顧天勝

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

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中深孔機械化采礦法在急傾斜薄礦體中的應(yīng)用

顧天勝

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710000)

急傾斜薄礦體安全性能差、生產(chǎn)能力低，而中深孔機械化采礦法能夠克服傳統(tǒng)采礦法作業(yè)現(xiàn)場條件惡劣、采礦效率低、成本高等問題，機械化水平高，安全性高，提高采礦效率，降低礦石損失率，并且具有良好的經(jīng)濟效益，在急傾斜薄礦體采礦中具有非常高的應(yīng)用價值。因此，文章以某礦區(qū)為例，探究了中深孔機械化采礦法在急傾斜薄礦體中的應(yīng)用，希望能夠為類似礦區(qū)采礦技術(shù)和管理人員提供一定的參考。

中深孔機械化采礦法；急傾斜薄礦體；應(yīng)用

0 前 言

現(xiàn)階段，急傾斜薄礦體最常采用的采礦方法為普通向上分層填充法、淺孔留礦法等。上述采礦方法的機械化程度相對較低，而且經(jīng)濟效益較差，逐漸的被淘汰。中深孔機械化采礦方法具有機械化水平高，作業(yè)環(huán)境條件良好，并且具有良好的經(jīng)濟效益，其優(yōu)越性顯而易見，被廣泛的推廣和應(yīng)用在急傾斜薄礦體采礦作業(yè)中[1]。因此，深孔機械化采礦法在急傾斜薄礦體中應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況

文章以某礦區(qū)為例，該礦區(qū)總共包括六條礦帶，傾角介于40(°)～78(°)之間，礦帶南北寬度大概為995.5 m，東西長度為2.95 km。該礦區(qū)Ⅳ-1、2、3、4的礦體的水平厚度介于0.25～3.4 m之間，走向長度介于60～346 m之間，傾角介于54(°)～74(°)之間，為急傾斜薄礦體。為了提高礦區(qū)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全，采用中深孔機械化采礦方法，通過實踐獲得良好的效果。

2 中深孔機械化采礦法的應(yīng)用

2.1 工藝設(shè)計

1) 適用條件。因為中深孔機械采礦法的爆破力非常大，對圍巖條件的要求相對較高，并且該礦區(qū)傾角超過46(°)，該礦區(qū)圍巖穩(wěn)固條件良好，因此適合采用該種方法進行開采。該礦區(qū)的中段利用斜坡道開采方式，間隔39 m左右設(shè)置一個中段，在每個中段的三分之一位置處設(shè)置一個分段，采用聯(lián)絡(luò)巷或者輔助斜坡道對所有分段進行連通[2]。在垂直方向上采用由上至下的方式進行各階段的回采，而分段之間則采用由下至上的回采方式。

2) 采切工程。采切工程主要包括以下兩個方面：一方面，采準工程，因為該礦區(qū)屬于急傾斜薄礦體，在進行脈內(nèi)巷道斷面設(shè)計時，規(guī)格設(shè)計為2.5 m×3.0 m，采用人工鑿巖的方式進行裝藥和爆破，在進行人工鑿巖時利用氣腿式鑿巖機。爆破時采用2號巖石乳化炸藥，為了保證爆破效果，需要嚴格的控制炮孔規(guī)格。炮孔的直徑設(shè)計為4 cm，深度為2.5 m，裝藥長度為2.1 m。利用木桿把炸藥送入炮孔，為了保證爆破人員安全和效率，采用導(dǎo)爆管微差起爆方式[3]。另一方面，切割工程，在礦塊端部沿著礦體的傾斜方向進行切割，根據(jù)礦體的實際狀況確定斷面，通常將斷面的規(guī)格設(shè)計為1.8 m×2.0 m。回采作業(yè)對天井的要求相對較高，因此，在進行天井設(shè)計時按照圖1進行。

3) 人工假底。在礦石品位相對較高的區(qū)域，如果先進行高水平開采后進行低水平開采，需要考慮礦體的回收，因此需要在巷道底部做人工假底，這樣在很大程度上能夠提高礦石的回收率，提高生產(chǎn)效益和經(jīng)濟成本。人工假底需要按照1∶1的比例進行布置，即1 m人工假底 ∶1 m礦石厚度。

圖1 天井設(shè)計剖面

4) 鑿巖。鑿巖主要包括以下幾個方面：其一，選擇鑿巖機械，鑿巖機械對鑿巖施工效率的影響較大，該礦區(qū)選擇K41X采礦鑿巖臺車進行鑿巖施工。將鑿巖臺車裝配好在斷面巷道內(nèi)進行作業(yè)，該種采礦鑿巖臺車具有靈活、輕便的特點，適合在狹窄的巷道進行采礦作業(yè)。其二，布置炮孔，當(dāng)天井切割施工完成后進行炮孔布置施工，沿著礦體進行炮孔布置。其三，鑿巖施工，根據(jù)實踐經(jīng)驗和具體測算，一根鉆桿需要耗時105 s，根據(jù)該區(qū)域巖石的物理學(xué)性能，巖石的堅固系數(shù)在4～8之間，鉆孔的直徑為65 mm，鉆桿的長度為0.85 m。通過實驗確定鑿巖臺車的效率修正率是23.59 mm/s，同時考慮到孔徑差異以及巖石堅固性，需要對修正系數(shù)進行調(diào)整，最終決定將修正系數(shù)確定為0.8[4]。因為該礦區(qū)巖石的堅固性較強，為了保證鑿巖施工能夠順利、高效的進行，需要選擇耐磨性能較好的鉆桿，該臺車采用R32 Speedrod鉆桿。綜合上述描述，該臺車的鑿巖效率較高、耐磨性強以及成本相對較低。

5) 爆破施工。爆破施工要點主要包括以下幾個方面：其一，炮孔的直徑受到鉆機型號、孔深以及礦體厚度的影響，鑿巖應(yīng)用K41X鑿巖臺車，炮孔的直徑為65 mm。其二，設(shè)計炮孔，炮孔設(shè)計需要根據(jù)礦體的厚度和采場寬度確定。當(dāng)?shù)V體厚度超過2 m時，需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準進行炮孔設(shè)計，并不需要設(shè)計輔助孔；當(dāng)?shù)V體厚度介于1.5～2 m之間時，并且礦場的寬度在2 m以內(nèi)，則應(yīng)該按照“骰子5”的形狀進行炮眼布置；當(dāng)?shù)V體厚度小于1.5m 時，需要采用交錯設(shè)計的方式；如果采場的爆破步長超過1.2 m，寬度超過3 m，則需要在每排爆破線上分別布設(shè)3個炮孔，炮孔之間的間距控制在1.5 m左右。其三，裝藥，當(dāng)炮孔設(shè)計完成之后進行裝藥。炸藥采用巖石乳化炸藥，裝藥施工時采用人工塞填的方式，利用硬塑料管把巖石乳化炸藥送至炮孔底部，并進行壓縮，在壓縮時必須注意安全，做好安全防護工作，避免發(fā)生安全事故。當(dāng)裝藥完成后需要利用炮泥對炮孔進行封堵處理。其四，爆破方式，為了保證爆破安全和效率，該礦區(qū)采用微差逐孔起爆的方式，每一排炮孔的微差控制的在50 ms，同一排所有炮孔進行同時起爆，保障爆破效率。

6) 搬運礦石。在進行礦石搬運時通常應(yīng)用無軌運輸方式，采用柴油鏟運機進行礦石的搬運。采下的礦石利用斜坡道并掘進溜井進行集中裝載和搬運，這樣能夠顯著的提高礦石搬運效率。

7) 填充廢石。當(dāng)?shù)V體開采一段距離之后進行廢石填充，為了防止對生產(chǎn)機作業(yè)造成不良的影響，需要根據(jù)采空區(qū)的穩(wěn)定狀況和實際生產(chǎn)進度確定回填時間。在進行廢石回填施工時采用鏟運機或者裝載機，采用分段開采與填充的方式，礦體開采一定長度之后利用卡車或者裝載機將廢石回填至采空區(qū)，填充到和原水平巷道標(biāo)高相同時停止。

2.2 精細化采礦施工和相關(guān)指標(biāo)

1) 精細化采礦設(shè)計。中深孔機械化采礦法和傳統(tǒng)采礦法相比，前者在實施采礦之前需要對礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、礦體形態(tài)特征等進行全面、詳細的勘察，能夠?qū)崿F(xiàn)對所有步驟的精細化設(shè)計，這是傳統(tǒng)采礦法所不能比的。精細化采礦設(shè)計和施工主要包括精細化地質(zhì)勘察、測量、建模、設(shè)計以及施工等步驟。在設(shè)計之前需要對礦區(qū)的地質(zhì)特征、礦體形態(tài)以及圍巖的穩(wěn)定程度進行全面的調(diào)查，并采用SURPAC礦山三維軟件平臺對礦區(qū)的整體狀況進行三維建模，這樣能夠為爆破設(shè)計提供可靠、有效的數(shù)據(jù)參考。

2) 損失貧化。利用CMS對采空區(qū)進行測量，然后把所有測量的數(shù)據(jù)輸入到SURPAC 礦山三維軟件平臺進行建模，并對采空區(qū)模型進行布爾運算。對于采礦損失率和貧率的計算采用直接法，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，計算獲得采礦區(qū)的貧化率和損失率分別為35%、5%，最小采幅控制在1.15～1.45 m之間[5]。

3) 采礦效率。采用中深孔機械化采礦法對該礦區(qū)進行采礦處理，其采礦效率結(jié)果表現(xiàn)為：試驗階段的日出礦量為123.25 t/d，單采場出礦效率為103.25 t/d；推廣階段，日出礦量為428 t/d，單采場出礦效率為142.67 t/d。同時，該種方法和傳統(tǒng)淺孔留礦方法的經(jīng)濟指標(biāo)進行對比，結(jié)果表現(xiàn)為：淺孔留礦法的采礦生產(chǎn)能力在25 t/d左右，千噸采切比為75.67 m/kt，原礦成本為120元/t，貧化率為20%，損失率為12%；中深孔機械化采礦法的生產(chǎn)能力在139 t/d左右，千噸采切比為74.3 m/kt，原礦成本為90元/t，貧化率為30%，損失率為5%[6]。綜合比較可知，中深孔機械采礦法的綜合經(jīng)濟效益遠遠好于傳統(tǒng)淺孔留礦法，獲得了良好的應(yīng)用效果，值得廣發(fā)的推廣和應(yīng)用。

3 結(jié) 語

綜上所述，將中深孔機械化采礦法應(yīng)用在急傾斜薄礦體中，能夠顯著的提高機械化程度，克服作業(yè)現(xiàn)場條件惡劣、采礦效率低、成本高等問題，顯著的提高了采礦的安全性、采礦效率，降低礦石損失，具有良好的經(jīng)濟效益，同時還能夠降低對周圍地表和既有建筑造成的影響，具有非常高的 推廣和應(yīng)用價值。

[1] 孫新博, 朱先洪. 中深孔機械化采礦法在急傾斜薄礦體中的應(yīng)用[J]. 礦業(yè)研究與開發(fā), 2014(6): 5-8.

[2] 姚峰. 急傾斜薄礦體采礦方法創(chuàng)新的探討[J]. 有色金屬文摘, 2015(4): 59.

[3] 郭全磊. 中深孔爆破聯(lián)合機械化采礦技術(shù)在薄礦體中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)中國人, 2014(16): 13.

[4] 穆懷富, 林東躍. 無底柱小分段崩落采礦法在急傾斜不穩(wěn)固薄礦體開采中的應(yīng)用[J]. 黃金, 2015(10): 44-47.

[5] 付建新, 宋衛(wèi)東, 杜建華, 等. 中深孔開采急傾斜薄礦體采場頂板力學(xué)模型及圍巖擾動規(guī)律研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2014, 33(s1): 3277-3283.

[6] 王振昌, 樓曉明. 基于AHP-TOPSIS評判模型的采礦方法優(yōu)選——以小河金礦急傾斜薄礦體為例[J]. 福建建設(shè)科技, 2015(5): 55-57.

An Application of Steep Thin Orebody in Mechanized Mining Method of Deep Holes

GU Tiansheng

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalInstitute,Xi'an,Shanxi710000,China)

The steep thin orebody is poor in safety performance with its low production capacity. The deep hole in mechanized mining method can overcome traditional mining method to change its safety conditions, from low mining efficiency and high cost to high mechanization level and safety to improve the mining efficiency, by reducing ore loss rate. It has the good economic efficiency in the steep thin orebody mining with high application value. Therefore, when taking a mine as an example to explore the deep hole mechanized mining method in application of the steep thin orebody, we hope for the similar mines mining technical and management personnel with a certain reference.

Deep hole mechanized mining method; The steep thin orebody; Application

2016-11-08

顧天勝(1972-)，男，上海人，講師，研究方向：機械，手機：13759902795，E-mail：691361481@qq.com.

TD853.2

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.022