白云铁矿主采场深深部掘沟工程优化.pdf

第 4 0卷第 5期 2 0 1 4年 l O月 包钢科技 Sc i e nc e a nd Te c hn o l o g y o f Ba o t o u S t e e l Vo 1 ． 4 0． No． 5 Oc t o be r ， 2 01 4 白云铁矿主采场深深部掘沟工程优化 杨 霞 ， 王创业 ， 梁浩然 1 ． 内蒙古科技 大学矿业工程 学院， 内蒙古 包头 0 1 0 4 1 0 ； 2 ． 包钢 集团 公司白云鄂博铁矿， 内蒙古 包头 0 1 4 0 8 0 摘要 白云铁矿主矿采场现已进入深深部开采 ， 空间狭小， 出水量大， 严重制约掘沟工程的正常进行。为保证掘 沟工程的顺利实施， 需要根据现场问题， 综合考虑穿孔、 排水、 采掘等工序流程的合理布设与衔接， 以实现掘沟工程 的最优化， 保证尽早出矿和采场生产的正常持续。 关键词 掘沟工程； 深深部开采； 含水量； 废孔率 中图分类号 T D 2 1 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 5 4 3 8 2 0 1 4 0 5 0 0 0 9- 0 3 En g i n e e r i n g Op t i mi z a t i o n o f Tr e nc hi ng De e p Pa r t i n M a i n St o pe o f Ba i y un e b o I r o n M i ne Y ANG Xi a ， WANG C h u a n gy e ， L I ANG Ha oT a r t 1 ． S c h o o l o fMi n i n g E n g i n e e r i n g ， I n n e r Mo n g o l i a U n i v e r s i t y of S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， B a o t o u 0 1 4 0 1 0， Ne i Mo n g go l ， Chi n a； 2 ． B a i y u n e b o I r o n Mi n e ofB a o t o u S t e e l G r o u p C o r p ． ， B a o t o u 0 1 4 0 8 0， N e i Mo n g g o l ， C h i n a Ab s t r a c t T h e ma i n s t o p e o f Ba i y u n e b o I r o n Mi n e i s n o w e n t e r i n g d e e p mi n i n g， n a r r o w s p a c e a n d g r e a t h y d r a u l i c d i s c h a r g e s e ri o u s l y r e s t ric t t h e n o r ma l o p e r a t i o n s o f t r e n c h i n g e n g i n e e r i n g ． I n o r d e r t o g u a r a n t e e t h e s mo o t h e n g i n e e r i n g ， t h e r e a s o n a b l e a r r a n g e me n t a n d l i n k u p o f s u c h p r o c e s s fl o w a s p e r f o r a t i o n， d r a i n a g e a n d d i g g i n g s h o u l d b e c o n s i d e r e d a c c o r d i n g t o t h e pr o bl e ms a t fie l d S O t ha t t h e e ng i n e e ring c o u l d b e o p t i ma l ， t h e o r e r e mo v a l c o u l d be a s e a r l y a s p o s s i bl e a n d t h e p r o d u c t i o n s c o u l d b e n o r ma l a n d c o n t i n u o u s ． Ke y wo r d s t r e nc hi ng e n g i n e e r i n g； d e e p mi n i n g； wa t e r c o n t e n t ； wa s t e p o r o s i t y 在露天开采 中为使采矿场保持正常持续生产 ， 需及时开拓新的工作水平 。新水平开拓最首要的是 掘进 出入沟 ， 而 出入沟 的掘进则是露天矿掘沟工程 的关键所在 ， 它直接影响着整个水平开掘速度 、 开拓 矿量 的及时补充和采掘设 备的作业效率 ， 特别进入 深凹开采以后 ， 普遍遇到地下含水量剧增 ， 不断使牙 轮钻废孔率急剧加大 ， 还必须配置排水设施 ， 从而增 加了掘沟工程工艺技术和生产组织的复杂性。包钢 白云铁矿主矿采场现已进入深深部开采 ， 空间狭小 ， 掘沟工程更加困难。因此， 如何根据采场实际情况 ， 结合理论知识 ， 优化掘沟工程 ， 保证 出矿量 ， 是工程 技术人员关注的课题之一。 1 主矿采场现状 赋存主矿矿体的包钢白云鄂博矿体呈一巨大不 规则透镜体产出， 东西长约 1 2 5 0 m， 南北宽4 1 5 m， 收稿 日期 2 0 1 4 0 61 8 作者简介 杨霞 1 9 8 3一 ， 女， 内蒙古巴彦淖尔市人 ， 助理工程师 ， 现从事采矿边坡技术工作。 1 0 包钢科技 第 4 0卷 矿体走 向近东西 ， 倾 向南东或南西 ， 倾角 4 5 。 ～6 0 。 。 矿体出露标高为 1 6 7 0～1 7 8 0 IT ／ ， 向下延伸的最大 深度为 1 0 3 0 m。根据鞍山矿山设计研究院 1 9 8 7年 提交的主矿扩建设计， 采场封闭圈标高 1 6 2 6 m， 坑 底标 高 1 2 3 0 m。现 主 采 场 底 部 水 平 标 高 为 1 4 8 6 m， 至采场封 闭圈向下开采深度达 到 1 4 0 m。 采场采用公路运输移动坑线式开拓方式 ， 延矿体上 盘矿岩交界处掘沟， 平行于矿体走 向， 达到及早 出矿 的 目的。现采场空间狭小且向下掘沟 ， 出水量较大 ， 制约掘沟工程正常进行。因此 ， 为保证掘沟工程的 顺利实施 ， 需要根据现场 问题 ， 综合考虑 ， 实现掘沟 工程的最优化。 主矿采场掘沟工程面临的问题主要有 1 采场空间狭小。主采场为推迟前期剥岩洪 峰采用陡帮开采， 因此新水平空间随深度的增加， 空 间关系逐渐紧张。为保证 掘沟工程顺 利进行 ， 需要 通过计算 ， 得出最小掘沟宽度 ， 在此基础上才能保证 掘沟工程顺利进行。 2 地下水 采场随着开采深度的增加 ， 地下水 对掘沟的影响不容忽视 ， 主要表现在地下水对钻机 穿孔和电铲掘沟作业 的影响。 3 掘沟爆破技术经济指标 ①大块率过高 ， 导 致电铲掘沟采掘效率下降； ②爆破地震效应大， 对深 深部采场边坡围岩稳定性影响较大， 需要降低爆破 震动效应； ③炸药单耗过大， 经济效应不理想。 2 主采场掘沟工程优 化 2 ． 1 出入沟位置的选择 采用公路运输移动坑线式开拓的原则是靠近矿 体上盘或下盘掘进出入沟和开段沟。由于主矿矿体 走向东西较长 ， 宽度较窄 ， 因此主采场 出入沟选择平 行矿体走 向东西向掘进。见图 1 。 图 1 掘沟走向图 2 ． 2 调车方式选择 公路运输开拓调车方式 主要分为折返式、 回返 式和双折返式调车。三种调车方式需要的掘沟宽度 依次是 折返式调车 回返式调车 双折返式调车。 三种调车方式掘沟速度依次是 折返式调车 回返 式调车 双折返式调车⋯ 。主矿采场现扩 帮空间 不足 ， 但矿石生产任务量较大 7 5 0万 t ／ a ， 高品位 磁铁矿备采矿量严重不足 ， 需要在满足空间要求 的 前提下加快掘沟速度。因此主矿采场掘沟调车方式 采用回返式调车 即满足掘沟空间要求， 又能加快 掘沟速度 ， 见图 2 。 a删 返 式 调 率 b薄折 返 线 调 率 r - 双 折 返 线 铡 率 图 2 调 车方 向 示意 图 2 ． 3 掘沟参数确定 掘沟沟道的基本要素包括沟底宽度、 沟深、 沟帮 坡面角、 沟的纵向坡度和沟的长度。 1 沟底宽度 b。 主矿采场采用 1 7 2 t 级电动轮运矿汽车 ， 汽车边 缘至沟帮底线的距离 e通常取 2 m， 水泵坑宽度 b 水 一 般取 5 m。调车方式采用 回返式调车时沟底的最 小宽度 b i 。 b i 2 R i 6 ／ 2e 6 k 2 1 3． 67． 3 ／ 22 5 4 3． 5 m。 式 中 。 i 汽车最小转弯半径 ， 1 7 2 t 级电动轮 运矿汽车最小转弯半径为 1 3 ． 6 m； 6 汽车宽 度， 1 7 2 t 级 电动轮运矿 汽车车 身宽度为 7 ． 3 m。 2 沟深 h。 凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁沟。出 入沟的深度值为零至 台阶全高度 主矿采场 台阶高 度为 1 4 m ； 开段沟深度等于台阶全高度 1 4 m 。 3 沟帮坡面角 。。 它取决于岩石的物理力学性质和沟帮坡面保 留 时间的长短。当采用移动坑线开拓 时， 沟帮两侧均 采用工作台阶坡面角 0 6 5 。 。 4 沟的纵向坡度 i 。 出入沟的纵 向坡度根据掘沟的运输设备类型 、 堑沟的用途确定 ， 白云铁矿主矿采场采用公路运输 第 5期 白云铁矿主采场深深部掘沟工程优化 开拓 ， 运输设备为 1 7 2 t 级电动轮汽车 ， 公路 运输最 大爬坡度为 8 0 ％ 0 。开段沟一般是水平的， 但有时为 了排水的需要而采用 3 ％ o 左右的纵 向坡度。 5 出入沟、 开段沟的长度 。 出入沟是联系上 、 下水平的通道 ， 其长度取决于 沟深和沟 的纵 向坡度。 L h ／i1 4／ 8 0％D1 75 m 式中 h 台阶高度 1 4 m； i 公路运输最大坡度 8 ％ 0 。 开段沟的长度与采用 的采掘工艺 、 开拓方法有 关 ， 应根据具体矿山条件确定。一般与新准备水平 的长度 或宽度 相当。 6 掘沟工程推进速度 。 V lq1 ／ S 6 8 3 7 7l 4 4 3 ． 5 1 1 2 m ／ 月 式 中 V。 掘沟速度 ， m ／ 月 ； Q ， 电铲 的月生 产能 力 m ／ 月 q 3 2 0 万 t ／ a 一6 8 3 7 7 m ／ 月 ； S沟道横断面积， m 。 2 ． 4排水布设 现主矿采场采深 达 1 4 0 m， 掘沟位 置选择矿岩 交界处 ， 水系主要存 在岩石 区， 且水 系发达 ， 若不及 时排水会影响钻机穿孔质量和电铲采掘效率 ， 因此 排水对掘沟进度影响很大。由于掘沟位置选择在矿 体上盘 南 帮 ， 采场南帮岩石 区水 系最发达 ， 因此 水泵池应选择在南 帮。钻机穿孔时 ， 3 m 以上孔深 无水时 ， 才能保证穿孔深度 ， 因此水泵池深度应大于 3 m， 一般深度保证在 5 m左右。随着电铲向下掘 进 ， 水泵坑要及时下移至出入沟 内， 保证沟内水及时 排出， 避免影响电铲采掘 见图 3 。 北 帮 图 3水泵 池布设 图 2 ． 5 爆破工程 1 参数选择 。由于掘沟位置在矿岩交界处 ， 岩 石有一定 的矿化， 矿石及岩石硬度系数较大 ， 综合 以 往经验 ， 参数选择孑 L 距 6 m， 排距 6 m的正方形布孔。 2 钻机穿孔。掘沟穿孔作业 由 3 1 0 m m孔径 的牙轮钻机完成。由于掘沟位 置水系发达， 容易导 致穿孔深度达不到设计要求， 因此要求钻机满杆穿 孔 ， 穿孔深度保证 1 6 ． 5～1 7 ． 0 m 段高 l 4 m 。 3 网络设计及审药。掘沟工程对爆破 的设计 要求 ①爆堆形状尽量集 中， 无侧后翻爆堆 ； ②爆破 块度 达到设 计 要求， 做 到爆 堆 大块率 控 制 在 8 个／ 万 t 以下 ， 便于电铲采掘 ； ③降低爆破震动对边 坡围岩的危害。 掘沟爆破属于无 自由面爆破 ， 因此创造爆破 自 由面的优劣对爆破 效果影响很大 ， 为减少掘沟爆破 侧翻， 一般采用中部掏槽爆破， 尽量使爆堆向中部集 中。以往掘沟爆破采用组合管排问爆破 ， 爆破质量 一 般 ， 爆破震动大。随着主采场深度的延伸， 组合管 排问爆破对边坡 围岩破坏很大。为降低爆破对 围岩 的影响， 现采用高精度组 合雷管 ， 应 用毫秒微差爆 破 ， 达到减少震动 ， 提高爆破质量的目的。网络设计 见图 4 图 4 掘 沟爆破 设计 图 由于爆 区浮渣较厚 ， 爆破填塞高度 比以往增加 0 ． 5 m， 达到 6 ． 5 m。这样既 降低 了炸药单耗 ， 减少 了爆破飞石 ， 且爆破质量达到了设计要求。为降低 边孔爆破对 掌子 面 的破 坏 ， 岩石 区边孑 L 设 计装 药 5 5 0 k g乳化炸药 ， 矿石区边孔设计装药 6 0 0 k g乳化 炸药。 上述掘 沟爆 破 装 药 与 网络 设 计 在 主矿 采 场 1 5 0 0 m 水平掘沟工程 中实践过。由于采用 四孔掏 槽 ， 双控制排毫秒微差爆破 ， 爆堆形状 、 爆破块度等 均 比以往掘沟爆破有很大提高 ， 且爆破震动小 ， 达到 设计要求。 下转第2 6页 2 6 包钢科技 第4 0卷 平均为 9 m m， 减少 5 mm车削量 ， 平均每对辊 可车 削 1 1 次到限 ， 也就是可使用 1 1次 ， 增加 了 3 ． 8次 ， 见表 3 。 表 3 工作辊处理前后对比 5 ． 2 回送 辊 回送辊处理之后可使用3至4 次后方需下线车 削 ， 下线车削量平均为 1 2 m m， 平均每对辊可车削 6 ． 7次就 到限 ， 但 是可使 用 2 3次 之多 ， 只需装 拆 6 ． 7次左右 ， 见表 4 。 表 4回送辊处理前后对 比 5 ． 3 1 穿孔辊 每次上线使用增加 到 l 6至 l 9天 ， 下线车 削量 平均为 1 3 m m， 平均每对辊可使用2 6 0天左右， 需要 更换 1 5 ． 4次 ， 使用天数增加 了近 1 0 0天， 之外减少 了换辊次 数 ， 由原来 的每月 3次 减少 到现在 每月 1 ． 7次左右 ， 节省了大量时间， 见表 5 。 5 ． 4 2 穿孔辊 每次上线使用 l 7至 2 0天， 下线车削量平均为 上接第 1 1页 3 结束语 包钢白云鄂博铁矿主矿采场现 已进入深深部作 业 ， 且采用陡帮开采 ， 扩帮空间不足 ， 因此今后需要 加快扩帮推进 ， 保证采场掘沟空间。由于采场内地 下水水系发达 ， 冬季容易结 冰， 排水 困难 ， 掘沟工程 8 m m， 平均 每对 辊可 使用 4 0 0天 左右 ， 需 要更 换 2 5次， 使用天数增加 了 1 5 0天多 ， 换辊次数 由原来 的每月 3次减少到每月 2次 ， 见表 6 。 表5 l 穿子 L 辊处理前后对比 表 5 2 穿孔辊处理前后对 比 6 结束语 从以上试验结果可 以看出， 通过对轧辊表面进 行合金化处理之后， 硬度相对之前有所增加， 轧辊使 用寿命大大提高了， 降低 了轧辊吨钢消耗 ， 减少了换 辊次数 ， 降低了工人的劳动强度 ， 给包钢无缝厂带来 了可观的经济效益和明显的社会效益 。 参考文献 【 1 ] 吴明宏， 李卫河． 包钢 q b 4 6 0 m m三辊连轧管机 组的3 - ． 艺装备特点[ J ] ． 钢管， 2 0 1 3 ， 4 2 1 2 0 21 ． [ 2 ] 庞玉华． 金属塑性加工学[ M] ． 西安 西北工 业大学出版社， 2 0 0 5 ． 尽量安排在无冰期 。 参考文献 [ 1 ] 李宝祥． 金属矿床露 天开采 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版社 ， 1 9 7 9 ． [ 2 ] 张富民． 矿山设计手册[ M] ． 北京 中国建筑 工 业 出版 社 ， 1 9 8 7 ．