淺談有底柱崩落采礦法在我礦的應(yīng)用

PAGEPAGE9淺談有底柱崩落采礦法在我礦的應(yīng)用郭賀龍有底柱崩落采礦法，是一高效率的能適用各種不同地質(zhì)條件的采礦方法，在礦業(yè)公司北洛峽礦區(qū)采用多年，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，采礦成本逐年下降，勞動生產(chǎn)率逐年提高，為公司開采技術(shù)水平的提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，拓寬了今后發(fā)展的道路。北洛峽礦場，年采礦石量25萬噸左右，以磁鐵礦為主要礦產(chǎn)品。本礦區(qū)位于太行山構(gòu)造帶中段偏南部位。全礦區(qū)廣泛分布下古生代中奧陶紀(jì)馬家溝灰?guī)r為主要成礦圍巖。礦區(qū)屬接觸交代礦床，礦體主要產(chǎn)于接觸帶上，部分產(chǎn)于外接觸帶中，成群分布受接觸產(chǎn)狀和圍巖構(gòu)造形態(tài)的控制，礦體分布不規(guī)整。礦體的上下盤圍巖受地表分化和接觸帶影響不穩(wěn)固。在首期工程的前期采礦中，曾普遍采用了無底柱崩落采礦法、小分段采礦法等方法，分段高度20—40米不等，底柱高度7米，一般沿走向布置采準(zhǔn)工程。采用漏斗放礦與電耙巷出礦的底部結(jié)構(gòu)與上向扇形中深孔落礦方案。電耙內(nèi)雙側(cè)對稱或單側(cè)式布置漏斗，間距5—5.5米，電耙巷混凝土澆注支護(hù)。切割巷垂直分段落礦巷布置，一般做臨時(shí)支護(hù)，擴(kuò)漏工作在分段落礦前進(jìn)行，落礦分段微差爆破完成。生產(chǎn)實(shí)踐證明，采礦方法的結(jié)構(gòu)工藝與礦巖穩(wěn)固性間適應(yīng)性不佳。經(jīng)混凝土支護(hù)后還不能夠保證其采礦期間的穩(wěn)固性；切割巷起爆時(shí)電耙巷在其部位的垮塌嚴(yán)重而影響分段落礦質(zhì)量及擴(kuò)漏炮孔施工要求技術(shù)性強(qiáng)等問題比較突出，采礦方法的實(shí)際應(yīng)用效果不理想，其礦石的損失與貧化一直不達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)。成為一段時(shí)間束縛生產(chǎn)發(fā)展的主要障礙。為尋求能夠適應(yīng)本礦區(qū)開采技術(shù)特性的采礦方法，從一九八二年起，開始試用有底柱塹溝式分段崩落連續(xù)采礦法，經(jīng)過幾十年來的實(shí)踐、總結(jié)、提高，取得了較為理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。礦塊的損失率由原來的35—40%減少到25—30%；貧化率由原來的20—30%減少到20%，為國家增收礦石30余萬噸，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益2550余萬元。其南1490米水平北1#采場就是一典型實(shí)例：礦體地質(zhì)概況：礦體南起23線北到223線，產(chǎn)出標(biāo)高：1505米水平至1525米水平，垂直高度20米，南北走向、走高長50米。平均水平厚度17米，局部最大厚度達(dá)22米，傾向西東，傾角80—85o，局部近于90o。礦石容重3.8T/m3,松散系數(shù)1.6，f=8—10，礦石層理節(jié)理發(fā)育，中等穩(wěn)固，上下盤均為閃長巖，f=8—10，地表為山區(qū)地貌，允許陷落，礦石品位32.90%。有底柱塹溝式分段崩落采礦法的應(yīng)用1、采礦方法特點(diǎn)底部采用塹溝受礦電耙耙礦的結(jié)構(gòu)形式，垂直于塹溝開切自由面型式，垂直扇形中深孔落礦，分段落礦形式“V”形塹溝形式。2、采礦方法結(jié)構(gòu)工藝采準(zhǔn)切割工程布置形式及主要參數(shù)如圖1所示。礦塊長度50米，中段高度20米，分段高度10米，根據(jù)礦體厚度，采準(zhǔn)切割工程沿走向布置，雙側(cè)交錯(cuò)布置塹溝漏斗，間距6米。切割橫穿垂直于塹溝落礦巷，其1507.5米水平切割巷中央和兩端布置切割天井，圖1采準(zhǔn)切割工程布置形式示意圖1515米水平切割巷兩端布置切割天井，切割橫穿穿越電耙道頂部。雖然塹溝切割工藝簡單、效率高，又易于保證施工質(zhì)量。但是，通過生產(chǎn)實(shí)踐證明，塹溝結(jié)構(gòu)對底柱切割的比較厲害，使底柱的穩(wěn)固性下降，影響設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的完成。針對上述情況，加大了底板距電耙道毛斷面頂板的距離，由4米增至4.5米，為保證落礦期間電耙道有足夠的穩(wěn)固性起到了一定的作用。塹溝落礦平巷與切割橫穿間的結(jié)構(gòu)形式采用不同水平布置。底部結(jié)構(gòu)支護(hù)：根據(jù)地質(zhì)資料提供的礦巖穩(wěn)固程度及礦巖的接觸情況，設(shè)計(jì)時(shí)對采準(zhǔn)工程的主要采準(zhǔn)巷道的支護(hù)選用200#以上混凝土進(jìn)行整體支護(hù)，輔助采準(zhǔn)、切割工程采用臨時(shí)性支護(hù)。采切工程施工完畢后，只在溜礦井上口部電耙巷出現(xiàn)了局部冒頂、片幫現(xiàn)象，根據(jù)當(dāng)時(shí)情況采用了密集木支護(hù)，實(shí)際應(yīng)用效果也較理想，在礦房落礦期間未出現(xiàn)冒頂、片幫、塌落等現(xiàn)象。切割立槽工作：切割立槽是為回采落礦開創(chuàng)自由面，形成必要的補(bǔ)償空間，滿足崩落礦石碎脹要求。本采場切割立槽布置在223線礦體的厚大部位，分兩個(gè)中段，使用上向扇形中深孔形成。礦石回采工作：礦石回采使用中深孔崩礦。深孔崩落礦設(shè)備使用YG—80型鑿巖機(jī)，并配FJY—24型園盤式鑿巖臺架?；夭晒ぷ髦饕上铝蟹矫娼M成：a、落礦：采用上向扇形中深孔限制空間微差擠壓爆破落礦。在1505斜塹溝和1515米水平鑿巖平巷鉆鑿上向扇形中深孔，兩條平行塹溝巷道的中深孔與上部鑿巖巷道相應(yīng)的深孔同時(shí)爆破，使塹溝鉆鑿的上向中深孔一次或逐次形成“V”型塹溝（如圖2所示）塹溝中深孔的爆破參數(shù)基本與回采落礦參數(shù)相同，但是，由于垂直“V”型面夾制性大，兩側(cè)中深孔采用適當(dāng)加密辦法，采用孔底距小于抵抗線。為了提高礦石的回收率，在布置扇形中孔時(shí)，靠電耙巷的一側(cè)應(yīng)控制在10—20o孔角。電耙道頂部桃形礦柱由爆破后形成，其大小取決于兩側(cè)塹溝的電耙巷側(cè)的邊孔角度數(shù)，其角度數(shù)的設(shè)置，應(yīng)保證電耙巷道在礦石落礦期間有足夠的穩(wěn)固程度，但最小不得小于45o。各孔的設(shè)置，還應(yīng)考慮盡量降低崩礦邊界。圖2塹溝結(jié)構(gòu)及其開切方法投影示意圖1—電耙道；2—塹溝放礦口；3—塹溝巷道；4—炮孔；5—三角礦柱；6—坡面角。為了減輕電耙道上方扇形邊孔爆破時(shí)對電耙道穩(wěn)固性的影響，在中深孔設(shè)計(jì)時(shí)，對電耙道上方各排炮孔增設(shè)一個(gè)與邊孔間參數(shù)的“措施孔”，如圖3所示，此孔爆破時(shí)不裝藥，只作為后排邊孔爆破時(shí)的“近距自由面”起預(yù)裂泄壓作用。炮孔布置采用上向扇形中深孔（如圖3），鑿巖設(shè)備同切割工作，鉆頭直徑60mm，炮孔的最小抵抗線（W）即炮孔的排間距中深孔落礦的一個(gè)重要參數(shù)，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，它的選取主要考慮以下因素：1、礦巖的堅(jiān)固性：屬中等穩(wěn)固；2、采用鑿巖設(shè)備的孔徑：d=60mm；3、炸藥類型：2#巖石炸藥，主要考慮炸藥威力。根據(jù)以上因素，利用巖石性質(zhì)來確定w/d的比值，從而求出w值。取w=27d≈1.6米式中：w——最小抵抗線，也就是炮孔排間距（米）圖3中孔設(shè)置示意圖d——鉆頭直徑（毫米）a—孔底距b—措施孔孔底距a（如圖3所示）的選?。豪盟c最小抵抗線的比例關(guān)系計(jì)算：a=mw=1×1.6=1.6(m)式中：m——中深孔密集系數(shù)，一般取0.8—1.2ma——扇形中深孔孔底距（m）落礦采用組合式非電導(dǎo)爆系統(tǒng)，毫秒微差順序爆破。在爆破技術(shù)上，成功地應(yīng)用了擠壓爆破技術(shù)，采用擠壓相鄰分段的松散介質(zhì)。以獲得補(bǔ)償空間開掘小補(bǔ)償空間進(jìn)行爆破，使崩落礦石的松散系數(shù)控制在1.1—1.2之內(nèi)。由于補(bǔ)償空間小，崩落礦石不能達(dá)到碎脹要求，在爆破過程中礦石在擠壓狀態(tài)下進(jìn)行二次破碎。改善了崩礦量，從而也提高礦塊的生產(chǎn)能力。6、礦石運(yùn)搬：放礦管理：分段崩落采礦法，是在覆巖下放礦，崩落礦石至少有一個(gè)廢石接觸面，這些廢石的混入、摻合，是放礦時(shí)損失貧化的主要來源。放礦時(shí)，為減少礦石的損失、貧化，增加出礦能力，對電耙巷各漏斗間采取不等量均勻放礦，使廢石與礦石的接觸帶均勻下降，從而對改善本采礦方法的放礦指標(biāo)起到了積極作用。為了控制均勻放礦，在生產(chǎn)當(dāng)中還制定了放礦圖表來指導(dǎo)均勻放礦。在這些圖表中，根據(jù)地質(zhì)部門提供的礦體賦存情況，計(jì)算出了每個(gè)漏斗承擔(dān)的礦量，制定出每個(gè)漏斗的放礦順序及放礦量，并在工作中嚴(yán)肅認(rèn)真執(zhí)行，取得了良好的效果，使礦石的損失，貧化大大減小（參見圖表2—1）礦石運(yùn)搬：落下的礦石由各漏斗放至電耙二次破碎巷道，經(jīng)二次破碎大塊后，由30KW電耙絞車0.3m3耙斗耙至溜礦井，經(jīng)漏斗閘門放到礦車，再由電機(jī)車運(yùn)至主溜礦井。采場地壓管理：根據(jù)所選用的要礦方法，地壓管理由自然崩落下的圍巖來進(jìn)行。生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，當(dāng)?shù)V爆落時(shí)，因頂板距地表較近，圍巖受風(fēng)化破碎較嚴(yán)重，圍巖隨礦石崩落而自然冒落，因此，較好地完成了地壓管理工作。主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比表（詳見表2—1）表2—1項(xiàng)目原采礦方法現(xiàn)采礦方法直接采礦工程T/工班68實(shí)際采切比m/kt2823.58損失率%3911.24貧化率%3013.34采礦方法評價(jià)：由上方案不難看出，采礦方法的工藝并沒大的改變，只是在結(jié)構(gòu)尺寸方面通過生產(chǎn)實(shí)踐并在實(shí)踐中作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，例如：漏斗間距由5米增至6米，斗勁高度由2米增至2.5—3米等，直觀上看是加了一些采掘工程量，可真正的效益是電耙巷道的穩(wěn)固性大大增強(qiáng)，保證了出礦期間底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固程度，減少了二次破碎巷道進(jìn)行永久性支護(hù)的一切費(fèi)用，縮短了采準(zhǔn)工程周期，增加了礦石的回收率。在落礦工藝上采用了擠壓爆破，減少了大塊產(chǎn)出率及應(yīng)力波對底部結(jié)構(gòu)的破壞作用，也同樣增加了底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性能。均勻放礦增加了礦石回收率，同時(shí)也減小了礦石的貧化程度。其主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：1、采準(zhǔn)切割工藝結(jié)構(gòu)比曾用過的各種采礦方法采準(zhǔn)切割工藝結(jié)構(gòu)簡單，本法無需擴(kuò)漏工藝還省去一層分段鑿巖巷道，其采準(zhǔn)工程量小；2、雙側(cè)塹溝落礦結(jié)構(gòu)工藝，對巖礦穩(wěn)固性差的條件有較好的適應(yīng)性。中深孔施工靈活性大，特別對于本礦礦體還可起到進(jìn)一步探礦作用。且大大減少對垮塌嚴(yán)重的落礦巷道進(jìn)行強(qiáng)行維護(hù)的必要性而省工省時(shí)；3、底柱占礦量小或不占礦；4、底部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，放礦口放礦條件好，放礦口高度短，大塊卡斗時(shí)處理方便安全；5、損失貧化指標(biāo)先進(jìn)，綜合經(jīng)濟(jì)效果較好；6、采掘施工作業(yè)的安全生產(chǎn)條件較原采礦方法有明顯改善。無擴(kuò)漏斗喇叭口的安全威脅；7、采用垂直層落礦，爆破時(shí)對底部結(jié)構(gòu)的破碎性較小。缺點(diǎn)：1、巷道需維護(hù)時(shí)，支護(hù)量大，增加了工人勞動強(qiáng)度，對底部結(jié)構(gòu)許多質(zhì)量及使用其維護(hù)管理要求較嚴(yán)；2、采場管理要求較嚴(yán)；3、側(cè)向擠壓落礦時(shí)，靈活性較差，再次爆破后，需要經(jīng)過松動放礦才能進(jìn)行下一次爆破，爆破前又必須清理涌入鑿巖巷道的礦石，增加了繁重的輔助工作量。總之，有底柱崩落采礦法在我礦的應(yīng)用，取得了明顯的的經(jīng)濟(jì)效益，采礦施工質(zhì)量管理也逐步完善，采礦效益也逐漸提高，同時(shí)為新技術(shù)利用起到了推動作用，為今后采礦工程的設(shè)計(jì)與施工，奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，機(jī)械化水平的不斷提高，在礦床開采逐漸向深層延伸的同時(shí)，采礦方