銅坑礦三級礦量失衡的原因及對策

張紹國

(廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547205)

銅坑礦三級礦量失衡的原因及對策

張紹國

(廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547205)

三級礦量失衡是影響銅坑礦井下采礦生產(chǎn)的重要因素。通過井下實地調(diào)查和項目研究，發(fā)現(xiàn)礦量失衡的主要原因是礦山系統(tǒng)滿負(fù)荷生產(chǎn)、早期回采順序錯亂、地壓活動強烈、機械設(shè)備老化等。為了實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，在三級礦量管理研究與實踐基礎(chǔ)上，提出了做好微震監(jiān)測、實施采空區(qū)充填、引進先進設(shè)備和加強專項技術(shù)攻關(guān)等對策措施。

銅坑礦；三級礦量；原因分析；對策

0 前 言

地下礦山三級礦量平衡是礦山企業(yè)正常生產(chǎn)的重要指標(biāo)，國內(nèi)許多礦山為了完成繁重的生產(chǎn)任務(wù)，不得不實行大規(guī)模立體開采，空區(qū)未充填，因此巖礦體發(fā)生破碎和垮落，一些運輸巷道下沉或堵塞，導(dǎo)致生產(chǎn)礦量不平衡，采出礦工作艱難。在礦山三級礦量管理方面，專門的研究和公布的成果較少，國內(nèi)先后有陳毓川[1]、蔡明海[2]、陳何[3]等開展了許多研究工作。為了解決生產(chǎn)難題，銅坑礦與長沙礦山研究院有限責(zé)任公司、北京礦冶研究院等科研院校合作，開展了《地下金屬礦山復(fù)雜難采二步資源大規(guī)模采礦新技術(shù)》、《92號礦體頂板穩(wěn)定性與承壓區(qū)安全開采監(jiān)控》等科研項目。

1 銅坑礦生產(chǎn)概況與三級礦量現(xiàn)狀

1.1 礦山基本情況

銅坑礦地處廣西大廠礦田西礦帶，是華錫集團的主體礦山[4]。礦區(qū)位于廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)，以錫多金屬礦豐富而著稱。于1967年由長沙有色設(shè)計研究院開始設(shè)計，1981年6月正式投產(chǎn)，經(jīng)過多年建設(shè)，現(xiàn)已形成完善的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。礦山開拓系統(tǒng)為側(cè)翼式主、副井、風(fēng)井和主斜坡道聯(lián)合開拓，早期采礦方法為房柱法和留礦法，現(xiàn)為崩落法。礦山設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為240萬t/a，目前礦山實際生產(chǎn)能力已達到227萬t/a，承擔(dān)華錫集團車河選廠和長坡選廠的供礦任務(wù)。

1.2 三級礦量現(xiàn)狀

銅坑礦建礦初期開采細(xì)脈帶礦體，由于礦體含硫高發(fā)生自燃而停采，繼而開采下部91號富礦體，生產(chǎn)規(guī)模約60萬t/a，礦房采空后用棒磨砂充填，回采率較高。至2000年，91號富礦體資源枯竭，轉(zhuǎn)入了92號特大型錫礦體的開采[5]。由于92號礦體品位相對較低，有色金屬價格低迷，企業(yè)經(jīng)營困難，因此不得不擴大生產(chǎn)[6]，年采出礦量達220萬t，因成本過高而未進行空區(qū)充填。一般而言，地下礦山開拓礦量的保有期應(yīng)為3 a左右，采準(zhǔn)礦量1 a以上，備采礦量0.5 a以上。然而，近十多年來，銅坑礦三級礦量嚴(yán)重失衡，生產(chǎn)組織十分艱難。

2 三級礦量失衡的原因

(1)超能力生產(chǎn)，回采順序錯亂。銅坑礦是華錫集團的主要供礦基地，從經(jīng)營角度出發(fā)，為了企業(yè)的生存，只能讓系統(tǒng)滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)和超能力生產(chǎn)。銅坑礦三大礦體垂直分布，在開采92號礦體的同時，盡量回采上部的細(xì)脈帶礦體和91號礦體，這就形成了“上下齊動，左右開弓”的局面[7]。另外，由于成本因素，如455m水平礦柱群二采區(qū)，早期因地質(zhì)品位相對較低而未采，待附近采場開采結(jié)束后，形成了一個孤島，雖然開拓礦量和采準(zhǔn)礦量仍然存在，但因安全問題，難以形成備采礦量。

(2)空區(qū)未充填，地壓活動強烈。由于對采空區(qū)未進行充填，開采技術(shù)條件復(fù)雜，所以采用崩落采礦法，如圖1所示，放頂后會貫通上部的細(xì)脈帶空區(qū)和火區(qū)[7]，火燒灰擴散蔓延快，撒水降溫后，局部出現(xiàn)火燒灰與礦石一起流動的現(xiàn)象。地壓活動頻繁，備采工程破壞大，如455m水平T504采場，201?？碧骄€等區(qū)域發(fā)生底板下沉。井下施工安全條件差，影響了施工進度，如二采區(qū)已完成大部份采準(zhǔn)施工，前期受地壓活動影響，方案不得不重新調(diào)整。

(3)機械設(shè)備老化，作業(yè)效率低。銅坑礦整個生產(chǎn)系統(tǒng)建成于上世紀(jì)，近幾年來雖然做了一些改造工程，但機械設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，新的設(shè)備購進較少。作業(yè)效率低，如掘進用的鑿巖臺車較少，掘進速度較慢。

(4)施工隊伍的技術(shù)不規(guī)范。銅坑礦過去設(shè)置有掘進工區(qū)，巷道掘進由掘進工區(qū)專門負(fù)責(zé)，鉆工都富有經(jīng)驗，施工質(zhì)量可靠。掘進工區(qū)撤消后，現(xiàn)在的采掘施工隊管理水平低，人員流動頻繁，鉆工技能低，掘進工程質(zhì)量不達標(biāo)，影響了進度。鑿巖方面，勞動組織不合理，臺班丟失嚴(yán)重，備采進度慢，不能按時完成，采場準(zhǔn)備過慢，備采礦量不足。

3 三級礦量平衡的對策

3.1 綜合考慮，周密計劃

合理規(guī)劃各礦體資源的開采，崩落區(qū)遵循自上而下的順序開采[8]，從垮落區(qū)向外圍輻射回采，正確處理生產(chǎn)和安全、環(huán)保的關(guān)系，落實各項安全、環(huán)保技術(shù)措施。針對存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，加強礦山科研工作，攻克生產(chǎn)技術(shù)難題，推廣使用行之有效的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，不斷提高礦山生產(chǎn)技術(shù)水平，促進礦山生產(chǎn)的發(fā)展。提高設(shè)計的效率和質(zhì)量，確保每個季度完成采準(zhǔn)、備采設(shè)計量達60萬t。成立設(shè)計專題小組，加強設(shè)計的指導(dǎo)，制定考核激勵辦法，部分采礦設(shè)計可以采取外包方式完成。加強維護6大系統(tǒng)，繼續(xù)做好地壓監(jiān)測監(jiān)控，持續(xù)建設(shè)二級安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化礦山，做好通風(fēng)檢測及監(jiān)控工作，確保安全生產(chǎn)投入。

3.2 更新裝備，提高效率

(1)繼續(xù)推廣液壓掘進鑿巖臺車，提高掘進效率。實行掘進、出渣和拉運等相關(guān)工序一體承包，提高掘進進度。提高生產(chǎn)協(xié)調(diào)力度，確保風(fēng)、水、電供應(yīng)的正常。

(2)引進或改造鑿巖設(shè)備，使之適合于低矮巷道的鑿巖工作。淘汰落后的YQ－100B鉆機，提高鑿巖效率，為下向充填孔鑿巖準(zhǔn)備。

(3)引進撬毛臺車、現(xiàn)場混裝乳化炸藥車。隨著開采水平下移，巖層層理發(fā)育，受爆破震動、地壓活動影響，巷道穩(wěn)固性差，松石滑板多，采用人工處理方式勞動強度大、危險系數(shù)高，通過引進撬毛臺車可以減少危險系數(shù)。根據(jù)爆破器材管理規(guī)定及施工人員安全，需增加現(xiàn)場混裝乳化炸藥車確保施工安全、提高裝藥效率。

(4)對影響生產(chǎn)的老舊設(shè)備及時更換到位，計劃新增加2臺阿特拉斯鏟運機及8臺20 t井下運礦車，確保供礦工作穩(wěn)定、持續(xù)。淘汰高能耗的設(shè)備，對井下各水泵房的多級離心泵組進行更新。根據(jù)國家相關(guān)法令，對電纜等設(shè)施更換為阻燃型。

3.3 實施充填，鞏固安全

隨著低成本充填工藝技術(shù)的進步，目前92號礦體具備了充填法開采的條件，通過采礦方法變革，由崩落法轉(zhuǎn)為充填法[9]，可以較大幅度提高92號礦體的回收率。盡快完成充填系統(tǒng)建設(shè)，逐步完善深部、四、六盤區(qū)充填法采礦區(qū)域的開采規(guī)劃?，F(xiàn)有采空區(qū)約5萬m3未進行膠結(jié)充填或膏體充填接頂，為了控制地壓，安全高效回采周邊礦體，需對其采空區(qū)進行固化充填、接頂，故加快充填系統(tǒng)建設(shè)和井下主充填管路網(wǎng)的掘進、布設(shè)，為各中段采空區(qū)充填提供保障。崩落轉(zhuǎn)充填法采礦補充的開拓工程約3萬m3，需在3～5年內(nèi)完成，工程量較大，給排廢系統(tǒng)和運輸提升系統(tǒng)帶來很大的壓力，各中段采空區(qū)不均衡時采取斜道拉運廢石方法實現(xiàn)，同時加快充填系統(tǒng)相關(guān)工程建設(shè)工作。

3.4 科技創(chuàng)新，攻克難題

近幾年來，結(jié)合銅坑礦生產(chǎn)實際進行了相關(guān)技術(shù)研究，《高應(yīng)力條件下礦柱群安全開采技術(shù)研究》、《92號礦體頂板穩(wěn)定性與承壓區(qū)安全開采監(jiān)控》等科研成果的應(yīng)用，成功解決了92＃礦柱群一采區(qū)的回采難題，為三級礦量平衡創(chuàng)造了條件。由此表明，依靠科技進步和先進裝備，是從源頭上控制安全風(fēng)險，從根本上提升安全保障能力的有效措施。今后，還應(yīng)加強科技研究和實際應(yīng)用，如利用3DMine軟件建立空區(qū)、垮落區(qū)模型，通過微震監(jiān)測與地壓監(jiān)控，進行危險預(yù)警，提高可采礦量的貯備、合理開發(fā)和利用資源，是切實可行的。

4 結(jié) 論

(1)礦體垮落、巖層破碎及運輸巷道遭到破壞是造成銅坑礦三級礦量失衡的重要因素，只有做好采空區(qū)的充填工作[10]，才能從根本上保障三級礦量的平衡。

(2)實施探采結(jié)合，利用探礦巷道做采礦出礦穿脈，既節(jié)省成本，又可縮短采場的開采周期。

(3)長沙礦山研究院微震監(jiān)測技術(shù)在我礦應(yīng)用多年，如405水平二采區(qū)等垮落險情均得到了提前預(yù)報，防患于未然，有效地保護了可采礦量和三級礦量平衡，值得深入研究和推廣應(yīng)用。

(4)為了更好地做好三級礦量平衡工作，需要加強生產(chǎn)管理和技術(shù)改進，加強科技人才培養(yǎng)，通過專業(yè)培訓(xùn)、學(xué)術(shù)會議交流等方式取長補短，提高從業(yè)人員水平。同時，樹立尊師重道的學(xué)風(fēng)，發(fā)揮資深工程師的優(yōu)勢，以老帶新，讓“會的人愿意教，不會的人希望學(xué)”，見賢思齊，共同進步，從整體上提高技術(shù)隊伍的業(yè)務(wù)素質(zhì)，搞好礦山各項工作。

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2015-06-02)

張紹國(1967－)，男，湖南沅江人，碩士，采礦高級工程師，主要從事礦山生產(chǎn)技術(shù)管理工作，Email:zhangshaoguo123＠163.com。