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        李樓-吳集鐵礦底部結(jié)構(gòu)回采方案研究

        2015-06-05 14:35:19李偉華
        采礦技術(shù) 2015年6期
        關(guān)鍵詞:鏟運機(jī)底柱礦房

        李偉華,羅 佳,詹 進(jìn)

        (1.五礦邯邢礦業(yè)安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司, 安徽霍邱縣 237404;2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南長沙 410012)

        李樓-吳集鐵礦底部結(jié)構(gòu)回采方案研究

        李偉華1,羅 佳2,詹 進(jìn)2

        (1.五礦邯邢礦業(yè)安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司, 安徽霍邱縣 237404;2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南長沙 410012)

        李樓-吳集鐵礦采用大結(jié)構(gòu)分段鑿巖階段礦房采礦法,底部結(jié)構(gòu)殘留了大量的礦石資源。分別對采場充填前和充填后提出了遙控鏟運機(jī)出礦無底柱崩落法和淺孔房柱法回收底部結(jié)構(gòu)礦石2種方案,從方案特點,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面,對2個方案進(jìn)行了對比分析,可對礦山底部結(jié)構(gòu)回采提供方案支撐。

        分段鑿巖階段礦房法;底部結(jié)構(gòu);無底柱崩落法;淺孔房柱法

        0 引 言

        李樓-吳集鐵礦采用分段鑿巖階段礦房采礦法,階段高度為100m,分段高度為25m,是典型的大結(jié)構(gòu)地下采場[1]。分段鑿巖階段出礦采礦法底部出礦結(jié)構(gòu)留下了大量的礦石,據(jù)不完全統(tǒng)計該部分礦體占大結(jié)構(gòu)采場總礦量的8%~10%,如果不對該部分礦體進(jìn)行回采,將造成巨大的礦石浪費[2-4]。

        根據(jù)礦山現(xiàn)狀,有的采場已經(jīng)充填完畢,有的采場尚未充填,采場有無充填對底部結(jié)構(gòu)的回采影響較大。采場未進(jìn)行充填時,底部結(jié)構(gòu)將在采空區(qū)下回采,采空區(qū)空間高大,人員設(shè)備難以進(jìn)入空場內(nèi)作業(yè),回采安全性差。采場充填后,底部結(jié)構(gòu)回采受充填體穩(wěn)定性影響大,由于底部結(jié)構(gòu)多以三角形式存在,上部充填體與底部礦柱兩側(cè)斜面接觸,對底部結(jié)構(gòu)兩側(cè)面的壓力大,并且爆破對充填體的破壞大,充填體一旦破壞坍塌,將造成巨大的安全事故。因此,底部結(jié)構(gòu)回采一直是各大礦山的生產(chǎn)難題[5]。本研究根據(jù)礦山實際情況,結(jié)合國內(nèi)礦山回采經(jīng)驗,建議采用無底柱崩落法和房柱法回采底部結(jié)構(gòu)。

        1 開采技術(shù)條件

        李樓-吳集礦體頂板巖石主要為片巖、片麻巖、角閃巖、大理巖,裂隙不發(fā)育,又多被綠泥石及碳酸鹽礦物充填,完整性較好,但受力易沿片理裂開,其穩(wěn)定性較差。礦體底板巖石主要為白云石大理巖,裂隙、巖溶均不發(fā)育,巖石完整性、穩(wěn)定性較好。礦床構(gòu)造相對簡單,礦床工程地質(zhì)條件中等偏復(fù)雜。礦、巖石普氏硬度系數(shù):礦石f=12~16;巖石(一般) f=6~7。礦、巖石松散系數(shù)均為1.5。礦床屬隱伏型裂隙充水礦床,礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面與地下水位以下,地形不利于自然排泄。礦床水文地質(zhì)條件總體屬簡單——中等[6-7]。

        分段空場嗣后充填法采場垂直礦體走向布置,長度為礦體厚度,采場寬度20m,間隔式回采,礦房礦柱間隔布置。采場分-400m、-375m、-350m、-325m 4個水平進(jìn)行回采,底部結(jié)構(gòu)布置在-400m水平。礦房回采鑿巖采用Simba1354型液壓鑿巖臺車鑿垂直上向扇形孔,炮孔排距1.7m,孔底距2.6~3m,-375m、-350m、-325m 3個水平的邊孔角為40°,-400m水平的邊孔角為55°。在切割巷中間拉切割槽,以切割槽為自由面逐排爆破。崩落的礦石由-400m底部結(jié)構(gòu)經(jīng)鏟運機(jī)運至溜井。

        底部出礦結(jié)構(gòu)受礦巷邊孔角為55°,一個標(biāo)準(zhǔn)采場(100m×20m)其底部結(jié)構(gòu)礦量占到了9%左右;按厚大礦體平均厚度60m計算,一個標(biāo)準(zhǔn)采場的底部結(jié)構(gòu)大概有3.8萬t礦石[8]。

        2 開采方案

        針對李樓-吳集鐵礦開采技術(shù)條件,提出了無底柱崩落法遙控鏟運機(jī)出礦方案和淺孔房柱法回采底部結(jié)構(gòu)方案,對未充填采場底部采用無底柱崩落法回采,對已充填采場的底部采用淺孔留礦法回采。

        2.1 無底柱崩落法回采方案

        采用無底柱崩落法回采的效率高,安全性好,成本低,技術(shù)成熟。利用出礦進(jìn)路進(jìn)行鑿巖,以空區(qū)為自由面逐排爆破,由受礦巷往出礦橫巷方向退采,出礦采用遙控鏟運機(jī)。如圖1所示,以出礦進(jìn)路作為鑿巖巷道,出礦橫巷為出礦巷道。

        圖1 無底柱崩落法回采底部結(jié)構(gòu)方案

        鑿巖:在出礦進(jìn)路內(nèi),利用Simba1354型液壓鑿巖臺車配Φ76mm鉆頭鑿上向扇形炮孔,排距為1.7m,孔底距為2.5~2.7m,炮孔孔底至底部結(jié)構(gòu)頂部之間留1.5m的距離,前后排面之間炮孔錯開布置。為了更多的回收礦石,考慮到Simba1354型液壓鑿巖臺車鑿小角度孔和水平孔較困難,因此底部結(jié)構(gòu)下部的礦體鑿巖采用YG-40型鑿巖機(jī)鑿小角度孔和水平孔。

        爆破:采用BQF-100型裝藥器裝藥,起爆裝置放入孔底,孔口用炮泥加木塞進(jìn)行堵塞。采用非電微差雷管排間微差爆破,崩礦步距5.1m,即每次爆破崩3排。由受礦巷往出礦橫巷后退式爆破回采。

        通風(fēng):新鮮風(fēng)流經(jīng)中段沿脈運輸巷進(jìn)入底部結(jié)構(gòu),通風(fēng)困難時可布置局扇加強(qiáng)采場通風(fēng)。

        采場出礦:礦石崩落后,采用遙控鏟運機(jī)鏟運至采區(qū)溜井,然后在-425m水平由電機(jī)車?yán)林髁锞?/p>

        頂板管理:在進(jìn)入采場作業(yè)前,需進(jìn)行敲幫問頂,確認(rèn)安全后方可作業(yè)。

        回采完畢,即可進(jìn)行充填作業(yè)。充填前,在底部出礦橫巷圍巖穩(wěn)固的部位用混凝土砌筑充填擋墻,在隔墻上安裝濾水設(shè)施。采場底部采用1∶4的灰砂比進(jìn)行充填,采場中間采用1∶8~1∶10的灰砂比進(jìn)行充填;采場頂部采用1∶4的灰砂比進(jìn)行充填。

        2.2 房柱法回采方案

        對已充填采場的底部結(jié)構(gòu)用淺孔房柱法回采。淺孔房柱法工藝簡單,技術(shù)成熟,爆破規(guī)模小,有利用保護(hù)充填體。利用出礦橫巷進(jìn)行鑿巖爆破,不增加采準(zhǔn)工程,由切割槽往沿脈運輸平巷后退式回采,以出礦橫巷為自由面自下而上分層回采,前期出少量礦石,保證礦石堆離采場頂板留有2~2.5m的作業(yè)空間,出礦采用鏟運機(jī)。

        如圖2所示,礦房垂直礦體走向布置,礦房規(guī)格為:寬8m,長10m,高14m,垂直礦體走向每間隔10m布置一個點柱,點柱規(guī)格為:3m×3m。

        鑿巖:在出礦橫巷內(nèi),利用7655型氣腿式鑿巖機(jī)配Φ38mm鉆頭進(jìn)行鑿巖,排距為0.5m,孔底距為1.0~1.2m,炮孔平行交叉布置。

        爆破:采用人工裝填2#巖石炸藥,采用非電微差雷管排間微差孔底起爆。由出礦橫巷自下而上分層爆破回采。

        通風(fēng):新鮮風(fēng)流經(jīng)中段沿脈運輸巷進(jìn)入出礦橫巷沖洗工作面,通風(fēng)困難時可布置局扇加強(qiáng)采場通風(fēng)。

        采場出礦:礦石崩落后,前期出少量礦石,留下礦石作為下次鑿巖爆破的工作平臺,采場崩礦結(jié)束后采用鏟運機(jī)集中出礦,由鏟運機(jī)運至采區(qū)溜井,然后在-425m水平由電機(jī)車?yán)林髁锞?/p>

        頂板管理:在進(jìn)入采場作業(yè)前,需進(jìn)行敲幫問頂,確認(rèn)安全后方可作業(yè);當(dāng)采場頂板暴露面積過大時,應(yīng)視情況采用錨桿護(hù)頂,以保護(hù)人員、設(shè)備安全作業(yè)。

        充填:充填作業(yè)與無底柱崩落法方案基本相同。

        3 方案對比

        根據(jù)李樓-吳集鐵礦底部結(jié)構(gòu)開采技術(shù)條件及工程現(xiàn)狀,對遙控鏟運機(jī)出礦無底柱崩落采礦法、淺孔房柱采礦法進(jìn)行技術(shù)分析,2種方案的優(yōu)、缺點見表1,2種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比見表2。由于底部結(jié)構(gòu)所處的位置比較特殊,因此,該部分礦體回采礦石損失率均較大。無底柱崩落法采場生產(chǎn)能力大,由于采用中深孔爆破貧化也相對較大,鑿巖效率相對較高,采用遙控鏟運機(jī)出礦,出礦能力相對較小,并且遙控鏟運機(jī)在出礦的時候存在視覺盲區(qū),相對的礦石損失率較高。淺孔房柱法采場生產(chǎn)能力相對較小,但是出礦能力大;由于采用淺孔,貧化率較低。

        圖2 淺孔房柱法回采底部結(jié)構(gòu)方案圖

        表1 底部結(jié)構(gòu)回采各采礦方法方案技術(shù)比較

        表2 方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

        4 結(jié) 論

        (1)針對大結(jié)構(gòu)采場底部結(jié)構(gòu)回采難題,根據(jù)采場充填情況,分別提出了無底柱崩落法鏟運機(jī)出礦方案和淺孔房柱法回采方案。

        (2)對無底柱崩落法和淺孔房柱法回采底部結(jié)構(gòu)主要工藝進(jìn)行了詳細(xì)的敘述,2種方案對回采底部結(jié)構(gòu)各有利弊,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)各有優(yōu)劣。

        (3)底部結(jié)構(gòu)回采是采礦界普遍的難題,安全高效的采礦方法一直是礦山所追求的,本研究對該類礦體回采提供了2種可行的方案,可對類似礦山礦體回采提供參考。

        (4)建議下一步進(jìn)行現(xiàn)場試驗,積累經(jīng)驗數(shù)據(jù),在全礦推廣應(yīng)用。

        [1]任???,弓上超,朱國濤.高階段嗣后充填采礦大型采場底部礦柱回采探討[J].現(xiàn)代礦業(yè),2014,30(7):50-53.

        [2]陳慶坤.分段鑿巖階段礦房采礦法在蒙庫鐵礦中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2014(4):002.

        [3]洪增友.分段鑿巖階段礦房法爆破工藝的實踐[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2000,20(5):45-47.

        [4]任從坡,王聚永.分段鑿巖階段礦房法回采爆破方案的改進(jìn)[J].采礦技術(shù),2009,9(6):88-89.

        [5]李美富,王 旭.分段鑿巖階段充填采礦法底部結(jié)構(gòu)的回收[J].采礦技術(shù),2014(4):006.

        [6]張立新.李樓鐵礦采礦方法和充填工藝探討[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2012(1):002.

        [7]朱國濤,郝紅星,王曉飛.李樓鐵礦厚大礦體安全回采研究[J].現(xiàn)代礦業(yè),2013(11):1-4.

        [8]林衛(wèi)星,詹 進(jìn),等.大型采場回采充填工業(yè)試驗及其關(guān)鍵技術(shù)研究[R].長沙:長沙礦山研究院有限責(zé)任公司,2014.

        2015-04-05)

        李偉華(1983-),河北邯鄲人,助理工程師,本科,主要從事礦山開采和管理工作,Email:827939986@qq.com。

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