王秋鵬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710014)

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緩傾斜中厚礦體機械化采礦技術(shù)的應(yīng)用分析

王秋鵬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710014)

在緩傾斜中厚礦體機械化采礦中，其操作技術(shù)水平要求高，機械化程度高，但我國的高素質(zhì)采礦人才儲備不足，相關(guān)的機械設(shè)備研究力度不夠。通過案例對這些方面進行了具體分析。

緩傾斜；厚礦體；機械化采礦技術(shù)

為了縮小技術(shù)方面的差距，必須加強對緩傾斜中厚礦體的研究，大部分礦體都存儲在地殼中。如果地質(zhì)條件很好，那么開采十分方便；如果地質(zhì)條件比較惡劣，例如礦體有一定的傾斜角度，而開采厚度也有嚴格的要求，那么對開采就提出了挑戰(zhàn)。除此之外，為了提高工作效率，降低施工成本，在各個環(huán)節(jié)中都要充分利用機械設(shè)備。

1 緩傾斜中厚礦體的開采要點

和其他礦體開采不同，緩傾斜中厚礦體開采的困難度很大，主要原因如下：這種礦體的傾斜角度在50(°)～300(°)之間，機械設(shè)備采礦中，還必須控制開采的厚度，一般在5～20 m范圍。如果使用傳統(tǒng)的開采方式，不僅開采質(zhì)量會受到很大影響，造成較大資源的浪費，而且開采成本較高，不利于企業(yè)長期發(fā)展。除此之外，當開采技術(shù)不成熟的時候，礦體開采中容易出現(xiàn)失誤，那么機械設(shè)備就會被損壞。如果主要大型設(shè)備出現(xiàn)故障，維修時間很長，耽誤整個開采的進程。由此可見，在進行緩傾斜中厚礦體開采過程中，會受到開采條件。開采技術(shù)和開采設(shè)備的限制。為了嚴格按照質(zhì)量完成任務(wù)，在技術(shù)操作中，可以利用機械設(shè)備將開采中崩落的礦石運送到礦體之外[1]。為了確保運送的安全性，保證運輸?shù)男?，需要設(shè)計好線路，鋪設(shè)好軌道，在此基礎(chǔ)上，做好相應(yīng)的支護、防護工作。但是通過對實踐工作的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)對礦體進行開采運行時，很多保護措施都不到位。而從發(fā)生事故的概率分析，和國外相比高出10%。這不僅影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，也導(dǎo)致工作人員在工作時心驚膽戰(zhàn)，存在一定的不確定性。如果選擇從底部開始挖掘采礦，對底盤最終的挖掘面積會極大增加，甚至?xí)霈F(xiàn)漏斗現(xiàn)象。想要很好的控制這一問題，就必須對采切比進行控制。但是又會出現(xiàn)另一個問題，開采的成本增大很多，在挖掘過程中，崩落礦石也不會自己順勢掉落，還需要專人進行搬運，增加了工作人員的勞動量。

2 開采案例分析

2.1 礦山基本情況

所分析的礦山為某市二期開采工程，屬于緩傾斜中厚礦體，為了保證開采效率，使用了機械化開采技術(shù)。通過相關(guān)人員的勘察得知，該礦體的傾斜角度為 53(°)，開采時的平均厚度是18 m。綜合該企業(yè)的實際情況，使用的出渣設(shè)備屬于國內(nèi)生產(chǎn)；而使用的鑿石設(shè)備、回采作業(yè)設(shè)備屬于國外生產(chǎn)的[2]；對于其中的深孔裝藥設(shè)備，是該企業(yè)自行研制開發(fā)的。深孔裝藥設(shè)備結(jié)合了該企業(yè)的實踐經(jīng)驗，為一些特殊礦體開采研制，因此功能齊全，應(yīng)用可以自動吸藥，還可以準確顯示裝藥的速度。在一個掘進循環(huán)中，掘進進尺在3～3.5 m左右，結(jié)合采礦現(xiàn)場情況，確定切割槽在礦房的中部[3]。

2.2 應(yīng)用機械化采礦的問題

通過實際開采得知，使用機械化開采，存在兩個主要問題。首先，該礦體傾斜角度為 53(°)，與其他礦體相比，傾角比較小。在開采工作中，就不能利用重力原理進行崩落礦石的搬運。為了保證工作效率，技術(shù)人員只能采取機械手段，或者爆破方式搬運崩落礦石。其次，勘察得知礦體頂板的面積不斷加大，在開采完成后，如果不進行支護非常危險，而且支護面積較大。針對這一情況，要對支護工作作出具體要求[4]。除此之外，由于采空區(qū)域較大，為了保證工作人員、機械設(shè)備的安全性，就不能在采空區(qū)中操作。結(jié)合這兩點問題，技術(shù)人員進行了深入的討論，最終決定對于該礦山使用大盤區(qū)、小分段的開采思路。由于對護頂安全有嚴格要求，所以使用重力放礦的方式。根據(jù)這種傾斜度分段的方式，作業(yè)環(huán)境可以得到保障，而設(shè)備也可以充分的利用，發(fā)揮其最大價值。

3 機械化采礦技術(shù)的應(yīng)用

3.1 方案流程

第1步，對訓(xùn)練掘進系統(tǒng)進行規(guī)劃和設(shè)計，要保證省時省力，使用風(fēng)井技術(shù)，將平巷測量運輸巷道斷面進行切割，保證規(guī)定的尺寸要求。然后分析掘進時使用的鑿巖設(shè)備，其起到一個開道的作用。與此同時，結(jié)合實際情況，該項目中應(yīng)用了全液壓式系統(tǒng)鑿巖臺車，這樣鏟運機在正常工作時，還可以帶動出渣設(shè)備運行，提高實際的施工質(zhì)量；第2步，結(jié)合該礦體的具體厚度，以及相應(yīng)煤層的厚度，科學(xué)進行劃分，可以很好的將自由面進行分段，從而實施連續(xù)性的爆破，提高工作效率[5]；第3步，對于待崩礦體，結(jié)合實際的長度將其分為3段，能有效呈現(xiàn)保空區(qū)兩側(cè)的位置。這些工作都準確無誤后，后續(xù)的工作也就沒有任何困難。

3.2 分析開采中的具體參數(shù)情況

結(jié)合實際情況，通過檢查得知，該礦體位于一個以硫為主，伴生銅、金、銀、鐵、鉛、鋅等多種金屬元素的礦山上。通過對其規(guī)模進行分析，屬于大型地下開采礦山[6]。從當前的勘察數(shù)據(jù)分析得知，其實際地質(zhì)存儲量達到了1.7億t，其中鉛鋅的金屬量預(yù)測在4D gk以上，鐵礦石存儲量在24P00 gk以上，硫鐵礦礦石量在87 110 gk以上，而銅金屬量在500 gk以上。除此之外，在該礦山上還有成百上千噸的金銀金屬量[7]。

為了保證開采質(zhì)量，在進行爆破的時候，先進行爆破孔的鉆取，設(shè)計孔直徑為 80 mm。為了保證爆破的效果，各個孔之間的間距設(shè)計為1.4 m，孔的深度是27 mm，每個孔使用炸藥量為1.2 kg。為了保證切割槽有足夠的爆破空間，同時不影響礦體的質(zhì)量，可以在切割槽的兩側(cè)分別設(shè)計成扇形的炮孔。這樣就形成了一個很規(guī)則的矩形空間，測量該矩形寬度為7 m間，空間足夠使用，可以進行爆破工作。進行爆破的時候，可以將切割槽視為一個自由面，采取從兩側(cè)向中間爆破的方式。通過分析和規(guī)劃，為了確保開采質(zhì)量，技術(shù)人員將該礦體分成了3個部分。第1部分長度為30 m，第2部分長度為30 m，第3部分長度為23 m，采取3次崩礦的方式。但是要注意一些細節(jié)，在進行第1次崩礦時，切割槽空間會限制爆破的能量，通過計算，在切割槽兩邊所形成的崩礦范圍在11～12 m；而空區(qū)兩邊的崩礦范圍就比較大，一般都會達到15 m。除此之外，剩余的兩次崩礦范圍都可以達到30 m。技術(shù)人員最終進行了計算，得到這次崩礦炮孔的密集系數(shù)是2，二次破碎在內(nèi)的炸藥單耗量是0.53～0.63 kg/t，產(chǎn)生的崩礦量達到7.7 t/m[8]。

3.3 機械化的應(yīng)用情況

在進行礦石開采的時候，出礦設(shè)備非常重要，在整個施工環(huán)節(jié)最好不要出現(xiàn)故障，保持出礦設(shè)備的性能。在開采規(guī)劃中已經(jīng)設(shè)計了單日生產(chǎn)礦石量，若礦設(shè)備正常工作，完全可以滿足這一要求，但是在設(shè)計時也考慮了一些其他因素的影響。國外生產(chǎn)的出礦設(shè)備，性能優(yōu)良，適合大規(guī)模礦石開采，保證工作效率。使用符合實際要求的無軌設(shè)備，例如鏟運機、鑿宕臺車等，可以發(fā)揮上向水平分層充填采礦的作用。還引入了全液壓鑿宕臺車和電動鏟運機，保證整體的開采運輸效率。在礦石開采過程中，為了以后工作維護方便，確保資源的回收率，減少出礦運輸?shù)木嚯x，應(yīng)用了脈外布置的方式。在下盤設(shè)計兩條沿脈運輸平巷連通運輸線，這樣就很好的成為環(huán)形運輸系統(tǒng)，這種設(shè)計理念在國外都很先進，提高了工作效率。在礦體切割的時候，分析鑿宕臺車的實際工作量，采礦場拉底層高度要控制在3.0 m范圍。在沿脈運輸平巷上，進行機械化的掘進，當?shù)竭_實際礦體之后，就可以將這一穿脈平巷看做一個自由面。最后再使用鑿宕機向兩邊開采，進而達到擴幫的目的。為了保證采掘設(shè)備的工作效率，在進行切割工程的設(shè)計中，必須遵循兩個原則。使用深孔全液壓鑿巖臺車布置采準切割工程，使用無軌采掘設(shè)備讓其處于一個水平作業(yè)環(huán)境，這樣就能保證操作的質(zhì)量。在開采的過程中，一定要加強現(xiàn)場設(shè)備的管理，相關(guān)管理人員必須到崗執(zhí)勤，保證各個環(huán)節(jié)操作的流暢性。如果發(fā)生故障，或者在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，及時進行處理，不能影響整體的工作效率。當某處存在危險情況，要及時和設(shè)計人員、技術(shù)人員溝通，讓其快速解決問題；如果危險性較大，就應(yīng)該立即停止開采工作，及時搶修。

4 開采中的通風(fēng)情況

在地下開采過程中，不僅要求工作質(zhì)量第一，還要將工作人員的生命安全放到第一位，因此一定要重視地下通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計和維護。在緩傾斜中厚礦體機械化采礦技術(shù)的應(yīng)用過程中，為了解決通風(fēng)問題，設(shè)計人員設(shè)計了3 條天井，主要作用就是進行回風(fēng)。例如一線開采人員在進行回采操作時，工藝流程為設(shè)備空載聯(lián)合試運轉(zhuǎn)、割煤、移架、推移刮板輸送機、拉移轉(zhuǎn)載機、拉移超前支架、清理浮煤。

可以確保有足夠的新鮮空氣，那么采空區(qū)就比較安全，工作人員沒有后顧之憂。除此之外，在采空區(qū)的空氣，可以通過回風(fēng)巷、回風(fēng)天井順利地排出，保證地下空氣循環(huán)暢通，保持空氣的新鮮性。完成回采工作之后，設(shè)計的回風(fēng)天井還可以變?yōu)槌涮罹?，合理的利用設(shè)施，減少實際的工作量。在這一開采的區(qū)域，使用尾砂充填和廢石充填相互結(jié)合的方式對采空區(qū)進行處理。這樣可以有效減少廢石的提升量，同時還能對環(huán)境進行保護，避免大量的污染和浪費。

5 結(jié) 語

通過以上對緩傾斜中厚礦體機械化采礦技術(shù)分析，在對緩傾斜中厚礦體機械化開采時，最好使用大盤區(qū)、小分段的開采方式。從實踐操作中可以得知，該開采方案可以提高采礦場的生產(chǎn)能力，提高無軌采掘設(shè)備的工作效率。除此之外，由于在開采過程中合理的設(shè)計，應(yīng)用大量的先進設(shè)備，降低了采礦工人的勞動強度，保證了工作人員在采空區(qū)的安全性。

[1] 張道林. 緩傾斜中厚礦體機械化采礦技術(shù)的分析[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟, 2014(11): 91.

[2] 張鶴生. 緩傾斜中厚礦體機械化采礦理論與技術(shù)[J]. 黑龍江科技信息, 2013(27): 8.

[3] 黃金堂. 緩傾斜中厚礦體機械化采礦理論與技術(shù)[J]. 黑龍江科技信息, 2014(16): 42.

[4] 鞠路成. 機械化采礦技術(shù)在礦山緩傾斜中厚礦體中的應(yīng)用分析[J]. 工業(yè), 2015(17): 131.

[5] 梁永琴. 緩傾斜中厚礦體機械化采礦理論與技術(shù)[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟, 2015(8): 201-203.

[6] 楊映忠. 緩傾斜中厚礦體機械化上向水平分層充填采礦法關(guān)鍵技術(shù)探索[J]. 低碳世界, 2014(9): 116-117.

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[8] 趙興寬, 郭蕊. 礦巖穩(wěn)定性對緩傾斜中厚礦體采礦方法選擇的影響[J]. 采礦技術(shù), 2015, 15(6): 18-19.

An Application Analysis of Mechanized Mining Technology for Gently Inclined Medium-thickness Orebody

WANG Qiupeng

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalCollege,Xi'an,Shanxi710014,China)

In the mechanized mining of gently inclined medium-thickness orebody, the operation skill level is high, and the mechanization degree is also high. But the high-quality mining talent reserve is insufficient. The related mechanical equipment in its research is not enough. This article offers some cases for a specific analysis.

Low pitch; Thick ore body; Mechanized mining technology

2016-09-26

王秋鵬(1980-)，男，河南 濟源人，副教授，研究方向：采礦技術(shù)，手機：18066533110，E-mail：418812152@qq.com.

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.018