緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)設(shè)計(jì)

杜振興　孟智奇

摘 要： 現(xiàn)在，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在高速地發(fā)展，所以會(huì)消耗大量的能源，能源的消耗與經(jīng)濟(jì)發(fā)展是密切相關(guān)的，我國(guó)在發(fā)展工業(yè)的過程中需要大量的煤炭、鋼鐵等資源作為支撐，我國(guó)礦山企業(yè)也都是經(jīng)歷的五、六十年的發(fā)展，我國(guó)的礦山資源也進(jìn)入了一個(gè)發(fā)展瓶頸期，在緩傾斜中厚礦體的開采是一個(gè)重要的問題，在開采的過程中還是存在一些問題，這些問題制約了礦產(chǎn)資源開采的效率，是我國(guó)進(jìn)行礦產(chǎn)開采的一個(gè)難題之一。緩傾斜中厚礦體運(yùn)用自動(dòng)化的機(jī)械進(jìn)行開采，能夠提高其效率，但是，同時(shí)也存在著技術(shù)上的問題。尤其是在使用房柱法的時(shí)候，在對(duì)漏斗的底層進(jìn)行分析時(shí)要重點(diǎn)考慮，才能夠?qū)崿F(xiàn)礦產(chǎn)的高質(zhì)量開采。分段空?qǐng)鲩_采加上廢料充填的工藝流程將發(fā)揮采掘效率，保證采掘的巷道的安全，提高一線工人的工作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：緩傾斜中厚礦體；開采技術(shù)；工藝流程

在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中，全球能源持續(xù)緊張，能源危機(jī)愈演愈烈，礦山資源作為主要的能源之一。雖然我國(guó)具有豐富的礦山資源，但是由于技術(shù)能力不高，在一定程度上制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，越來越多的礦山的采掘越發(fā)困難，越來越復(fù)雜，越來越深層，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，突破礦山采掘的瓶頸，緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦已成為礦山企業(yè)突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。緩傾斜中厚礦體結(jié)構(gòu)的采掘目前是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的難題，國(guó)內(nèi)外的專家也開展深入的研究，提出很多挖掘工藝和流程，同時(shí)開發(fā)了一系列的礦山機(jī)械設(shè)備，但是就一些具體環(huán)節(jié)，還存在著很多問題有待解決。

1 礦山開采的現(xiàn)實(shí)情況及存在問題

我國(guó)錳礦山資源不是很足，嚴(yán)重制約中國(guó)錳合金的生產(chǎn)，中國(guó)錳礦儲(chǔ)存量為1.22億噸，低于南非、克蘭、加蓬，是全球第四。到現(xiàn)在為止，我國(guó)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了錳礦有幾百處，錳礦的含量還是比較豐富的，但是，其他的金屬礦產(chǎn)資源卻是不足的，而且其質(zhì)量也是比較低下的，我國(guó)的礦產(chǎn)資源只占資源總數(shù)的20%左右，而且，各類礦山的結(jié)構(gòu)也是不一樣的，這就導(dǎo)致了礦產(chǎn)資源的分布找不到規(guī)律，這給礦產(chǎn)資源的開采帶來了更大的難度。在我國(guó)的廣西和湖南地區(qū)，礦產(chǎn)資源比較豐富，分別占我國(guó)資源總量的30%和20%。但是，這些地區(qū)的地勢(shì)比較險(xiǎn)要，而且礦產(chǎn)的分布沒有規(guī)律，金屬礦山開采具有十分錯(cuò)綜復(fù)雜的工藝流程，是一個(gè)集地質(zhì)、勘探、通風(fēng)、井下運(yùn)輸、巷道安全、排水等十幾項(xiàng)技術(shù)的系統(tǒng)工程，其還有地下作業(yè)的不確定性和危險(xiǎn)性。

現(xiàn)在，在對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采的過程中，其難點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面，一個(gè)是在礦產(chǎn)開采的過程中容易出現(xiàn)安全問題，還有一個(gè)就是礦產(chǎn)資源開采時(shí)會(huì)受到環(huán)境因素的影響。談到安全，必須聯(lián)系生產(chǎn)和效益，一味的追求安全，生產(chǎn)停滯，效益低下，企業(yè)沒有利潤(rùn)；一味的追求生產(chǎn)和效益，不管一線工人的生命安全，礦井是要出事故，造成人死井塌問題的，只有保證一線工人生命安全的企業(yè)，才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化。目前。崩塌、礦震、瓦斯突出等的問題都礦山企業(yè)的安全隱患。

在對(duì)礦產(chǎn)資源開采的環(huán)境因素進(jìn)行分析的過程中，這個(gè)問題是十分必要的，其與礦產(chǎn)開采的可持續(xù)性是密切相關(guān)的，在對(duì)礦山進(jìn)行開采的過程中，會(huì)到當(dāng)?shù)氐耐寥馈⒋髿獾仍斐刹涣嫉挠绊?，?dǎo)致當(dāng)?shù)厮Y源的污染，礦山企業(yè)附近農(nóng)田里種出的莊稼沒人敢吃，附近的村民病死率遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。地面坍塌、水土流失，霧霾，水體污染，耕地減少，對(duì)人民生活和農(nóng)業(yè)、其他工業(yè)造成了嚴(yán)重的危害，如此發(fā)展，必將走上西方國(guó)家的環(huán)境污染的怪圈。緩傾斜中厚礦體是一種極為復(fù)雜和特殊的礦山結(jié)構(gòu)，該種礦山結(jié)構(gòu)的開采也是存在安全和環(huán)境兩個(gè)方面的問題，需要有關(guān)技術(shù)支持。下面就此項(xiàng)技術(shù)研究開展淺析。

2 緩傾斜中厚礦體概念、主要開采技術(shù)及存在問題

緩傾斜的中厚礦體主要指的是傾斜角度比較小，一般控制在25度左右，礦層的厚度不是很大，一般在10米左右，類似的礦體結(jié)構(gòu)都可以稱為緩傾斜中厚礦體。到目前為止，該種礦體結(jié)構(gòu)傷透礦山企業(yè)及專家的腦筋，被認(rèn)為是最難挖掘的礦體結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵摲N礦體傾角只有25度左右，沒有坡度，對(duì)于現(xiàn)行的開采礦石自行滾落機(jī)械刮板運(yùn)輸不相適應(yīng)，必須采用其他機(jī)械搬運(yùn)或人力搬運(yùn)，目前的礦山企業(yè)采礦工作，大多集中在海拔高的礦層，該種礦體結(jié)構(gòu)造成采場(chǎng)管理困難，頂板工作復(fù)雜。

通過對(duì)現(xiàn)在的緩傾斜中厚礦體的開采技術(shù)分析，一般都是采用房柱法和分段空?qǐng)霾傻V的方法，這兩種方法在礦產(chǎn)的開采中是比較常見的，也是比較傳統(tǒng)的方法。很多國(guó)外的礦山開采都在使用這兩項(xiàng)技術(shù)，在緩傾斜中厚礦體開采的過程中，首先要分體礦體的結(jié)構(gòu)，然后運(yùn)用無軌采礦設(shè)備。在使用房柱法的過程中，首先要做的是提高房柱法的應(yīng)用領(lǐng)域，按照礦山的走向，逐漸向礦山的對(duì)角傾向推進(jìn)，然后實(shí)現(xiàn)下臺(tái)階的推進(jìn)，也可以運(yùn)用斜交走向的方法，從而能夠擴(kuò)大房柱法在使用中的領(lǐng)域。在使用分段空?qǐng)龇ǖ倪^程中，可以采用下盤脈外采和底盤漏斗分段空?qǐng)龇ńY(jié)合的方法，而且，也可以借助先進(jìn)的礦山開采設(shè)備，不斷更新設(shè)備，使設(shè)備升級(jí)，使礦山開采的效率逐步提高，減少礦山開采過程中的工作量，在礦山開采之前，也可以采用技術(shù)勘測(cè)的方法，從而能夠找準(zhǔn)礦產(chǎn)的位置?，F(xiàn)在，經(jīng)常使用的方法有水平開采的方法，借助無軌礦山機(jī)械的配合，從而能夠克服緩傾斜礦產(chǎn)開采過程中具有傾斜角的問題。

房柱法的問題在于礦石損失率高，周圍巖石容易塌落，降低巖石的穩(wěn)固性，一線作業(yè)工人的安全保障受到極大威脅，采掘一線的機(jī)電設(shè)備存在很大的安全隱患，進(jìn)一步加大采掘工藝的復(fù)雜性，大幅提高采掘的成本，不利于礦山企業(yè)減能增效。底盤漏斗分段空?qǐng)霾傻V法的不足之處在于采掘工作量高，增加了一線工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)設(shè)備的損耗，鑿巖分層爆破難度加大，在給操作者提出更高的技術(shù)要求的同時(shí)，進(jìn)一步加大了一線作業(yè)者的安全威脅，金屬礦石的出礦效率有所降低。由此可見，開采技術(shù)還存在很多亟待解決的問題。

3 緩傾斜中厚礦體開采工藝流程

通過對(duì)比多個(gè)企業(yè)的設(shè)計(jì)方案和工藝流程，經(jīng)過不斷的分析研究，形成筆者認(rèn)為確實(shí)可行的緩傾斜中厚礦體開采工藝流程：首先，選取適合的無軌礦山機(jī)電設(shè)備（有鑿巖臺(tái)車和鏟運(yùn)機(jī)等設(shè)備）保障上行水平分層填充法的效能，型號(hào)為Boom281全液壓鑿巖臺(tái)車、DCY—1.5的鏟運(yùn)機(jī)即可滿足要求；其次，采場(chǎng)垂直礦體走向布置，礦體水平厚度等于采場(chǎng)長(zhǎng)度。再者，可以運(yùn)用脈外布置的方法，這種方法能夠結(jié)合下盤布置的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)兩條礦山的水平方向的聯(lián)系，更加有利于維護(hù)設(shè)備安全，降低礦石的損失率，出礦距離有效縮減，最大程度的發(fā)揮無軌設(shè)備的性能和優(yōu)勢(shì)，每相隔5個(gè)采場(chǎng)就設(shè)計(jì)一個(gè)巷道，這樣就能夠在礦山之間建立一個(gè)聯(lián)通的道路，建立起一個(gè)完善的運(yùn)輸系統(tǒng)，方便礦產(chǎn)開采后及時(shí)運(yùn)輸。最后，按照根據(jù)鑿巖的特點(diǎn)，能夠分析采場(chǎng)的高度，然后設(shè)計(jì)托底層的高度，確保礦產(chǎn)開采的安全性。

房柱法中，流程1，采用一定質(zhì)量比混合料填充礦柱，最底層和各分層灰沙比的混合料，以提高下個(gè)環(huán)節(jié)采場(chǎng)回采的安全系數(shù)。減少出礦時(shí)鏟運(yùn)機(jī)對(duì)巷道的破壞；流程2，非膠結(jié)充填廢石或江砂填充礦房，最底層和各分層灰沙比的混合料，崩落礦石和非膠結(jié)料之間的隔離層，以防再次損失。

如果緩傾斜中厚礦體的層次比較多，不利于開采，那么，就可以分析各個(gè)層次之間的制約關(guān)系，然后按照順序進(jìn)行逐一的開采。當(dāng)兩層礦體之間的距離小于7m時(shí)，礦體可能不是穩(wěn)定的，在回采過程中，可采用調(diào)整開采順序，回避對(duì)礦體不穩(wěn)定的影響。簡(jiǎn)單來說，就是將先采上層再采下層的順序改為先采下層，采空區(qū)填充后，再采上層的順序。另外，要堅(jiān)持使無軌采掘設(shè)備始終保持水平作業(yè)環(huán)境，堅(jiān)持利用深孔全液壓鑿巖臺(tái)車優(yōu)良的性能平面布置采準(zhǔn)切割工程，從而提高無軌采掘設(shè)備的效率。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在能源危機(jī)愈演愈烈的當(dāng)今社會(huì)，礦山資源也愈發(fā)短缺，為實(shí)現(xiàn)礦山資源的可持續(xù)發(fā)展，突破金屬礦場(chǎng)開采瓶頸，穩(wěn)定礦石產(chǎn)量，緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)的有關(guān)問題是礦山企業(yè)目前必須研究的課題，以后將越來越受到人們的關(guān)注，將進(jìn)一步緩解金屬礦石資源緊張的局面，有效釋放可采礦石資源。在生產(chǎn)過程中，那些緩傾角、層較厚的礦體結(jié)構(gòu)十分常見，各個(gè)礦山企業(yè)都結(jié)合各自生產(chǎn)實(shí)際的較為成熟的工藝路線及配套機(jī)電設(shè)備，筆者查閱的大量的技術(shù)資料和文獻(xiàn)，進(jìn)一步綜合分析企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的路線圖，整合相關(guān)的技術(shù)資料。淺析了緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)目前常用的兩種方法及亟待解決的問題，并結(jié)合工作實(shí)際，簡(jiǎn)述了緩傾斜中厚礦體開采工藝流程有關(guān)要點(diǎn)，從而為相關(guān)具體難題攻克，提供科學(xué)實(shí)用的技術(shù)參考。

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