桂花礦床菱形斜坡道采準(zhǔn)高效采礦法的探討*

郭潤(rùn)年

(云南楚雄礦冶有限公司，云南 楚雄 675401)

桂花礦床菱形斜坡道采準(zhǔn)高效采礦法的探討*

郭潤(rùn)年

(云南楚雄礦冶有限公司，云南 楚雄 675401)

桂花礦床礦體僅為平均厚度0.59 m，平均傾角25°的極薄緩傾斜礦體。由于這種礦體賦存開(kāi)采條件的特殊性，礦山的開(kāi)采長(zhǎng)期處于民采開(kāi)發(fā)。本文提出解決的問(wèn)題其實(shí)質(zhì)就是直苴分公司中段運(yùn)輸無(wú)軌開(kāi)拓方式下的無(wú)軌運(yùn)輸設(shè)備如何直接進(jìn)入采區(qū)采場(chǎng)作業(yè)面來(lái)提高采礦生產(chǎn)效率、效益的問(wèn)題。

桂花礦床;菱形斜坡道采準(zhǔn);高效采礦法

1 桂花大村礦床資源及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

大村礦床于20世紀(jì)50年代未至70年代初由原云南省地質(zhì)局十二地質(zhì)隊(duì)、十四地質(zhì)隊(duì)分別做過(guò)勘探工作并獲銅金屬儲(chǔ)量 B級(jí)27 525 t，C級(jí)114 476 t，D 級(jí)90 273 t，地質(zhì)評(píng)價(jià)16 796 t，合計(jì)249 070 t，銅平均品位1.81%。1973年經(jīng)原地質(zhì)局革委會(huì)第26號(hào)文對(duì)《大村銅礦區(qū)田房礦段詳查及塔包谷么、麻地箐勘探礦段補(bǔ)充工作報(bào)告》審查和批復(fù)。認(rèn)定該“初勘報(bào)告”的C1+C2級(jí)初勘儲(chǔ)量銅金屬22.99萬(wàn)t，其中C1級(jí)13.08萬(wàn)t。礦區(qū)C1級(jí)儲(chǔ)量主要分布于塔包谷么北部及田房南部，礦體貫穿于全礦段的塔包谷么3#向斜兩翼，呈槽狀產(chǎn)出，南北長(zhǎng)7 km，東西寬0.3～2 km，總面積達(dá)9.5 km2，礦體平均厚度0.59 m，平均傾角25°，賦存狀況較為穩(wěn)定。礦石自然類型自上而下為頁(yè)巖占42.3%，礫巖占5.2%，砂巖占52.5%。礦物成分以黃銅礦、斑銅礦為主，其次為孔雀石、輝銅礦、黑銅礦、銅蘭。

根據(jù)桂花銅選冶有限公司近年的生產(chǎn)實(shí)踐及開(kāi)采揭露情況看，頁(yè)巖類型礦石基本為難選的混合礦及少數(shù)易選的硫化礦，砂巖及礫巖型大多為氧化礦?？傊?，大村銅礦床礦體賦存狀態(tài)較穩(wěn)定，資源有保障。

桂花銅選冶有限公司多年來(lái)，井下生產(chǎn)一直沿襲民采方式開(kāi)采，采礦點(diǎn)集中于地表向南107#勘探線推進(jìn)，集中于2156高程以上至地表的礦體采礦，幾乎沒(méi)有系統(tǒng)，均為民采平峒推進(jìn)一段采一段，如此實(shí)現(xiàn)近年的產(chǎn)量為:2007年，完成精礦含銅734 t，電積銅447 t;2008年，完成精礦含銅1 025 t，電積銅494 t;2009年1～12月，完成精礦含銅1 109.949 t，電積銅288.331 t;2010年，完成精礦含銅949.5 t，電積銅418.9 t。2011年計(jì)劃安排兩銅合計(jì)1 050 t后，2156水平以上至地表露頭的107#線以北沿襲民采方式的東西礦段礦量消失，勢(shì)必轉(zhuǎn)入2156以下至鍋底1950水平正在進(jìn)行1#、2#斜井開(kāi)拓的礦段礦量開(kāi)采和2450水平以上107#線至122#線間已著手采切建設(shè)準(zhǔn)備的礦段開(kāi)采。122#線以南2450以上礦段正作為直苴分公司進(jìn)行規(guī)劃21萬(wàn)t/a能力開(kāi)采實(shí)施。

由于整個(gè)桂花礦段的礦體平均厚度僅為0.59 m，采取任何集中開(kāi)采方式，回采規(guī)模均受到相當(dāng)?shù)木窒?，需要?jì)劃的產(chǎn)量只能依據(jù)開(kāi)采單元生產(chǎn)能力，以多區(qū)段多開(kāi)采作業(yè)面相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn);所以，桂花礦段的開(kāi)發(fā)必需遵循“分區(qū)段開(kāi)拓建設(shè)并行”，各區(qū)段內(nèi)實(shí)施“采掘并舉”的方針進(jìn)行。

2 桂花礦床開(kāi)拓方案的選擇與定型

由于桂花礦床賦存開(kāi)采條件是礦體平均厚度0.59 m，平均傾角25°，賦存狀況較為穩(wěn)定。礦石自然類型自上而下為頁(yè)巖占42.3%，礫巖占5.2%，砂巖占52.5%。礦物成分以黃銅礦、斑銅礦為主，其次為孔雀石、輝銅礦、黑銅礦、銅蘭。

這一特定的賦存條件，決定了礦床開(kāi)發(fā)選擇使用任何采礦設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)，都不能很好發(fā)揮設(shè)備效率。從開(kāi)發(fā)歷史的角度，1993年至2005年間近20年的開(kāi)發(fā)均是從原始的毛驢馱礦到簡(jiǎn)易的農(nóng)用車運(yùn)輸再至現(xiàn)代的工程車運(yùn)輸?shù)难葑儭９鸹ǖV床的開(kāi)發(fā)如果以尊重歷吏兼顧未來(lái)的原則去開(kāi)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較分析，結(jié)論應(yīng)該是無(wú)軌運(yùn)輸方式采礦開(kāi)發(fā)才是經(jīng)濟(jì)合理的。但是，2005年當(dāng)桂花礦床的開(kāi)發(fā)權(quán)再次回到楚雄礦冶懷抱，桂花礦床的技術(shù)性開(kāi)發(fā)被列上正式的議事日程后，開(kāi)始自主進(jìn)行開(kāi)發(fā)的可行性研究工作，研究過(guò)程中，由于我公司廣大的工程技術(shù)人員，幾十年來(lái)接觸的都是有軌電機(jī)車運(yùn)輸開(kāi)拓方式，受固有觀念的思維束縛，總覺(jué)得有軌運(yùn)輸開(kāi)拓方案技術(shù)成熟，設(shè)備現(xiàn)成，不結(jié)合實(shí)際礦體極薄、開(kāi)采消失極快的特點(diǎn)和賦存條件，有意無(wú)意的傾向選擇了有軌運(yùn)輸提升的斜井－平峒開(kāi)拓方案，造就了桂花礦床目前的斜井－平峒有軌提升運(yùn)輸開(kāi)拓方案定式。

3 有軌提升運(yùn)輸開(kāi)拓方案對(duì)桂花礦床開(kāi)發(fā)的制約與弊端

桂花礦床礦體平均厚度薄，僅0.59 m;礦石品位相對(duì)較高，平均品位1.81%;礦床傾角平均為25°的賦存特點(diǎn)，屬非常典型的緩傾斜極薄型礦體;就目前的技術(shù)條件，尚屬不能經(jīng)濟(jì)高效回采開(kāi)發(fā)類礦床，今天我們所探討的只能說(shuō)是相對(duì)目前和過(guò)去而言的高效采礦方法。

按照桂花礦床礦體的賦存條件參數(shù)，計(jì)算每平米礦層所占有礦石量和金屬量?jī)H為0.59 m×1.0 m×1.0 m×2.66=1.57 t×1.81%=0.03 t;按普通采礦法礦塊參數(shù)劃分中段高度原則為50 m，沿走向?qū)挾葹?00 m作為開(kāi)采單元計(jì)算，每一個(gè)開(kāi)采礦塊相對(duì)具有礦量約為50/sin25°×100×1.57=18 575.485 t×1.81%=336.216 t。這些數(shù)字，充分說(shuō)明了實(shí)施桂花礦床開(kāi)采資源消失極快的特點(diǎn)。同理對(duì)開(kāi)采礦塊所要求必須的工程永久性要求程度不高，盡量做到隨回采隨消失。盡可能做到工程內(nèi)設(shè)施不占用，不閑置。但目前采用的有軌運(yùn)輸開(kāi)拓方式所進(jìn)行的巷道內(nèi)鐵道等三線安裝在每個(gè)中段沒(méi)有完全回采結(jié)束前，所安裝的鐵道資產(chǎn)將被長(zhǎng)時(shí)間閑置。根據(jù)安裝投資估算，每米運(yùn)輸?shù)赖陌惭b費(fèi)為1 320元，按原劃定桂花公司回采范圍A122#線以北，每個(gè)中段運(yùn)輸?shù)廊L(zhǎng)約為2.5 km;每條運(yùn)輸?shù)纼?nèi)投入占用的鐵道安裝費(fèi)用約330萬(wàn)元。另外，根據(jù)桂花礦床開(kāi)采條件，礦體薄而緩傾且分布面積較廣的特點(diǎn)，結(jié)合桂花多年民采和直苴公司從投產(chǎn)至今的作業(yè)面采供礦效率400～650 t/月的統(tǒng)計(jì)，說(shuō)明目前以至將來(lái)桂花礦床開(kāi)發(fā)必須以多工作面實(shí)施采礦生產(chǎn)的特點(diǎn)，今后開(kāi)發(fā)產(chǎn)量的要求更加決定了必須是多中段結(jié)合、同中段內(nèi)多采區(qū)同時(shí)回采供礦，也就必然造成采用有軌運(yùn)輸開(kāi)拓方式將形成近2千多萬(wàn)元資產(chǎn)的長(zhǎng)期占用，不僅增加開(kāi)發(fā)投資資金壓力，而且將會(huì)極大地增加后期礦石開(kāi)采的輔助性成本。再次，采用有軌運(yùn)輸開(kāi)拓方式，在每條運(yùn)輸?shù)罌](méi)有施工和安裝形成前，會(huì)嚴(yán)重制約中段內(nèi)所布置的回采工作。

4 桂花礦床適合的開(kāi)拓方案選擇和對(duì)應(yīng)的高效采礦法探討

桂花礦床幾十年的民采開(kāi)發(fā)，井下運(yùn)輸方式都是農(nóng)用車無(wú)軌運(yùn)輸方式，其特點(diǎn)是從地表露頭開(kāi)始，集運(yùn)輸?shù)篱_(kāi)拓和采切工作為一體，沿礦體水平走向延伸施工坑道后向坑道兩邊擴(kuò)展手工分揀采礦。如果從尊重歷史與展望未來(lái)的角度對(duì)比擇優(yōu)選擇，重在投資省又方便靈活，那么無(wú)軌運(yùn)輸開(kāi)拓方式的選用應(yīng)該是最適合的。因?yàn)?，無(wú)軌運(yùn)輸開(kāi)拓工程在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)沒(méi)有占用除照明外的諸如鐵道等的固定投資。若采用適于無(wú)軌運(yùn)輸?shù)男逼碌篱_(kāi)拓方式，與控制同高程的斜井提升開(kāi)拓方式比較，按滿足礦石運(yùn)輸條件斜坡道坡度12%要求，設(shè)計(jì)斜坡道工程量將是斜井工程量的 L斜坡=sin25°/(12%)L斜井=3.52 L斜井;同斷面選擇條件下，斜井的施工難度直輔成本及附屬設(shè)備購(gòu)置安裝、基礎(chǔ)、硐室、繩道、聯(lián)絡(luò)道、甩車道等費(fèi)用投入又是斜坡道的4倍多。參見(jiàn)如下表:

表1 2001年執(zhí)行工程定額單位估價(jià)比較表Tab.1 Implementation of engineering quota unit valuation comparison table in 2001

采用斜坡道開(kāi)拓，從技術(shù)上看，有如下優(yōu)點(diǎn):①由于斜坡道線路靈活，受地形、地面工業(yè)場(chǎng)地、巖石條件等因素影響小，其設(shè)計(jì)與布置較為容易。②可以提前進(jìn)行采準(zhǔn)，及早采礦，可實(shí)現(xiàn)邊開(kāi)拓建設(shè)邊實(shí)施采準(zhǔn)及采礦工作。③能節(jié)省基建投資，并能提前實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，使基建投資返本期限縮短。④礦石可由井下一次運(yùn)至地表，從而簡(jiǎn)化了采礦工序。⑤井下不需要敷設(shè)鐵道，無(wú)軌設(shè)備可直接運(yùn)至地表進(jìn)行維修。⑥斜坡道開(kāi)拓可集井下礦石運(yùn)輸和各中段設(shè)備材料運(yùn)送為一體，不需要一定像斜井開(kāi)拓需要有主輔專用道配合。⑦斜坡道開(kāi)拓可靈活適應(yīng)于以礦層底面為巷道頂板面設(shè)計(jì)中段運(yùn)輸?shù)啦贾弥笇?dǎo)施工而提前開(kāi)拓獲得待崩付產(chǎn)礦量，一旦采區(qū)結(jié)束或時(shí)機(jī)成熟時(shí)，可擇機(jī)挑頂采礦獲得礦石量;以此比有軌運(yùn)輸?shù)酪笠欢ㄊ艿V高度導(dǎo)致的頂?shù)字鶑U石層占有。

在采用無(wú)軌斜坡道運(yùn)輸開(kāi)拓的無(wú)軌設(shè)備定型后，按桂花礦床的開(kāi)采條件劃分中段高度原則為50 m，沿走向?qū)挾葹?00 m作為開(kāi)采單元的中段運(yùn)輸?shù)篱_(kāi)拓工程施工的基礎(chǔ)上。

本文研討提出的菱形采準(zhǔn)高效采礦法，其特點(diǎn)是從開(kāi)采單元采區(qū)左 (右)側(cè)中段運(yùn)輸?shù)纼?nèi)沿傾斜礦層面布置采區(qū)回采運(yùn)輸?shù)闹中椭饕蓽?zhǔn)斜坡道，當(dāng)相領(lǐng)兩個(gè)采區(qū)或上下兩個(gè)中段相領(lǐng)采區(qū)主要采準(zhǔn)斜坡道形成時(shí)，空間上就形成近似菱形格網(wǎng)運(yùn)輸線結(jié)構(gòu)。其承擔(dān)礦石運(yùn)輸?shù)闹饕蓽?zhǔn)斜坡道坡度設(shè)計(jì)為＜15%，將采區(qū)傾斜礦塊劃分為四個(gè)三角型礦塊 (如圖所示)。

在采準(zhǔn)斜坡道內(nèi)靈活、方便地左右布置施工切割平巷 (慣稱沿走向分段切割巷道)，切割平巷的施工原則要求以礦層的底面為切割巷道的底面，盡量避免切割平巷施工破壞礦層;各條切割平巷控制上方采幅15 m，下方采幅6 m;當(dāng)各條切割平巷貫通采區(qū)兩翼的回風(fēng)斜巷后，以兩翼回風(fēng)道開(kāi)始按切割拉底挑頂?shù)V層的方式向采區(qū)中的采準(zhǔn)斜坡道退采。各切割巷內(nèi)的采礦作業(yè)面首先以切割巷為自由面進(jìn)行純廢石拉底，崩落廢石原地堆置后，再采用松動(dòng)爆破的方式進(jìn)行挑頂采礦層，爆破回采后的礦石將會(huì)盡量以均勻塊度堆積于拉底碴面上，之后采取人工手揀方式上裝無(wú)軌運(yùn)輸車送出地面礦倉(cāng)后進(jìn)入選廠流程。

圖1 2450中段530～538采區(qū)劃分采礦方法圖Fig.1 Mining methods division figure of 530～538 mining area in 2450 segment

表2 菱形采準(zhǔn)高效采礦方法采區(qū)內(nèi)采切工程布置及施工循環(huán)圖Tab.2 Mining and development engineering arrangement and construction cycle graph in high efficiency mining method of diamond ramp mining preparation area

表3 菱形采準(zhǔn)高效采礦方法礦塊開(kāi)采技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Tab.3 Mining technical and economic index of ore block in high efficiency mining method of diamond ramp mining preparation area

切割拉底如果施工3.0 m寬切割平巷時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)獲得了侍采礦石1.57 t×3.0=4.71 t，所花的切割道施工直接成本為3×1.0×2.5×84.0=630元，攤銷到所控待崩礦石上的成本為630/4.71=133.76元，之后以切割巷為自由面按回采循環(huán)組織實(shí)施純廢石層1.0～1.2 m拉底，按拉底爆破成本是切割巷施工成本的1/3計(jì)算，則為84.0/3=28元/m3，亦為每平米拉底空間控制待崩礦量成本為28/1.57=17.83元/t。隨之，如果按5個(gè)人專職手揀出礦的勞動(dòng)組織，如果實(shí)現(xiàn)當(dāng)月消失結(jié)束本采區(qū)，按人均可得上礦人員工資1 200元估算，每噸礦裝車費(fèi)攤銷為:1 200×5/7 114.455=0.843元/t。如2個(gè)月消失采區(qū)回采，則每噸礦人工手揀裝車費(fèi)為0.843×2=1.686元;以此類推，當(dāng)4個(gè)月才能結(jié)束采區(qū)回采時(shí)，則每噸礦人工手揀裝車費(fèi)為0.843×4=3.372元。

5 結(jié)論與建議

桂花礦床雖然實(shí)屬少見(jiàn)的難采緩傾薄礦體，但畢竟是有金屬資源近19萬(wàn)t，而且圍巖及礦巖賦存相對(duì)比較層狀穩(wěn)定，中等穩(wěn)固以上砂巖狀礦體賦存特征，其有別于土狀、砂狀、礫狀、碎屑狀和泥粉狀礦體一樣不易控制回采。而實(shí)施多、快、好、省的精細(xì)化開(kāi)發(fā)已成我公司實(shí)施二次創(chuàng)業(yè)緊迫的任務(wù);目前桂花礦床的開(kāi)發(fā)從技改可研到采礦方法研究都寄托于設(shè)計(jì)院和研究院完成才體現(xiàn)出技術(shù)的價(jià)值;而自主設(shè)計(jì)、自主研發(fā)、自主創(chuàng)新的技術(shù)工作才更為靈活重要。

面對(duì)桂花礦床開(kāi)發(fā)投資資金籌措比較困難的現(xiàn)狀，公司高層必須立斷桂花礦床已形成事實(shí)系統(tǒng)的有軌向無(wú)軌采礦的優(yōu)化，盡量減少如運(yùn)輸?shù)黎F道安裝投入的資產(chǎn)占用，明確除諸如2450主運(yùn)輸?shù)劳獾钠渌\(yùn)輸?shù)栏挠熊墳闊o(wú)軌運(yùn)輸，對(duì)2450以下至2050最低段的礦床開(kāi)發(fā)采用無(wú)軌斜坡道開(kāi)拓法。就桂花礦床目前的狀況，實(shí)施優(yōu)化工作還不算晚，如果一旦運(yùn)輸?shù)蓝及惭b鐵道后，就失去了優(yōu)化優(yōu)選的意義，一定程度限制了采區(qū)采礦法的探討。

雖然目前桂花直苴分公司現(xiàn)在使用的運(yùn)輸?shù)纼?nèi)無(wú)軌運(yùn)輸方式還存在設(shè)備產(chǎn)生廢氣污染等這樣那樣的一些問(wèn)題，但這些問(wèn)題就一段時(shí)間內(nèi)可能是問(wèn)題，可就整個(gè)大層面而言，就將不再是問(wèn)題。社會(huì)隨著汽車制造技術(shù)的日臻完善，環(huán)保節(jié)能型的汽車普及已侍時(shí)日，為了將來(lái)的礦山開(kāi)發(fā)過(guò)程與社會(huì)設(shè)備技術(shù)進(jìn)步相適應(yīng)并匹配。個(gè)人計(jì)算分析對(duì)比認(rèn)為桂花礦床開(kāi)發(fā)選擇無(wú)軌斜坡道開(kāi)拓?zé)o疑是破解高效經(jīng)濟(jì)采礦的有效途徑。本文探討的采礦方法充分地尊重了歷史 (總結(jié)吸收桂花多年民采好經(jīng)驗(yàn))、照顧了現(xiàn)實(shí) (在現(xiàn)已形成有軌開(kāi)拓方式的中段及采區(qū)劃分不變，可有效利用每百米施工形成的聚礦上山作回風(fēng)工程等)、更加兼顧了未來(lái) (能與社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的工業(yè)機(jī)械化發(fā)展運(yùn)用相結(jié)合)。

總之，桂花礦床在今后幾十年的生存發(fā)展中，無(wú)軌運(yùn)輸方式的靈活性將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的展現(xiàn)和運(yùn)用。

［1］李朝棟．金屬礦床開(kāi)采 ［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1981．

［2］張富民．采礦方法設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987．

［3］《冶金礦山設(shè)計(jì)參考資料》編寫(xiě)組．冶金礦山設(shè)計(jì)參考資料［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1973．

Discussion on High Efficiency Mining Method of Diamond Ramp Mining Preparation in Guihua Deposit

GUO Run－nian
(Yunnan Chuxiong Mining Industry Co．，Ltd．，Chuxiong，Yunnan 657401，China)

The average thickness of Guihua deposit is 0.59 m，it is a gentle dip and extra－narrow ore body of 25°obliquity，due to special mining condition exists in this ore body，the ore mining were in a state of disorder mining．The problem should be solved in this paper is:how the trackless haulage plant in the sublevel of Zhiju branch company directly enter into the work surface of mining area，so as to improve the production efficiency and production benefit．

Guihua deposit;diamond ramp mining preparation;high efficiency mining method

TD85

A

1006－0308(2011)06－0008－05

2011－08－31

郭潤(rùn)年 (1965－)，男，云南大理人，采礦高級(jí)工程師。