李尚英，劉 剛，陳國軍，楊春柳，李兆鵬

(中核北方鈾業(yè)有限公司， 遼寧葫蘆島市 125105)

無軌設(shè)備在某鈾礦緩傾斜礦體開采中的應(yīng)用研究

李尚英，劉 剛，陳國軍，楊春柳，李兆鵬

(中核北方鈾業(yè)有限公司， 遼寧葫蘆島市 125105)

針對某鈾礦Ⅱ1礦體空間賦存形態(tài)復(fù)雜、下部緩傾斜礦體的現(xiàn)狀，提出全面法和房柱法相結(jié)合的設(shè)計思路，采用無軌設(shè)備開采，并在4#采場進行了試驗。試驗表明，在緩傾斜－水平礦體中應(yīng)用無軌設(shè)備開采，可安全、高效地回收資源，顯著提高產(chǎn)能。

緩傾斜礦體;全面法;房柱法;無軌開采

1 簡 介

某鈾礦Ⅱ1礦體走向NNE，傾向NW，其空間賦存形態(tài)復(fù)雜，上部傾斜角度大(45°～55°)、下部傾斜角度急劇減小(5°～15°)，現(xiàn)準備開采下部礦體。設(shè)計范圍內(nèi)礦體厚度4～7 m，f=10～13，礦化較連續(xù)，礦塊和圍巖穩(wěn)固，按照設(shè)計，采用房柱法開采下部礦體。雖然房柱法技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當成熟[1～4]，但其在應(yīng)用中仍存在兩方面的問題:一是隨著采礦作業(yè)的進行，采空區(qū)頂板暴露面積逐漸擴大，頂板越來越不穩(wěn)固，需要的護頂工作量大;二是由于礦體傾角緩[5，6]，采場內(nèi)崩落的礦石無法實現(xiàn)重力運搬，人工鑿巖和電耙絞車出礦，相比無軌設(shè)備開采，勞動生產(chǎn)率低，勞動強度大，難以滿足生產(chǎn)能力的要求。鑒于房柱法在開采中存在的問題，以及該礦山無軌開采技術(shù)應(yīng)用的日臻成熟，提出全面法和房柱法相結(jié)合的設(shè)計思路，采用無軌設(shè)備進行開采試驗。通過實踐，著重研究以下兩方面內(nèi)容:

(1)全面法和房柱法相結(jié)合的采礦方法及其產(chǎn)能;

(2)掌握無軌設(shè)備在緩傾斜－水平礦體開采中的應(yīng)用。

2 采礦方法選擇

通過對開采技術(shù)條件的分析，認為較適合的采礦方法有全面法和房柱法。

2.1 采礦方法及設(shè)計參數(shù)

全面法是在各中段把礦體劃分為多個礦塊進行回采，在采場中留規(guī)則或不規(guī)則的礦柱，或不劃分礦塊，連續(xù)回采，在采場內(nèi)留不規(guī)則礦柱。當頂板不穩(wěn)固時，也可把礦塊沿走向劃分成分間進行回采，需留設(shè)頂柱和底柱。

房柱法是將礦體劃分若干個礦房和礦柱，先采礦房，礦柱視頂板穩(wěn)固情況和礦石品位來決定是否回采，不留頂柱和底柱。

結(jié)合這兩種采礦方法的優(yōu)缺點(見表1)和礦體的賦存情況、礦巖穩(wěn)固性，提出一種具有全面法和房柱法優(yōu)點相結(jié)合的安全高效的采礦方法:全面房柱法(無軌回采)。該方法是在房柱法的基礎(chǔ)上結(jié)合全面法的結(jié)構(gòu)參數(shù)、采準和回采工藝的特點，采用斜坡道將礦體分為多個采場，以斜坡道為切割空間進行回采，采用無軌設(shè)備鑿巖和出礦，在采場中根據(jù)頂板的穩(wěn)固情況，留一些不規(guī)則礦柱來保證安全的一種采礦方法。

表1 房柱法和全面法優(yōu)缺點比較

全面房柱法方案如圖1所示。采場走向長度50 m;長度為礦體的傾斜長度;采場高度即為礦體厚度。礦體傾角平緩，因此沿礦體傾斜方向劃分礦房和礦柱。礦房跨度15 m;礦柱采用兩種方法留設(shè)，一是利用礦體內(nèi)的夾石作為礦柱支撐頂板;二是利用品位較低的礦體以2 m×4 m的規(guī)格留設(shè)，礦柱間距為10 m。

采準時，斜坡道可充當無軌設(shè)備運行巷道，而采準工作完成時，又可充當爆破自由面。溜礦井布置在斜坡道處，通過下部溜礦井聯(lián)絡(luò)道與下階段穿脈相連通，形成完整的出礦系統(tǒng)。斜坡道與溜礦井布置在脈內(nèi)，在形成過程中采下的礦石可直接出窿，既提高了生產(chǎn)效率，又降低了成本。采準工程主要有脈內(nèi)斜坡道、切割平巷、脈內(nèi)溜井和礦井聯(lián)絡(luò)道等。

圖1 全面房柱采礦法

(1)鑿巖爆破。在施工脈內(nèi)斜坡道和切割平巷時，采用鑿巖臺車和人工鑿巖相結(jié)合鑿巖;采用巖石粉狀乳化炸藥，電雷管起爆。

(2)采場通風(fēng)。每次爆破后，采用機械式通風(fēng)。新鮮風(fēng)流從下水平經(jīng)穿脈進入采場斜坡道，再由斜坡道進入采場工作面，從上部或側(cè)邊的回風(fēng)巷道經(jīng)上水平回風(fēng)斜井排至地表。

(3)采場出礦。用鏟運機出礦，礦石經(jīng)采場溜礦井經(jīng)中段主巷、豎井運至地表。

(4)礦柱回收。對回采過程中留設(shè)的高品位礦石礦柱進行回收時，采用單體液壓支柱或澆筑人工混凝土支柱來代替礦柱支撐采場頂板，降低礦石的損失率。回采結(jié)束后，將支柱撤出，液壓支柱可循環(huán)使用。

(5)采空區(qū)處理。由于礦體較緩，礦體回采后采空區(qū)暴露面積非常大，有必要對采空區(qū)進行處理。處理方法有多種，如嗣后一次充填，或者砌筑人工礦柱并對剩余采空區(qū)局部回填，或者對頂板進行爆破，利用崩落的巖石充填采空區(qū)。

2.2 主要技術(shù)經(jīng)濟指標對比

經(jīng)過開采試驗，將所得的技術(shù)經(jīng)濟指標進行整理。技術(shù)經(jīng)濟指標分析比較表明，全面房柱法無軌開采在采準比、采場生產(chǎn)能力上具有較大的優(yōu)勢，勞動生產(chǎn)率有較大提高，生產(chǎn)成本明顯降低。全面房柱法和普通房柱法的主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表2。

表2 兩種采礦方法主要技術(shù)經(jīng)濟指標對比

3 綜合評述

3.1 主要結(jié)論

通過采礦試驗，總結(jié)得出以下幾點結(jié)論。

(1)應(yīng)用全面法和房柱法相結(jié)合開采，兩者的優(yōu)點都能體現(xiàn)出來，弊端也可以克服，只要管理得當，勞動生產(chǎn)率、安全性、損失貧化率、成本等經(jīng)濟技術(shù)指標都能得到很好的控制，經(jīng)濟效益可觀，特別是解決了緩傾斜－水平礦體的開采技術(shù)問題。

(2)幾乎所有的采準工程都布置在脈內(nèi)，廢石掘進量降到了最低，可顯著降低采場的采切比，大大降低了采礦成本。

(3)本次試驗表明，無軌設(shè)備開采，采用先進的鑿巖臺車鑿巖、鏟運機出礦，單個礦塊生產(chǎn)能力遠大于其他設(shè)備開采能力，采場的日生產(chǎn)能力從70～120 t提高到400 t以上。

(4)無軌設(shè)備具有機動靈活、勞動效率高、作業(yè)安全等優(yōu)點，合理地布置采準切割工程，為無軌采掘設(shè)備創(chuàng)造較為水平的作業(yè)環(huán)境，可發(fā)揮鑿巖臺車的優(yōu)勢，充分發(fā)揮無軌采掘設(shè)備的效率。

3.2 存在的不足

(1)貧化率的控制。在回采4#采場過程中發(fā)現(xiàn)，實際地質(zhì)狀況與報告有較大出入，礦體礦化不均勻，夾石很多，回采過程中必然要隨礦石一起崩落，導(dǎo)致工作量加大，增加采礦成本和管理難度，同時導(dǎo)致貧化率增大，為解決這一問題需加大物探工作，增大跟班密度。

(2)礦柱的合理布置。在采場作業(yè)過程中會形成較大的采空區(qū)，而采場頂板層狀沉積構(gòu)造存在塌落的危險，所以礦柱的設(shè)置應(yīng)合理，但又不能影響無軌設(shè)備的安全正常運行。

(3)采場通風(fēng)的優(yōu)化。由于采場機械化設(shè)備較多，產(chǎn)生的油煙污染需要及時排除，這對通風(fēng)的要求較高，需要對目前的通風(fēng)進一步優(yōu)化。

(4)全面法結(jié)合房柱法采用無軌設(shè)備開采，在該礦山應(yīng)用尚屬首次，對于其在開采中產(chǎn)生的其他問題，尚需要長期觀察總結(jié)。

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2011－02－28)

李尚英(1956－)，男，秦皇島市人，高級工程師，主要研究領(lǐng)域為采礦技術(shù)，Email:ycl858630@yeah.net。