機(jī)械化上向水平分層充填采礦法的實(shí)踐探討

【摘 要】本文主要圍繞機(jī)械化上向水平分層充填采礦法為中心展開論述，在剖析了目前機(jī)械化上向水平分層充填采礦法的具體實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出了幾點(diǎn)具有針對性的優(yōu)化設(shè)計措施，旨在為提高礦山的采出效率、安全生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)礦山的可持續(xù)發(fā)展起到一定的推動作用。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械化；上向水平分層填充采礦法；實(shí)踐

0.引言

采用機(jī)械化上向水平分層充填采礦法，當(dāng)沿走向布置采場時，能夠增加其長度，當(dāng)采用垂直方向能夠形成一個盤區(qū)式回采單元，開掘的采場斜坡道能夠更好的實(shí)現(xiàn)自行設(shè)備進(jìn)入到每個分層當(dāng)中，在具體的實(shí)踐過程中展示出更多優(yōu)勢。

1.機(jī)械化上向水平分層充填采礦法的具體實(shí)踐應(yīng)用

1.1進(jìn)路法

（1）單條進(jìn)路法即在采場當(dāng)中按照礦體走向在聯(lián)絡(luò)道兩側(cè)開采一條進(jìn)路，形成兩個作業(yè)面[1]。該采礦法的進(jìn)路規(guī)格為3m×3m，回采高度控制在3m?；夭赏瓿芍筮M(jìn)行充填工作，高度為3m，其中最表層的40cm采用灰砂比1：4的膠結(jié)充填，另外260cm采用尾砂和廢石充填。該法主要適用于礦體厚度小、礦巖不穩(wěn)定的礦段。再加上整個回采面積小，作業(yè)面面積也相對較小，因此整個的采礦生產(chǎn)能力并不高?？紤]到風(fēng)井處于采場的兩翼位置，通風(fēng)情況不佳，因此在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中需要將采場頂板50-100cm的區(qū)域擴(kuò)大至350cm的高度。

（2）分區(qū)進(jìn)路法，該方式是在采場內(nèi)部根據(jù)礦體的走向設(shè)置一條進(jìn)路，在采場的兩翼向中間采場聯(lián)絡(luò)道方向后退式分區(qū)回采與充填。采用7655氣腿型鑿巖機(jī)開鑿，安裝炸藥引爆，之后用鏟運(yùn)機(jī)與卡車將礦石運(yùn)出，整個采場頂板采用錨桿支護(hù)方式，針對頂板當(dāng)中不穩(wěn)定的局部將其網(wǎng)度密度加密至100cm×100cm。該方式的進(jìn)路規(guī)格與單條進(jìn)路法一致，當(dāng)完成一個分區(qū)的回采之后，立即進(jìn)行充填工作，充填規(guī)格與單條進(jìn)路法一致。該方法主要適用于礦體厚度中等的礦段。

（3）盤區(qū)進(jìn)路法，是建立在點(diǎn)柱法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定程度的改造。該法同樣采用7655型氣腿鑿巖機(jī)開鑿，同樣采用錨桿支護(hù)的方式，支護(hù)網(wǎng)度為150cm×150cm，進(jìn)路規(guī)格設(shè)置為350CM×400cm，回采高度為300cm或者350cm，充填高度為300cm或者是350cm，其表層40cm采用灰砂比為1：4的膠結(jié)充填，剩余的260cm或者310cm采用灰砂比1：10的膠結(jié)充填。該法適用于礦體厚度大、礦巖不穩(wěn)定的礦段。其整個采場面積能夠達(dá)到1000-3000平方米左右，作業(yè)面?zhèn)€數(shù)多于單條進(jìn)路法與分區(qū)進(jìn)路法，但是由于作業(yè)面小，綜合來看起生產(chǎn)能力還是不高。想要有效提高生產(chǎn)力，可以在靠近風(fēng)場的位置適當(dāng)增加一條聯(lián)絡(luò)道，如此一來就有效提高了作業(yè)面，從而進(jìn)一步提高綜合生產(chǎn)力。

1.2點(diǎn)柱法

該法先用鑿巖車開鑿，利用鏟運(yùn)機(jī)和卡車將礦石運(yùn)出，采用錨桿支護(hù)與長錨索聯(lián)合支付方式，網(wǎng)度設(shè)置為150cm×150cm，其中長錨索支護(hù)網(wǎng)度300cm×300cm。整個采場內(nèi)設(shè)置相同規(guī)格的尺寸在600cm×600cm，回采高度控制在300cm，控頂高度為450cm，表層40cm同樣采用灰砂比為1：4的膠結(jié)充填，剩余260cm采用尾砂與廢石充填。該法適用于礦體厚度大，整個礦巖結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的礦段，加上作業(yè)面大、數(shù)量多，整個礦段的綜合生產(chǎn)能力較大[2]。該方法采用600×600cm的點(diǎn)柱規(guī)格，其由于間距較大，很有可能會引起點(diǎn)柱之間頂?shù)装宄霈F(xiàn)下沉的問題，針對這個問題應(yīng)該將原有的規(guī)則的點(diǎn)柱布置改變成為不規(guī)則布置，根據(jù)采場內(nèi)部的實(shí)際情況例如節(jié)理、裂隙的不同發(fā)育程度采用具有針對性的點(diǎn)柱規(guī)格、網(wǎng)度以及布置形式的選擇與設(shè)計。

1.3分層充填法

該方法與點(diǎn)柱法的方式相同，只是在采場內(nèi)并不設(shè)置點(diǎn)柱，其采用分層的方式高度選擇200cm或者250cm，控頂高度根據(jù)具體情況可以選擇300cm、400cm、350cm，其中空出的100與150cm作為爆破補(bǔ)償空間，同樣采用與點(diǎn)柱法一樣的充填方式。該方式主要適用于礦體厚度較小或者是中等的礦段，該法回采面積一般在500-1000平方米，作業(yè)面在2個左右，整個生產(chǎn)能力比較可觀。

1.4混合法

考慮到某個采場內(nèi)的構(gòu)造存在多樣性與復(fù)雜性，呈現(xiàn)出不同的發(fā)育程度與穩(wěn)固程度，因此就需要考慮采用兩種采礦法即混合法。當(dāng)采場內(nèi)兩個區(qū)域在同時進(jìn)行回采作業(yè)時，其后續(xù)的充填作業(yè)還需要根據(jù)采場的實(shí)際情況決定采用哪種方式，具體有一次性充填與兩次或多次充填方式。由于風(fēng)井位置的特殊性，導(dǎo)致整個采場通風(fēng)條件不好，為了保證通風(fēng)環(huán)境可以將采場的下盤頂板的原有高度加高，充分保證充填之后仍然有少量的空間能夠與兩翼的風(fēng)井聯(lián)通，保證通風(fēng)效果?；蛘呤窃陲L(fēng)井附近的位置增加一個聯(lián)絡(luò)道，該舉措能夠有效改善通風(fēng)環(huán)境，同時由于增加了作業(yè)面?zhèn)€數(shù)，因此，還能夠大大提高綜合生產(chǎn)能力。

2.機(jī)械化上向水平分層充填采礦法的具體優(yōu)化設(shè)計

2.1采礦方法的優(yōu)化設(shè)計

針對新城金礦目前采用的機(jī)械化上向水平分層充填采礦法中存在的部分缺陷，采用了具有針對性的優(yōu)化設(shè)計方案。將原有的一步回采方式改進(jìn)為采用兩步回采的方式，在采場中將其劃分為兩個一個為500cm，另一個為800cm，采用淺孔落礦的方式，首先先回采500cm的礦柱，之后采用江沙膠結(jié)進(jìn)行充填，之后再對800cm礦房采用江沙水力非膠結(jié)充填，其中采用膠結(jié)充填體澆面作為采礦工作底板，厚度保持在60cm左右。另外的鑿巖、爆破、出礦等工藝均保持不變。

2.2充填方式的優(yōu)化設(shè)計

通過數(shù)力模型法進(jìn)行計算，機(jī)械化上向水平分層充填采礦法的礦柱膠結(jié)充填體其單軸抗壓強(qiáng)度值在20MPa。針對礦房澆面充填體強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計，筆者根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)類比法進(jìn)行計算，最后得到強(qiáng)度為3.0MPa。

2.3充填材料的優(yōu)化設(shè)計

其中充填材料的選擇與配合比與其強(qiáng)度有著緊密聯(lián)系，同時又涉及到經(jīng)濟(jì)成本。因此針對充填材料以及配合比的優(yōu)化設(shè)計主要考慮兩個方面，一方面是采礦工藝的最低強(qiáng)度值，另一方面是充填料配合的最高強(qiáng)度值。影響膠結(jié)充填體的因素主要有灰砂比、料漿濃度以及充填體的養(yǎng)護(hù)齡期。通過筆者一系列的試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，針對礦柱中充填材料以及配合比的優(yōu)化設(shè)計為：采用極細(xì)江沙作為充填骨料，選用425#水泥為膠凝材料，灰砂比設(shè)定為1：7，料漿濃度為70%。針對礦房的優(yōu)化設(shè)計，每個分層選用細(xì)江沙作為骨料，分層澆面采用極細(xì)江沙充填骨料，同樣選擇425#水泥為膠凝材料，灰砂比控制在1：5，料漿濃度與礦柱采用的料漿濃度相同。

通過一系列的優(yōu)化設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)將其投入到實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中整個生產(chǎn)能力得到了提高，具體表現(xiàn)為由于改變了原有的回采方式，因此減少了原有的充填循環(huán)次數(shù)，再加上采用水力江沙非膠結(jié)進(jìn)行充填，大大縮短了采充的周期。同時整個充填成本、采礦損失以及貧化指標(biāo)都得到了一定的降低。

3.結(jié)語

總而言之，針對機(jī)械化上向水平分層充填采礦法的使用，需要根據(jù)具體的礦體厚度以及礦巖的穩(wěn)固性，同時根據(jù)礦場的不同指標(biāo)選擇最合適的采礦方法，在提高采礦效率的同時保證了礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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