緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)探究

鄒志江

摘?要：本文主要對(duì)緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)進(jìn)行了研究，介紹了某工程概況，分析了該工程中采用的機(jī)械化采礦技術(shù)，包括采礦方法、采切工程以及回采工藝，并研究了設(shè)備選型和配置，以為相關(guān)工程科學(xué)選用機(jī)械化采礦技術(shù)提供一定參考。

關(guān)鍵詞：緩傾斜中厚礦體;機(jī)械化;采礦技術(shù)

一、前言

在我國(guó)礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，緩傾斜中厚礦體始終面臨較大技術(shù)難題，此種結(jié)構(gòu)礦產(chǎn)在開采期間相關(guān)工藝尚不成熟，容易在采礦期間出現(xiàn)多種風(fēng)險(xiǎn)和問題。相比于其他結(jié)構(gòu)的礦體，緩傾斜中厚礦體涉及到的安全隱患更大，在開采工藝不成熟情況下難以保證生產(chǎn)質(zhì)量和安全。為改善此現(xiàn)狀，有必要在緩傾斜中厚礦體開采過程中引入新工藝，尤其要關(guān)注應(yīng)用機(jī)械化采礦技術(shù)，以有效提升生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)質(zhì)量及安全。

二、工程概述

某礦產(chǎn)礦體順著走向共長(zhǎng)2710m，傾角是28°～31°，厚度在6.0～7.7m區(qū)間，平均6.8m。該礦山的礦體主要由條帶狀、致密塊狀磷塊巖所構(gòu)成，節(jié)理發(fā)育，P2O5的含量是28.16%，普氏系數(shù)在8.8～22.1區(qū)間，不具備良好的穩(wěn)固性。該礦山礦層底板屬于砂巖，相對(duì)穩(wěn)固，而頂板屬于白云巖，穩(wěn)固性中等。該礦山開采初期主要使用傳統(tǒng)開采方法，整體開采效率較低，且隨著生產(chǎn)規(guī)模以及礦體埋深的不斷增大，地質(zhì)條件更加惡劣，明顯增加了開采風(fēng)險(xiǎn)。所以，綜合考慮之后決定應(yīng)用機(jī)械化采礦技術(shù)。

三、采礦技術(shù)

1、采礦方法

結(jié)合該礦山各項(xiàng)技術(shù)條件，決定采用中深孔落礦嗣后充填采礦方法，適合用于在無軌設(shè)備當(dāng)中。在此采礦方法應(yīng)用中，中段和分段高度分別是55m、12m，整個(gè)采場(chǎng)共長(zhǎng)17m，后期可結(jié)合實(shí)際礦巖條件動(dòng)態(tài)調(diào)整采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。在回采期間，礦房開采在前，礦柱開采在后。對(duì)于礦房，主要選擇膠結(jié)充填，而充填礦柱則選擇非膠結(jié)充填。

2、采切工程

順著礦山走向方向，間隔距離保持在30m情況下采掘脈外出礦進(jìn)路;順著礦山垂向方向，間隔距離保持在10m情況下采掘脈外分段平巷。之后，緊鄰上盤采掘沿脈采準(zhǔn)巷道，并于和采場(chǎng)端部相距2.5m左右的位置采掘切割上山。使上分段巷道和切割上山相互貫通，由此保證采場(chǎng)具有優(yōu)良的通風(fēng)性。

3、回采工藝

在鑿巖爆破環(huán)節(jié)，鑿巖作業(yè)主要應(yīng)用鑿巖臺(tái)車，裝藥也應(yīng)用專門的裝藥臺(tái)車，選擇中深孔進(jìn)行爆破操作，此環(huán)節(jié)要結(jié)合實(shí)際情況合理設(shè)置炮孔布局參數(shù)。爆破選擇粒裝的銨油炸藥，以非電毫秒延期雷管、導(dǎo)爆索為起爆裝置，起爆形式選擇復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)于采場(chǎng)通風(fēng)，主要利用脈外出礦進(jìn)路向采場(chǎng)引入新鮮風(fēng)流，并通過切割上山向上分段的沿脈方向采準(zhǔn)巷道中排入污風(fēng)，在整個(gè)采場(chǎng)中形成全面貫通的風(fēng)流體系。

在礦石搬運(yùn)環(huán)節(jié)，主要通過鏟運(yùn)機(jī)將爆破所崩落礦石向溜礦井中運(yùn)輸，不過礦體底板會(huì)有部分殘留礦石。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該礦山的礦石安息角在35°左右，據(jù)此可結(jié)合礦體厚度以及采場(chǎng)高度，對(duì)底板所殘留的礦石量進(jìn)行計(jì)算[1]。因?yàn)橥诰驒C(jī)具有較強(qiáng)爬坡能力，所以在鏟出底板三角礦期間，可選用具有遠(yuǎn)程遙控功能的挖掘機(jī)，無需人員入場(chǎng)即可高效采收礦石，使礦石回收率明顯提升，并維護(hù)作業(yè)安全[2]。

完成出礦作業(yè)后，進(jìn)入到磷石膏充填環(huán)節(jié)。充填期間，首先結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行充填管道的假設(shè)，建立充填擋墻，隨后裝設(shè)排水管道，進(jìn)而充填磷石膏料漿，并針對(duì)充填體采取有效的養(yǎng)護(hù)措施。對(duì)于礦房，主要選擇膠結(jié)充填，充填體上部150cm部位強(qiáng)度是2.7MPa，則下部強(qiáng)度保持在1.0～1.1MPa區(qū)間。礦柱主要選擇非膠結(jié)充填，充填體上部150cm位置的強(qiáng)度也設(shè)置在2.5MPa，以確保鏟車能夠安全行走。

在采場(chǎng)支護(hù)施工中，聯(lián)合應(yīng)用金屬網(wǎng)支護(hù)和管縫式錨桿，對(duì)于部分破碎地段，則選用錨索支護(hù)方式，采場(chǎng)支護(hù)作業(yè)主要運(yùn)用了錨索臺(tái)車及錨桿臺(tái)車。

四、設(shè)備選型及配置

鑿巖施工中，主要配置電腦鑿巖臺(tái)車，屬于四輪驅(qū)動(dòng)，并配備有重型鉆臂、電腦控制鉆進(jìn)系統(tǒng)以及鷹式高臂座，還可結(jié)合實(shí)際情況選擇多種型號(hào)的大功率鑿巖機(jī)，以有效提升生產(chǎn)效率。鑿巖臺(tái)車設(shè)計(jì)中滲透了模塊化理念，所布局的檢修點(diǎn)比較合理，方便維護(hù)。此外，還應(yīng)用成熟度較高的總線分布系統(tǒng)技術(shù)，配置有照明系統(tǒng)、電纜卷筒、液壓驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)、增壓水泵、可調(diào)式控制面板、進(jìn)氣過濾系統(tǒng)、封閉駕駛室等，符合防落石沖擊要求。

裝藥環(huán)節(jié)配備的裝藥臺(tái)車主要?jiǎng)恿κ菈簹猓蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)化的找孔、吸藥以及送管，并可自由升降，便于放置起爆藥包，也方便堵塞操作。該臺(tái)車能夠?qū)崟r(shí)呈現(xiàn)出裝藥操作進(jìn)程，符合中深孔裝藥提出的技術(shù)要求，可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)操作中面臨的爆破效果失穩(wěn)、裝藥質(zhì)量偏低、裝藥效率不高、安全性不佳、作業(yè)環(huán)境惡劣、人工作業(yè)強(qiáng)度大等缺陷[3]。

此工程開采中還運(yùn)用遙控式挖掘機(jī)和柴油鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行礦石搬運(yùn)，其中，遙控式挖掘機(jī)可高效鏟出采場(chǎng)底板的三角礦，工作人員運(yùn)用發(fā)射器自由尋找最佳視覺位置，在保證安全的前提下遠(yuǎn)程操控挖掘機(jī)作業(yè)。運(yùn)用此設(shè)備，可有效解決采場(chǎng)作業(yè)視線不清、環(huán)境惡劣以及工藝要求特殊等問題。柴油鏟運(yùn)機(jī)擁有4.6m3的斗容，適合應(yīng)用在最小斷面為2.5m×3.5m且轉(zhuǎn)彎最小半徑是3.5m的裸體巷道中可順利運(yùn)行，可進(jìn)行物料鏟取作業(yè)，卸載部位的空間高度應(yīng)至少5m，且卸載高度最低不小于1.65m，同時(shí)最佳運(yùn)距要在250m以內(nèi)，若高于此運(yùn)距，鏟運(yùn)機(jī)工作效率會(huì)逐漸下降。

采場(chǎng)和巷道支護(hù)作業(yè)中，配置有錨索臺(tái)車和錨桿臺(tái)車。其中，錨索臺(tái)車可滿足25m以上的注漿錨索安裝要求，并可獨(dú)立進(jìn)行鉆孔、穿錨索以及注漿等作業(yè)。錨桿臺(tái)車包含了多種轉(zhuǎn)架裝置及標(biāo)準(zhǔn)型鑿巖鉆車，能夠安裝多種直徑的標(biāo)準(zhǔn)型錨桿，并可進(jìn)行鉆孔、錨桿安裝以及注漿等作業(yè)。

五、結(jié)束語

本文所介紹工程在開采過程中通過應(yīng)用機(jī)械化采礦技術(shù)，有效提升了掘進(jìn)作業(yè)的安全性，并獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都表現(xiàn)優(yōu)良。所以，在緩傾斜中厚礦體開采過程中引入機(jī)械化采礦技術(shù)，可有效保障作業(yè)安全，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升生產(chǎn)效率，降低礦石損失率，并有力推進(jìn)礦山智能化開采進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]王智峰，譚成杰.地下礦山緩傾斜中厚礦體采礦方法優(yōu)化研究[J].世界有色金屬，2020（10）：39-40.

[2]張莉鵬.金牛公司緩傾斜至傾斜中厚礦體無軌機(jī)械化采礦技術(shù)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2020，36（03）：53-55.

[3]林永峰.緩傾斜中厚礦體連續(xù)高效采礦方法研究[J].世界有色金屬，2020（17）：47-48+51.