煤矿长臂炮采工艺在黄铁矿中的应用.pdf

S e r i a 1 No ． 5 2 8 Ap r i l ． 2 01 3 现代矿业 M0RDEN MI NI NG 总 第5 2 8期 2 0 1 3 年 4月第 4期 煤矿长臂炮采工艺在黄铁矿中的应用 王昌琪 吕绍文 蔡泽荣 1 ． 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室； 2 ． 毕节职业技术学院 摘要对于金属矿近水平层状矿体开采 ， 可采用不同的采矿方法， 针对某黄铁矿复杂条件下 极不稳定顶板， 通过采用煤矿长壁炮采工艺对金属矿长壁式工作面进行设计指导， 有效地控制了采 场地压， 保证 了矿井安全生产。 关键词采矿方法长壁式单体铰接顶梁 金属矿床地下开采方法和工艺与煤矿井工开采 方法和工艺有着本质 的区别。金属矿床落矿法主要 是采用爆破法落矿， 普遍空场法、 充填法和崩落法控 制采场地压 】 ； 煤矿井工开采落煤方式不仅可以采 用爆破落煤， 还可以采用机械落煤， 采场地压管理不 仅可 以使用单体液压支柱配合金属铰接顶梁控制顶 板 ， 还可以使用液压支架控制顶板 ， 采空区顶板管理 方法多为全部垮落法 。 对于部分复杂顶板条件下 的近水平薄矿体 ， 采 用普通长臂式崩落采矿法不能有效控制采场地压 ， 影响矿井的安全生产 。根据贵州省大方县境 内某黄 铁矿的矿井水文地质情况及 开采现状 ， 采用煤矿长 壁式炮采工艺对采场落矿和地压管理 ， 保证 了矿井 的安 全生产 。 1 工程概况 某黄铁矿位于贵州省大方县凤 山乡， 距离大方 县城 1 8 k m， 斜井开拓 ， 设计生产能力 为 4 0万 t ／ a ， 于 2 0 0 4年 8月投产。矿体平均倾角为5 。 ， 平均厚度 1 ． 9 2 m， 平均密度 3 ． 8 6 t ／ m ， 矿石平均 品位 2 2 ％ ， 矿体呈层状产出。 该矿井 田内资源为煤一 黄铁矿共伴生， 煤层位 于 黄铁矿之上 ， 与黄铁矿层平均 间距为 8 ． 5 r n 。在井 田内， 由于过去当地居 民对煤层滥挖盗采 ， 致使黄铁 矿上部煤层大部分区域 遭到严重破坏 ， 煤层 已无 开 采价值 。因此 ， 本矿只按黄铁矿地下开采进行设计。 矿体顶板为砂岩和砂质 泥岩 ， 由于受浅部煤层开采 影响 ， 导致顶板裂 隙、 孔 隙较为发育 ， 属于极不稳定 顶板 ， 底板为石灰岩。 该矿 自投产 以来 ， 一直采用普通长臂式崩落采 王昌琪 1 9 8 3 一 ， 男 ， 助教 ， 5 5 1 7 0 0贵州省毕节市学院路 。 矿法作业 ， 工作面长 5 0 m， 采用浅孔爆破法落矿 ， 炮 眼深度 1 ． 4 m， 孔径 3 8 m m， 采场使用带帽木点柱控 制顶板 ， 棚距 1 3 0 0 r n ， 柱距1 0 0 0 m m， 见图 1 。 图 1 工作面控顶 示意 1 一底柱 ； 2 一溜井 ； 3 一带帽木点柱 ； 4 一矿体 ； 5 一安全出 13； 6 一顶柱 在采矿过程中， 工作面顶板常出现掉矸现象和 冒顶事故 ， 给矿井安全生产带来极大威胁 ， 使 回采工 作难度加大， 工作面的实际生产能力无法达到设计 生产能力。因此 ， 相关技术人员多次讨论研究 ， 对该 矿采场长臂式工作面进行更改设计 ， 确定采用煤矿 长臂式炮采工艺。 2 工作面设计 2 ． 1 支护设计 采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁控制采场 顶板 ， 取代以前 的带帽木点柱支护。单体支柱 的型 号为 D W2 2 - 3 0 0 ／ 1 0 0 x ， 铰接顶梁的型号为 D J B 1 2 0 0 ／ 3 0 0 。采用 B R WT型乳化泵 向工作 面单体支柱提供 高压工作介质。 工作面棚距 1 2 0 0 m m， 柱距 1 0 0 0 m m。采取 “ 三四排” 控顶 ， 即未 回柱放 顶区域为“ 四排 ” 控顶， 已回柱放顶 区域为“ 三排 ” 控顶 ， 最大控顶距 4 8 0 0 m m， 最小控顶距 3 6 0 0 m m 。必须保证每根铰接顶 梁下至少有一根单体支柱， 即一梁一柱， 且使用防倒 绳将单体支柱拴在铰接顶梁上， 以防单体支柱歪倒 发生顶板事故。工作面支护方式见图 2 。 63 总第 5 2 8期 现代矿业 2 0 1 3年 4月第4期 匈同 图 2工 作 面支 护 示 意 1 一底柱 ； 2 一溜井 ； 3 一单体支柱 ； 4 一金属铰接顶梁 ； 5 一矿体 ； 6 一安全出 口； 7 一顶柱 2 ． 2 爆破设计 采用 Y T 2 7气腿式凿岩机 凿岩， 炮眼深度 1 ． 4 IT I ， 直径 3 8 m m。炮眼布置方式为交错排列 ， 排距为 0 ． 7 5 m， 间距为 0 ． 8 0 111 ， 上排炮孑 L 距离矿体顶板 0 ． 2 5 i n ， 下排炮孔距离矿体底板 0 ． 2 0 IT I 。为 了减缓 落矿所产生的爆破震动对顶板的破坏和崩落矿石崩 倒工作面支护设备 ， 3排炮孔的装药系数 由下往上 逐渐减小 ， 分别为 0 ． 6 、 0 ． 4 、 0 ． 2 ， 装药结构为正向装 药 ， 起爆顺序由下向上分 3段起爆 。工作面炮眼排 列形式见图 3 。 图 3炮 眼 排 列 形 式 2 ． 3 施工技术要求 1 工作面每次爆破后 ， 必须及时挂梁 ， 插好插 销 ， 先控制好顶板 ， 然后架设单体支柱。 2 必须保证每根铰接顶梁下架设 1 根单体支 柱 ， 即 1梁 1 柱 ， 单体支柱必须架设在实体底板上 ， 严禁架设在矿石或浮矸上。 3 顶梁必须紧密接顶， 不能接顶 的区域使用 坑木 、 背板 ； 顶板破碎区域采用荆笆或竹笆接顶。 4 乳化泵压力不低于 1 8 M P a ， 乳化液浓度不 得低于 2 ％ 一 3 ％ ， 泵及液压管路无漏液现象。严禁 使用变形 、 折损及漏液的单体支柱 ， 发现折损、 变形 梁柱应及时更换。 5 每根单体液压支柱的三通阀阀口必须指向 采空场一侧， 且必须使用防倒绳将单体支柱拴在铰 接顶梁上。 6 工作 面过顶板极为破碎 区域 ， 应在工作面 前方矿体内先掏梁窝， 梁窝深度与铰接顶梁长度相 当， 将一铰接顶梁插入梁窝架设好超前支护后 ， 再进 行落矿作业 。 7 工作面经过顶板完好 的区域时， 若顶 板不 能 自 行冒落， 则可利用向采空场顶板开凿向上的倾 角为 6 0 。 的放顶炮孑 L ， 强制放顶 。 3 结论 1 采用单体支柱配合铰接顶梁支护顶板后， 有效地控制了采场地压 ， 提高 了工作面整体控顶质 量 ， 减少了工作面安全隐患 ， 确保 了安全生产 ， 提升 采场实际生产能力达到设计生产能力。 2 单体支柱架设 、 回撤简单容易 ， 减轻了工人 的劳动强度 ， 减少了采场木料的消耗 。 3 在顶板破碎 区域 ， 采用预先掏梁窝架设顶 梁超前支护的方法 ， 减少顶板裸露时间和裸露面积 ， 能及时有效地控制采场顶板 ， 防止或减少顶板 的早 期离层和冒落 。 4 采用单体液压支柱、 金属铰接顶梁及其附 属设备 ， 初期投资较大， 但可 以重复多次使用 ， 对 于 技术经济基础薄弱的小矿可选用价格低廉的微增 阻 摩擦式金属支柱。 5 改善 了工作 面通风及行人条件 ， 简化 了生 产环节 ， 提高了工作面支架整体稳定性和安全性。 参考文献 [ 1 ] 陈国山， 翁春林． 金属矿床 地下开采 [ M] ． 北京 台金工业 出版 社 ． 2 0 0 8 ． [ 2 ] 徐永圻． 采矿 学[ M] ． 徐州 中国矿业大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 1 - 2 4 上接第 4 2页 参考文献 [ 1 ] 龚惠民， 查文相， 马瑞华， 等． 瞬变电磁法在断裂构造上的异常 反映[ J ] ． 中国煤田地质， 2 0 0 2 ， 1 4 3 6 8 - 6 9 ． [ 2 ] 赵希刚， 贺建国， 赵翠萍， 等． 应用T E M资料分析麻黄泉地区 地层结构及沉积环境[ J ] ． 物探与化探， 2 0 1 0 ， 3 4 4 4 2 8 4 3 4 [ 3 ] 周 平 ， 施俊法． 瞬变电磁法 T E M 新进展及其在寻找深部 隐 伏矿 中的应用[ J ] ． 地质与勘探 ， 2 0 0 7， 4 3 6 6 3 -69 ． [ 4] 牛之琏． 时间域 电磁 法原理 [ M] ． 长沙 中南工业大学 出版社， 1 9 9 2 ． [ 5 ] 兰天伟 ， 秦 玉珍 ， 韩 军． 矿 区活动断 裂空 间形 态 E H 4探 测 [ J ] ． 辽 宁工程技术 大学 学报 自然科 学版 ， 2 0 1 1 ， 3 O 2 1 6 4 _ 1 6 7． 收稿 日期 2 0 1 3 _ I 1 - 2 2