分段鑿巖階段礦房法底部結(jié)構(gòu)的改良

楊 龍

（承德龍興礦業(yè)工程設(shè)計(jì)有限公司,河北 承德 067000）

0 引言

承德某鐵礦原來(lái)以開(kāi)采小礦脈居多，大部分采用平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法。目前該礦深部探明傾斜厚礦體，采用留礦方式回采厚礦體開(kāi)采時(shí)，出礦能力小，效率低。對(duì)于本礦山賦存于中等穩(wěn)固以上圍巖之中的傾斜厚礦體，常用的采礦方法有分段鑿巖分段出礦和分段鑿巖階段礦房法，上述方法傳統(tǒng)上多采用底部漏斗結(jié)構(gòu)出礦；但隨著近年無(wú)軌設(shè)備應(yīng)用的普及，如何改良底部結(jié)構(gòu)以利于鏟運(yùn)機(jī)出礦成為該礦思考的問(wèn)題。

1 承德某鐵礦采礦方法改良需求的原因

1.1 承德某鐵礦礦體賦存狀態(tài)

承德某鐵礦礦體賦存于太古界雙山子群茨榆山組角閃斜長(zhǎng)片麻巖中，礦石主要成分以磁鐵礦、石英為主，含少量長(zhǎng)石及角閃石、黑云母、綠泥石等。礦石呈細(xì)-中粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，條紋狀或細(xì)條帶狀構(gòu)造。礦石礦物成分主要為磁鐵礦，少量褐鐵礦和假象赤鐵礦；脈石礦物以石英為主，少量的斜長(zhǎng)石、綠泥石、角閃石、黑云母等。礦區(qū)內(nèi)磁鐵石英巖礦體圍巖均為角閃斜長(zhǎng)片麻巖。礦體與圍巖界限清晰，開(kāi)采時(shí)易于分離。礦體產(chǎn)狀：傾向NW，傾角80°～84°，厚度10m～25m。

1.2 采礦方法現(xiàn)狀

由于礦山淺部以小礦脈開(kāi)采居多，以前采用平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法。多年來(lái)，技術(shù)人員接觸的也是這種方法。留礦法要求必須留礦石于礦房?jī)?nèi)，以供作業(yè)人員鑿巖爆破，一般采用淺孔落礦。留礦法礦塊有效出礦時(shí)間受到限制。很明顯在厚礦體開(kāi)采時(shí)，這種方法的鑿巖和出礦效率低下，出礦能力小。目前，礦山考慮賦存礦體的優(yōu)越條件，力求擴(kuò)大生產(chǎn)能力，但擴(kuò)能的主要問(wèn)題是如何讓工人和技術(shù)人員從傳統(tǒng)的淺孔留礦工藝轉(zhuǎn)化為分段鑿巖階段礦房法工藝。礦山從提高出礦的效率出發(fā)，研究將淺孔改為中深孔，同時(shí)保留以往的平底出礦方式。

根據(jù)礦山實(shí)際情況和礦體賦存特征，本次向礦方推薦采用分段鑿巖階段礦房法，將該方法的底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，以適應(yīng)無(wú)軌設(shè)備的應(yīng)用。

2 分段鑿巖階段礦房法

2.1 傳統(tǒng)典型的采礦方式

分段鑿巖階段礦房法是將礦塊劃分成礦房和礦柱。本方法適用于礦石和圍巖均穩(wěn)固的急傾斜厚礦體，礦體的幾何形狀較規(guī)整，以防引起很大的礦石損失和貧化。目前階段高度多為50～60m，沿走向布置為20～50m，寬為礦體的水平厚度；垂直走向布置的礦房寬度為10～25m，長(zhǎng)度為礦體的厚度，間柱寬度10～15m，頂柱厚度為6～8m。底柱高度：當(dāng)用漏斗直接出礦時(shí)，一般為5～8m；用電耙漏斗結(jié)構(gòu)出礦時(shí)，為8～13m。

2.2 平底結(jié)構(gòu)的采礦方式

本次研究方案是在傳統(tǒng)礦塊結(jié)構(gòu)布置上，對(duì)底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行變更和改進(jìn)，其目的是適應(yīng)于鏟運(yùn)機(jī)出礦。將傳統(tǒng)的底部漏斗結(jié)構(gòu)改成平底結(jié)構(gòu)；礦塊底部不形成漏斗而形成平底塹溝，鏟運(yùn)機(jī)可直接出礦。

2.2.1 礦塊布置

傾斜中厚礦體（4～10m）開(kāi)采時(shí)，礦塊沿走向布置；厚礦體（10～25m）開(kāi)采時(shí)，礦塊垂直走向布置。

2.2.2 構(gòu)成要素

階段礦房法的礦塊結(jié)構(gòu)要素取決于礦巖的穩(wěn)固性，地壓大小和使用設(shè)備性能。階段高度為45m，沿走向布置長(zhǎng)為50m，寬為礦體的水平厚度，間柱寬度8m，頂柱厚度為5m。

2.2.3 采準(zhǔn)切割

（1）采切布置方式（圖1 礦房沿走向布置的分段鑿巖階段礦房法）。礦塊為垂直深孔落礦方式，階段運(yùn)輸巷布置于脈外，靠近礦體下盤(pán)掘進(jìn)運(yùn)輸平巷，每隔一定間距布置裝礦進(jìn)路，位于礦體中央位置每隔一定垂直距離布置分段鑿巖巷道。同時(shí)，底部掘進(jìn)切割巷道，以便形成“V”型受礦塹溝；礦房中央布置切割天井，以形成切割槽。

（2）采準(zhǔn)工作。采準(zhǔn)工作主要包括下盤(pán)運(yùn)輸平巷、裝礦進(jìn)路、分段鑿巖巷道、人行通風(fēng)天井。

1）下盤(pán)運(yùn)輸平巷。下盤(pán)運(yùn)輸平巷是無(wú)軌鏟運(yùn)機(jī)出礦的主要通道，根據(jù)2m3型號(hào)鏟運(yùn)機(jī)的基本外形尺寸，設(shè)計(jì)此平巷的斷面3.5×3.2m；同時(shí)，為保證鏟運(yùn)機(jī)有充足的裝礦空間，該平巷距礦體下邊界保持8m的距離。

2）裝礦進(jìn)路。裝礦進(jìn)路與下盤(pán)運(yùn)輸平巷斜交，交角50～55°，進(jìn)路間距10～12m，曲率半徑6～8m左右。

3）分段鑿巖巷道。分段鑿巖巷道布置在各分段水平的礦體中央位置，斷面尺寸2.8m×2.8m。

4）人行通風(fēng)天井。人行通風(fēng)天井沿礦體傾向布置在礦房?jī)蓚?cè)的間柱內(nèi)，連通中段的回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道及回風(fēng)主巷，供人員設(shè)備通行，構(gòu)成完整的回風(fēng)系統(tǒng)，斷面尺寸2.0m×2.0m。

（3）切割工作。礦塊沿走向布置時(shí)，切割工程包括切割槽及“V”型受礦塹溝的形成。先在礦房中央位置掘進(jìn)切割天井，在每個(gè)分段水平掘進(jìn)切槽平巷，于切割天井下側(cè)先開(kāi)切槽平巷，由切槽平巷圍繞切割天井開(kāi)環(huán)形進(jìn)路。

礦塊垂直走向布置時(shí)，采切方式類似，切割天井位于礦體上盤(pán)邊界。由于礦體太寬，底部無(wú)法形成塹溝而形成平底結(jié)構(gòu)。

2.2.4 回采

（1）回采順序。階段礦房法是逐個(gè)階段下向回采，沿走向均衡推進(jìn)。先采礦房，后采礦柱。

（2）深孔鑿巖與爆破。國(guó)內(nèi)大多使用YGZ90型鑿巖設(shè)備，鉆孔110～130mm，使用中深孔爆破。

（3）通風(fēng)。礦房回采時(shí)，應(yīng)保證分段鑿巖巷道與裝礦橫巷內(nèi)風(fēng)流暢通。新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸巷道、裝礦進(jìn)路及礦房一側(cè)的人行通風(fēng)天井進(jìn)入空區(qū)及分段鑿巖巷道內(nèi)，清洗采場(chǎng)后，污風(fēng)經(jīng)礦房另一側(cè)的人行通風(fēng)天井到達(dá)中段回風(fēng)巷。每次爆破后至少通風(fēng)40min后，人員方可進(jìn)行作業(yè)。

（4）出礦。崩落的礦石借助自重落入采場(chǎng)底部“V”型受礦塹溝，鏟運(yùn)機(jī)在裝礦進(jìn)路內(nèi)出礦。

2.3 采礦方法的安全技術(shù)對(duì)策措施

礦體開(kāi)采厚度＜8m，礦塊沿走向布置時(shí)，礦房底部為“V”型受礦塹溝，鏟運(yùn)機(jī)無(wú)需進(jìn)入采場(chǎng)，工人不會(huì)暴露于采空區(qū)以下作業(yè)。但當(dāng)?shù)V體厚度＞8m、礦塊垂直走向布置時(shí)（圖2 礦房垂直走向布置的分段鑿巖階段礦房法），底部形成平底結(jié)構(gòu)，礦房劃分3個(gè)10m高小分段崩礦，下部分段可適當(dāng)滯后上部分段，以掩護(hù)鏟運(yùn)機(jī)裝礦。當(dāng)回采寬度＞5m后，崩落礦石上方空區(qū)大，將部分礦石暫留在底部以形成至少5m的墊層， 鏟運(yùn)機(jī)在下部分段和墊層的掩護(hù)下作業(yè)。當(dāng)下部分段退采完畢時(shí)，礦石放空約1/2，此后需暫留礦石在空?qǐng)鰞?nèi)，鏟運(yùn)機(jī)在下盤(pán)進(jìn)路于礦房交界處鏟運(yùn)礦石。

在礦石回采后期，由于工人和司機(jī)不能暴露于空?qǐng)鱿伦鳂I(yè)，為可保證駕駛員的安全和礦石的回收率，暫留礦房底部的礦石需要借助遙控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場(chǎng)作業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)不少礦山已經(jīng)成功應(yīng)用遙控鏟運(yùn)機(jī)在空?qǐng)鱿伦鳂I(yè)，礦山可參考豐山銅礦和板廟子金英金礦的遙控鏟運(yùn)機(jī)采購(gòu)和應(yīng)用情況。

3 結(jié)論

本次采礦方法的改進(jìn)工藝位于底部結(jié)構(gòu)，改進(jìn)方式是依據(jù)以往礦山技術(shù)人員接觸的平底留礦方式和鏟運(yùn)機(jī)出礦的技術(shù)水平，對(duì)爆破方式進(jìn)行改進(jìn)，將爆破方式由淺孔改為中深孔。故，改良后的分段鑿巖階段礦房法為中深孔落礦和平底結(jié)構(gòu)出礦，企業(yè)只需新購(gòu)置YGZ90型鑿巖機(jī)和遙控鏟運(yùn)機(jī)，采用改良后的方法可提高鑿巖和出礦的效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，也為礦山今后擴(kuò)大生產(chǎn)能力提供支撐。

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