無軌設備在某鈾礦緩傾斜礦體開采中的應用研究

李尚英，劉 剛，陳國軍，楊春柳，李兆鵬

(中核北方鈾業有限公司， 遼寧葫蘆島市 125105)

無軌設備在某鈾礦緩傾斜礦體開采中的應用研究

李尚英，劉 剛，陳國軍，楊春柳，李兆鵬

(中核北方鈾業有限公司， 遼寧葫蘆島市 125105)

針對某鈾礦Ⅱ1礦體空間賦存形態復雜、下部緩傾斜礦體的現狀，提出全面法和房柱法相結合的設計思路，采用無軌設備開采，并在4#采場進行了試驗。試驗表明，在緩傾斜－水平礦體中應用無軌設備開采，可安全、高效地回收資源，顯著提高產能。

緩傾斜礦體;全面法;房柱法;無軌開采

1 簡 介

某鈾礦Ⅱ1礦體走向NNE，傾向NW，其空間賦存形態復雜，上部傾斜角度大(45°～55°)、下部傾斜角度急劇減小(5°～15°)，現準備開采下部礦體。設計范圍內礦體厚度4～7 m，f=10～13，礦化較連續，礦塊和圍巖穩固，按照設計，采用房柱法開采下部礦體。雖然房柱法技術的應用已經相當成熟[1～4]，但其在應用中仍存在兩方面的問題:一是隨著采礦作業的進行，采空區頂板暴露面積逐漸擴大，頂板越來越不穩固，需要的護頂工作量大;二是由于礦體傾角緩[5，6]，采場內崩落的礦石無法實現重力運搬，人工鑿巖和電耙絞車出礦，相比無軌設備開采，勞動生產率低，勞動強度大，難以滿足生產能力的要求。鑒于房柱法在開采中存在的問題，以及該礦山無軌開采技術應用的日臻成熟，提出全面法和房柱法相結合的設計思路，采用無軌設備進行開采試驗。通過實踐，著重研究以下兩方面內容:

(1)全面法和房柱法相結合的采礦方法及其產能;

(2)掌握無軌設備在緩傾斜－水平礦體開采中的應用。

2 采礦方法選擇

通過對開采技術條件的分析，認為較適合的采礦方法有全面法和房柱法。

2.1 采礦方法及設計參數

全面法是在各中段把礦體劃分為多個礦塊進行回采，在采場中留規則或不規則的礦柱，或不劃分礦塊，連續回采，在采場內留不規則礦柱。當頂板不穩固時，也可把礦塊沿走向劃分成分間進行回采，需留設頂柱和底柱。

房柱法是將礦體劃分若干個礦房和礦柱，先采礦房，礦柱視頂板穩固情況和礦石品位來決定是否回采，不留頂柱和底柱。

結合這兩種采礦方法的優缺點(見表1)和礦體的賦存情況、礦巖穩固性，提出一種具有全面法和房柱法優點相結合的安全高效的采礦方法:全面房柱法(無軌回采)。該方法是在房柱法的基礎上結合全面法的結構參數、采準和回采工藝的特點，采用斜坡道將礦體分為多個采場，以斜坡道為切割空間進行回采，采用無軌設備鑿巖和出礦，在采場中根據頂板的穩固情況，留一些不規則礦柱來保證安全的一種采礦方法。

表1 房柱法和全面法優缺點比較

全面房柱法方案如圖1所示。采場走向長度50 m;長度為礦體的傾斜長度;采場高度即為礦體厚度。礦體傾角平緩，因此沿礦體傾斜方向劃分礦房和礦柱。礦房跨度15 m;礦柱采用兩種方法留設，一是利用礦體內的夾石作為礦柱支撐頂板;二是利用品位較低的礦體以2 m×4 m的規格留設，礦柱間距為10 m。

采準時，斜坡道可充當無軌設備運行巷道，而采準工作完成時，又可充當爆破自由面。溜礦井布置在斜坡道處，通過下部溜礦井聯絡道與下階段穿脈相連通，形成完整的出礦系統。斜坡道與溜礦井布置在脈內，在形成過程中采下的礦石可直接出窿，既提高了生產效率，又降低了成本。采準工程主要有脈內斜坡道、切割平巷、脈內溜井和礦井聯絡道等。

圖1 全面房柱采礦法

(1)鑿巖爆破。在施工脈內斜坡道和切割平巷時，采用鑿巖臺車和人工鑿巖相結合鑿巖;采用巖石粉狀乳化炸藥，電雷管起爆。

(2)采場通風。每次爆破后，采用機械式通風。新鮮風流從下水平經穿脈進入采場斜坡道，再由斜坡道進入采場工作面，從上部或側邊的回風巷道經上水平回風斜井排至地表。

(3)采場出礦。用鏟運機出礦，礦石經采場溜礦井經中段主巷、豎井運至地表。

(4)礦柱回收。對回采過程中留設的高品位礦石礦柱進行回收時，采用單體液壓支柱或澆筑人工混凝土支柱來代替礦柱支撐采場頂板，降低礦石的損失率。回采結束后，將支柱撤出，液壓支柱可循環使用。

(5)采空區處理。由于礦體較緩，礦體回采后采空區暴露面積非常大，有必要對采空區進行處理。處理方法有多種，如嗣后一次充填，或者砌筑人工礦柱并對剩余采空區局部回填，或者對頂板進行爆破，利用崩落的巖石充填采空區。

2.2 主要技術經濟指標對比

經過開采試驗，將所得的技術經濟指標進行整理。技術經濟指標分析比較表明，全面房柱法無軌開采在采準比、采場生產能力上具有較大的優勢，勞動生產率有較大提高，生產成本明顯降低。全面房柱法和普通房柱法的主要技術經濟指標見表2。

表2 兩種采礦方法主要技術經濟指標對比

3 綜合評述

3.1 主要結論

通過采礦試驗，總結得出以下幾點結論。

(1)應用全面法和房柱法相結合開采，兩者的優點都能體現出來，弊端也可以克服，只要管理得當，勞動生產率、安全性、損失貧化率、成本等經濟技術指標都能得到很好的控制，經濟效益可觀，特別是解決了緩傾斜－水平礦體的開采技術問題。

(2)幾乎所有的采準工程都布置在脈內，廢石掘進量降到了最低，可顯著降低采場的采切比，大大降低了采礦成本。

(3)本次試驗表明，無軌設備開采，采用先進的鑿巖臺車鑿巖、鏟運機出礦，單個礦塊生產能力遠大于其他設備開采能力，采場的日生產能力從70～120 t提高到400 t以上。

(4)無軌設備具有機動靈活、勞動效率高、作業安全等優點，合理地布置采準切割工程，為無軌采掘設備創造較為水平的作業環境，可發揮鑿巖臺車的優勢，充分發揮無軌采掘設備的效率。

3.2 存在的不足

(1)貧化率的控制。在回采4#采場過程中發現，實際地質狀況與報告有較大出入，礦體礦化不均勻，夾石很多，回采過程中必然要隨礦石一起崩落，導致工作量加大，增加采礦成本和管理難度，同時導致貧化率增大，為解決這一問題需加大物探工作，增大跟班密度。

(2)礦柱的合理布置。在采場作業過程中會形成較大的采空區，而采場頂板層狀沉積構造存在塌落的危險，所以礦柱的設置應合理，但又不能影響無軌設備的安全正常運行。

(3)采場通風的優化。由于采場機械化設備較多，產生的油煙污染需要及時排除，這對通風的要求較高，需要對目前的通風進一步優化。

(4)全面法結合房柱法采用無軌設備開采，在該礦山應用尚屬首次，對于其在開采中產生的其他問題，尚需要長期觀察總結。

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[2] 齊慶浩，周 俊.緩傾斜薄礦體探礦的生產實踐[J].現代礦業，2010，(5):87 －88.

[3] 郭金峰，王漢生.南非Tweefontein鉻礦緩傾斜薄礦體開采技術實踐與評述[J].金屬礦山，2010，4:18 －21.

[4] 胡際平.現代地下礦山采礦方法典型實例(六)－分段房柱采礦法[J].國外金屬礦山，1990，7:49 －51.

[5] 肖 宏，劉文劍，劉玉紅.黃金洞金礦采礦方法的優選[J].采礦技術，2009，8(5):5 －6.

[6] 蘇 丹，陳 健，張春鵬，等.緩傾斜薄礦脈混合開采工程實踐[J].采礦技術，2010，10(1):5 －7.

2011－02－28)

李尚英(1956－)，男，秦皇島市人，高級工程師，主要研究領域為采礦技術，Email:ycl858630@yeah.net。