緩傾斜中厚礦體機械化采礦理論與技術(shù)

【摘要】在我國的礦產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中，常會面臨著礦產(chǎn)分布情況各異以及礦區(qū)的地質(zhì)條件復雜多樣的問題，也就是說開采工作所面臨的開采作業(yè)條件是非常復雜的，尤其是一些地形較為特殊的礦區(qū)，其煤炭開采工作就會面臨更大的困難。在所有具有較大開采難度的礦體中，緩傾斜中厚礦體是業(yè)界公認的最難開采的礦體。其開采技術(shù)以及安全管理技術(shù)都還沒有一個完整健全的技術(shù)體系，還需要我們不斷進行研究分析?，F(xiàn)本文就針對緩傾斜中厚礦體機械化采礦的理論基礎(chǔ)與實踐技術(shù)進行探討。

【關(guān)鍵詞】緩傾斜；中厚礦體；機械化；理論基礎(chǔ)；技術(shù)應用

所謂緩傾斜中厚礦體就是指礦體的厚度在5-20m之間，傾斜角度在5-30度之間的礦體。這種礦體由于角度傾斜較大，分布厚度也相對較厚，因而要比其他的礦體施工難度更大。從世界范圍內(nèi)來講，礦產(chǎn)業(yè)界內(nèi)當前的理論知識與技術(shù)方法還無法完全解決在緩傾斜中厚體礦體開采中所遇到的問題。在工業(yè)技術(shù)的進步下，一些新的機械采掘設(shè)備被應用在礦體開采中，促進了緩傾斜中厚礦體的開采技術(shù)的發(fā)展。本文中，筆者結(jié)合自己的采礦工作經(jīng)驗，通過對當前現(xiàn)有的采礦理論方法與實踐技術(shù)的研究，就緩傾斜中厚礦體機械化采礦的發(fā)展談?wù)勛约旱目捶ㄅc體會。

1、緩傾斜中厚礦體采礦技術(shù)發(fā)展概述

一直以來在采礦業(yè)內(nèi)，對于緩傾斜中厚礦體的開采技術(shù)都是一個很大的難題，其采礦理論也不夠完善成熟，使得在礦業(yè)企業(yè)在遇到這種礦體時都不能安全順利的開采作業(yè)。直到今天，無軌采掘設(shè)備的應用為緩傾斜中厚礦體的采礦技術(shù)發(fā)展提供了更大的動力，并且豐富了緩傾斜中厚礦體的采礦理論知識，在國外一些國家已經(jīng)首先開始應用了這種新的采掘設(shè)備與技術(shù)，取得了較好的開采效果。

這種新技術(shù)首先是將房柱法的應用范圍進行了擴大，采取了沿走向緩慢推進開采的對角式斜巷房柱法、下向階梯式房柱采礦法和斜交走向推進的房柱采礦法。

其次，是分段空場采礦法得到了更加廣泛的應用，尤其是下盤脈外采準分段房柱法、底盤漏斗分段空場法發(fā)展最快，將兩者組合并結(jié)合爆力運搬形成的適合于傾斜中厚礦體開采的分段空場采礦方法也得到較快發(fā)展。

此外，隨著大型深孔液壓鑿巖設(shè)備的使用，使采切工程變得越來越簡單，工程量越來越小。目前廣泛采用的平面采切工程更有利于大型無軌出礦設(shè)備發(fā)展高效率大規(guī)模出礦的特點。國內(nèi)在緩傾斜中厚礦體開采方面，大多數(shù)仍采用房柱法或下盤底部結(jié)構(gòu)的空場法開采，少數(shù)礦山采用全面法、爆力運搬空場法和分段崩落法開采等。下盤漏斗電耙出礦空場法的主要缺點是采切工程量大，分層鑿巖爆破工藝復雜勞動強度大，電耙采場出礦效率底。

2、緩傾斜中厚礦體目前的問題

由于緩傾斜中厚礦體在開采的過程中常常會遇到一些開采條件問題影響到技術(shù)的應用，如傾角較小、崩落的礦石并不能夠以自重的力量落下或采出，而必須要使用搬運設(shè)備，將所崩落的礦石運出，而這種搬運的作業(yè)面并沒有進行一定的支護防護工作，危險性較大，不利于施工人員的安全。但若從底部開始挖掘，一旦底盤的挖掘面積過大，就會使得礦體出現(xiàn)漏斗，將使采切比增大，提高采礦的作業(yè)成本。因此目前大都是利用房柱法進行緩傾斜中厚礦體的開采與挖掘，若礦體具有較好的底部結(jié)構(gòu)，也會才用分段空場采礦法，只有很少的一部分礦區(qū)會采用諸如留礦全面法、爆力運搬空場法以及分段崩落法等技術(shù)方法進行作業(yè)。

在采用房柱法進行采礦的過程中，最先需要解決的問題就是礦石的搬運問題，因為在緩傾斜中厚礦體的開采工作面上，礦石不能自然掉落，而需要進行人工或機械搬運。另外，開采場地的頂板管理問題與施工作業(yè)中施工人員的人身安全問題也是緩傾斜中厚礦體采礦中需要考慮的主要問題。目前在國外，一些國家會采用自動設(shè)備來解決這些問題，但我國的機械自動化水平還相對較低，不能實現(xiàn)全面的無軌大型自動化設(shè)備的應用。

3、緩傾斜中厚礦體的開采案例

在我國的某個礦區(qū)的作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)其中一部分礦區(qū)是屬于緩傾斜中厚礦體，這個礦體的厚度變化幅度較大，且傾角較緩。礦區(qū)中的 斷層破碎帶的分布也較為廣泛，節(jié)理裂隙較大，且該地區(qū)的地表有不能破壞的建筑物和國防光纜。這些都給礦體開采帶來了很大困難。

為了能夠最大程度的保證采礦的正常開采與安全生產(chǎn)，技術(shù)人員首先對礦體地質(zhì)條件進行了分析。經(jīng)過勘察得知，開采的技術(shù)條件礦區(qū)礦體主要有②和③號兩條主礦體，③號礦體位于②號礦體上盤。主礦體呈馬鞍狀，其鞍脊部位傾角很緩，往下傾角逐漸變大，一般在20°-55°不等；礦體厚度從幾米到二十幾米不等，變化較大。礦體上盤一般為黑云母角閃片巖，其平均單軸抗壓強度為192MPa，彈性模量為37GPa，泊松比為0.22，抗拉強度為13MPa；下盤為磁鐵角閃片巖，其單軸抗壓強度為127MPa，彈性模量為37GPa，泊松比為0.21，抗拉強度為11MPa；礦體單軸抗壓強度為210MPa，彈性模量為44GPa，泊松比為0.18，抗拉強度為12MPa。總的來說礦巖穩(wěn)固性好。

根據(jù)這些地質(zhì)勘測條件，以及該礦主礦體的賦存狀況、地表不允許塌陷，以及充填系統(tǒng)尚未建立等情況，初步選擇的采礦方法。提高礦山無軌設(shè)備的壽命和可利用串的一個重要途徑是搞好維修管理、改善維修質(zhì)量。盡量減少因停工故障引起非計劃性維修的比重，從而降低設(shè)備費用及生產(chǎn)成本，提高礦山競爭能力。

4、緩傾斜中厚礦體技術(shù)上的改進

多年以來，國內(nèi)礦山對于緩傾斜中厚礦體主要是采用房柱法，桿柱房柱法以及下盤漏斗崩落法等，其中以后者的應用最為廣泛。某些礦山試驗和應用房柱法（桿柱房柱法）積累了較豐富經(jīng)驗，并取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。但是，此法需要保留房間礦柱和礦房頂部的礦皮且往往無法回采，而導致較大的礦石損失。因此，繼續(xù)研究降低房柱法（桿柱房柱法）的礦石損失，是當前急待解決的關(guān)鍵性問題。

另外，從某些礦山試驗和應用下盤漏斗崩落法的實踐經(jīng)驗來看，此法確實是技術(shù)上易行，安全上可靠的采礦方法。但是，由于此法需要掘進下盤采切工程，采切比相當大，特別是隨著礦體厚度的減小，采切比必將急劇增大。有些礦山由于礦體下盤形狀不規(guī)則和未能及時圈定礦體，往往使下盤采準布置產(chǎn)生困難或造成殘柱和殘礦的損失。因此，繼續(xù)研究降低下盤漏斗崩落法的采切比，也應是當前迫切需要解決的重要課題。

總之，對當前礦山廣泛應用的房柱法和下盤漏斗崩落法，如何進一步降低礦石損失和采切比，都是對當前和今后采礦方法進行研究試驗的關(guān)鍵性課題。

5、結(jié)語

總之，在當前的礦業(yè)發(fā)展進程中，針對緩傾斜中厚礦體的機械化開采理論還需要進行更深入的研究，并不斷發(fā)展新的機械開采設(shè)備，提高開采技術(shù)水平。只有在開采工作中不斷的總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓，并積極改正，才能進一步促進礦產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻

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