鏟運機出礦的斗穿式底部結(jié)構(gòu)設(shè)計與運用

孟清文 譚宏雪

摘要：結(jié)合老廠礦區(qū)礦床開采技術(shù)條件和所選用的采礦方法， 通過對傳統(tǒng)鏟運機出礦的進路式底部結(jié)構(gòu)的使用中存在的問題進行分析， 提出了適合開采不穩(wěn)固圍巖礦體的鏟運機出礦斗穿式底部結(jié)構(gòu)。生產(chǎn)試驗研究表明：該結(jié)構(gòu)在一定的開采技術(shù)條件下所具有的一系列顯著優(yōu)點， 對實現(xiàn)安全、高效、高強度和低成本開采將提供重要保障。

Abstract： Combining the mining technical conditions of the old factory mining area and the mining methods selected， through analysis of the problems existing in the use of the access bottom structure of the traditional scraper， the scraper through-out bottom structure suitable for mining of unsuitable ore body is proposed. Production test research shows that the structure has a series of significant advantages under certain mining technology conditions， and provides important guarantees for achieving safe， efficient， high-strength and low-cost mining.

關(guān)鍵詞：采礦方法;底部結(jié)構(gòu);鏟運機

Key words： mining method;bottom structure;scraper

中圖分類號：TD422.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）17-0123-03

1 ?概述

底部結(jié)構(gòu)是采礦方法中重要組成部分，底部結(jié)構(gòu)一般是由受礦巷道、二次破碎巷道和放（出）礦巷道組成，用來接受崩落的礦石、進行二次破碎和將礦石放出裝入運輸水平如礦車中，其具有積礦、保護出礦作業(yè)等功能，是一個有底柱采場的“心臟地帶”，在有底部結(jié)構(gòu)的采礦方法中其掘進工程量約占采切工程總量的40-50%，回采期間的大部分工作都在底部結(jié)構(gòu)進行。底部結(jié)構(gòu)在很大程度上決定著采礦方法的生產(chǎn)能力、作業(yè)效率、礦石的損失與貧化指標及放礦工作的安全等。因此，在設(shè)計和生產(chǎn)中，正確選擇底部結(jié)構(gòu)十分重要。因而，選擇合理的底部結(jié)構(gòu)并對其進行優(yōu)化，對改善采礦技術(shù)經(jīng)濟指標和保證采礦生產(chǎn)安全等，都有重大而積極的影響。

作者所在區(qū)域礦體主要產(chǎn)于花崗巖與大理巖的接觸部，整體呈“大礦床、小礦體”分布，礦體賦存條件復雜，根據(jù)礦山多年開采經(jīng)驗，為適應礦體不同賦存特征、賦存條件、開采技術(shù)條件等因素，多年來主要選用有底柱分段空場采礦、有底柱切頂房柱法、有底柱分段崩落法等有底部結(jié)構(gòu)的采礦方法，占總出礦量的18.5%左右，由于電耙漏斗底部結(jié)構(gòu)所需設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、價格便宜、移動方便、維修和操作都較容易，雖有缺點和不足，但仍為主要采掘設(shè)備。所以，電耙漏斗底部結(jié)構(gòu)在區(qū)域內(nèi)應用相當廣泛的，2004年后，由于鏟運機出礦具備開采強度高、運搬距離長、作業(yè)范圍廣等優(yōu)點，大力推進高效采礦，自行采礦裝備大量更新，根據(jù)所選用的采礦方法，鏟運機出礦的進路式底部結(jié)構(gòu)同時被引進，得以實踐和運用，選用鏟運機出礦的有底柱分段空場法、有底柱切頂房柱法等進行開采。一定程度上實現(xiàn)礦山安全、高效、低成本開采。

2 ?進路式底部結(jié)構(gòu)實際運用中存在的問題

在開采賦存接觸帶上的某矽卡巖型硫化礦，根據(jù)礦體特征及開采技術(shù)條件，選用有底柱分段空場法開采，底部結(jié)構(gòu)布置在脈內(nèi)。在礦體開采過程中，底部結(jié)構(gòu)大部分布置于與花崗巖接觸部位的矽卡巖中，地質(zhì)條件較差，出礦進路及底部結(jié)構(gòu)采用金屬支架支護（密集欀），支護體由于地壓應力集中，易變形及垮塌，支護、維護成本高、工程量大、難度高，在鏟運機鏟裝作業(yè)時，易發(fā)生支護體破壞、倒塌現(xiàn)象、存在掩埋設(shè)備及人員等風險。底柱高度較高，對于中厚礦體的有底柱分段空場法來說，適用范圍較為局促，礦石損失率高。

在開采區(qū)域內(nèi)花崗巖內(nèi)蝕變帶錫銅多金屬、脈狀產(chǎn)出礦體時，選用環(huán)境再造階段空場連續(xù)采礦法開采。問題更為突出，由于其底部結(jié)構(gòu)布置于花崗巖中，該處花崗巖存在風化、半風化現(xiàn)象，遇水極易變形膨脹，三岔口暴露面積大，采用鋼筋砼對底部結(jié)構(gòu)進行整體支護，在回采作業(yè)時，受出礦鏟運機在鏟裝過程時機械碰撞及大塊處理等影響，底部結(jié)構(gòu)受損嚴重，給出礦設(shè)備及人員帶來極大的安全威脅，生產(chǎn)影響較大。（圖1-圖2）

3 ?斗穿式鏟運機出礦底部結(jié)構(gòu)設(shè)計

為滿足在保證巷道穩(wěn)定（能經(jīng)受落礦和二次爆破的沖擊及放礦時的地壓變化）、作業(yè)安全、需要的放礦能力條件下（適應采礦方法和放礦特點要求），盡量降低底柱高度，采準工作量小，施工方便，經(jīng)濟效果好的基本要求。針對現(xiàn)有鏟運機出礦的進路式底部結(jié)構(gòu)，取消裝礦進路，減少三岔口暴露面積，漏斗設(shè)置成類似電耙出礦的斗穿式漏斗結(jié)構(gòu)，根據(jù)選用的采礦方法和采切工程布置，出礦進路沿走向或垂直走向布置，受礦部分結(jié)構(gòu)形式漏斗式，單側(cè)或雙側(cè)交錯式布置，斗穿進深2.5m，間距為11m，斗頸高2.5m，漏斗喇叭口受礦坡面角為50°，底部結(jié)構(gòu)高度7.5m。（圖3）

為確保出礦進路內(nèi)人行、通風、設(shè)備安全，以及桃形礦柱的穩(wěn)固性和出礦效率，充分結(jié)合巷道規(guī)格、自然安息角、礦堆寬度、斗頸規(guī)格等。確定巷道的規(guī)格斗頸軸線與出礦進路巷道中心線距離，設(shè)計松散礦石的自然安息角為45°-55°，礦堆寬度巷道寬度的2/3，漏斗頸與漏斗斜面的交點應在電耙巷道頂板以上1.5-2.0m，斗頸規(guī)格為1.5×1.5m，巷道規(guī)格為3.0×3.0m，故巷道的規(guī)格斗頸軸線與出礦進路巷道中心線距離為1.25m。為保證斗穿施工過程中不出現(xiàn)“豁鼻”現(xiàn)象和增加底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，斗穿沿巷道底板抬高1m施工。

4 ?實際運用成果

在位于花崗巖與矽卡巖接觸部位，較為松散，且部分漏斗需布置于花崗巖內(nèi)的采場，常規(guī)進路式底部結(jié)構(gòu)支護量，底柱高度高，安全性差等無法滿足生產(chǎn)需求，為確保安全、高效回采上部礦石，根據(jù)所設(shè)計底部結(jié)構(gòu)，決定采用鏟運機出礦的斗穿式底部結(jié)構(gòu)進行試驗。（圖4）

實驗采場進行試驗后，優(yōu)勢明顯：①采切工程量小，對比進路式漏斗，其無需施工大量的裝礦進路，底部結(jié)構(gòu)高度低，實際工程量僅為進路式工程量的87%。②支護工程量大大縮減，根據(jù)不同的圍巖情況，對出礦主巷進行噴砼、金屬支架支護，斗穿斷面由于斷面小，無需支護，松散地段的斗穿施工僅需架設(shè)“抬門欀”，有利于巷道的維護。③生產(chǎn)能力大，對比電耙出礦，具有效率高、運搬距離長、靈活性好、方便集中二次破碎等優(yōu)點。④安全系數(shù)高，不存在暴露面積大的三岔口，采場底部總暴露面積僅為采場水平面積的21%，僅為進路式漏斗設(shè)計參考值40%的一半。

5 ?適用條件探討

后續(xù)通過在其他采場等實踐運用，該底部結(jié)構(gòu)能確保上部礦石在礦柱的保護下安全采出，通過不斷的試驗總結(jié)，雖優(yōu)勢明顯，但由于斗穿式漏斗的底部結(jié)構(gòu)在出礦進路內(nèi)礦堆寬度巷道寬度的2/3，鏟運機為前進式鏟裝，無法確保所有漏斗均打開進行放礦，故存在需要配礦及各漏斗均勻放礦的采礦方法、漏斗施工及放礦時管理不善時存在一定適用局限性。

6 ?結(jié)論

通過對傳統(tǒng)進路式底部結(jié)構(gòu)與電耙用的斗穿式底部結(jié)構(gòu)的實際生產(chǎn)情況中存在的問題分析，將電耙出礦的漏斗與鏟運機出礦結(jié)合，兼顧二者優(yōu)點，提出了適合老廠礦區(qū)圍巖中等穩(wěn)固以下，適用于鏟運機出礦的斗穿式底部結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)雖存在施工組織工作量略大、特殊采礦方法不適用等缺點，但具有采切工程量小、整體穩(wěn)定性好、支護工程量小，維護成本低，安全系數(shù)高、回采率高、作業(yè)安全等一系列顯著優(yōu)點，是一種切實可行的方案，有很好的經(jīng)濟效益和社會效益，對實現(xiàn)老廠礦區(qū)安全、高效、高強度和低成本開采，將提供重要保障，具有一定的推廣價值和借鑒意義。

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