完 译 自联 邦德 国 E r z me t a l l ， 1 98 9。 № 5． 21 2 2 20 吴统顺泽 芮钟英技 欢 迎 订 阅 欢 迎 指 0． { o _。 一 _。 o 一 _。 c o 。 。 一 奇 。 _。 。 。 。 。 维普资讯