緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)的應(yīng)用分析

王秋鵬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710014)

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緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)的應(yīng)用分析

王秋鵬

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710014)

在緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦中，其操作技術(shù)水平要求高，機(jī)械化程度高，但我國(guó)的高素質(zhì)采礦人才儲(chǔ)備不足，相關(guān)的機(jī)械設(shè)備研究力度不夠。通過(guò)案例對(duì)這些方面進(jìn)行了具體分析。

緩傾斜；厚礦體；機(jī)械化采礦技術(shù)

為了縮小技術(shù)方面的差距，必須加強(qiáng)對(duì)緩傾斜中厚礦體的研究，大部分礦體都存儲(chǔ)在地殼中。如果地質(zhì)條件很好，那么開采十分方便；如果地質(zhì)條件比較惡劣，例如礦體有一定的傾斜角度，而開采厚度也有嚴(yán)格的要求，那么對(duì)開采就提出了挑戰(zhàn)。除此之外，為了提高工作效率，降低施工成本，在各個(gè)環(huán)節(jié)中都要充分利用機(jī)械設(shè)備。

1 緩傾斜中厚礦體的開采要點(diǎn)

和其他礦體開采不同，緩傾斜中厚礦體開采的困難度很大，主要原因如下：這種礦體的傾斜角度在50(°)～300(°)之間，機(jī)械設(shè)備采礦中，還必須控制開采的厚度，一般在5～20 m范圍。如果使用傳統(tǒng)的開采方式，不僅開采質(zhì)量會(huì)受到很大影響，造成較大資源的浪費(fèi)，而且開采成本較高，不利于企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展。除此之外，當(dāng)開采技術(shù)不成熟的時(shí)候，礦體開采中容易出現(xiàn)失誤，那么機(jī)械設(shè)備就會(huì)被損壞。如果主要大型設(shè)備出現(xiàn)故障，維修時(shí)間很長(zhǎng)，耽誤整個(gè)開采的進(jìn)程。由此可見，在進(jìn)行緩傾斜中厚礦體開采過(guò)程中，會(huì)受到開采條件。開采技術(shù)和開采設(shè)備的限制。為了嚴(yán)格按照質(zhì)量完成任務(wù)，在技術(shù)操作中，可以利用機(jī)械設(shè)備將開采中崩落的礦石運(yùn)送到礦體之外[1]。為了確保運(yùn)送的安全性，保證運(yùn)輸?shù)男?，需要設(shè)計(jì)好線路，鋪設(shè)好軌道，在此基礎(chǔ)上，做好相應(yīng)的支護(hù)、防護(hù)工作。但是通過(guò)對(duì)實(shí)踐工作的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)礦體進(jìn)行開采運(yùn)行時(shí)，很多保護(hù)措施都不到位。而從發(fā)生事故的概率分析，和國(guó)外相比高出10%。這不僅影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也導(dǎo)致工作人員在工作時(shí)心驚膽戰(zhàn)，存在一定的不確定性。如果選擇從底部開始挖掘采礦，對(duì)底盤最終的挖掘面積會(huì)極大增加，甚至?xí)霈F(xiàn)漏斗現(xiàn)象。想要很好的控制這一問題，就必須對(duì)采切比進(jìn)行控制。但是又會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問題，開采的成本增大很多，在挖掘過(guò)程中，崩落礦石也不會(huì)自己順勢(shì)掉落，還需要專人進(jìn)行搬運(yùn)，增加了工作人員的勞動(dòng)量。

2 開采案例分析

2.1 礦山基本情況

所分析的礦山為某市二期開采工程，屬于緩傾斜中厚礦體，為了保證開采效率，使用了機(jī)械化開采技術(shù)。通過(guò)相關(guān)人員的勘察得知，該礦體的傾斜角度為 53(°)，開采時(shí)的平均厚度是18 m。綜合該企業(yè)的實(shí)際情況，使用的出渣設(shè)備屬于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)；而使用的鑿石設(shè)備、回采作業(yè)設(shè)備屬于國(guó)外生產(chǎn)的[2]；對(duì)于其中的深孔裝藥設(shè)備，是該企業(yè)自行研制開發(fā)的。深孔裝藥設(shè)備結(jié)合了該企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為一些特殊礦體開采研制，因此功能齊全，應(yīng)用可以自動(dòng)吸藥，還可以準(zhǔn)確顯示裝藥的速度。在一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)中，掘進(jìn)進(jìn)尺在3～3.5 m左右，結(jié)合采礦現(xiàn)場(chǎng)情況，確定切割槽在礦房的中部[3]。

2.2 應(yīng)用機(jī)械化采礦的問題

通過(guò)實(shí)際開采得知，使用機(jī)械化開采，存在兩個(gè)主要問題。首先，該礦體傾斜角度為 53(°)，與其他礦體相比，傾角比較小。在開采工作中，就不能利用重力原理進(jìn)行崩落礦石的搬運(yùn)。為了保證工作效率，技術(shù)人員只能采取機(jī)械手段，或者爆破方式搬運(yùn)崩落礦石。其次，勘察得知礦體頂板的面積不斷加大，在開采完成后，如果不進(jìn)行支護(hù)非常危險(xiǎn)，而且支護(hù)面積較大。針對(duì)這一情況，要對(duì)支護(hù)工作作出具體要求[4]。除此之外，由于采空區(qū)域較大，為了保證工作人員、機(jī)械設(shè)備的安全性，就不能在采空區(qū)中操作。結(jié)合這兩點(diǎn)問題，技術(shù)人員進(jìn)行了深入的討論，最終決定對(duì)于該礦山使用大盤區(qū)、小分段的開采思路。由于對(duì)護(hù)頂安全有嚴(yán)格要求，所以使用重力放礦的方式。根據(jù)這種傾斜度分段的方式，作業(yè)環(huán)境可以得到保障，而設(shè)備也可以充分的利用，發(fā)揮其最大價(jià)值。

3 機(jī)械化采礦技術(shù)的應(yīng)用

3.1 方案流程

第1步，對(duì)訓(xùn)練掘進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，要保證省時(shí)省力，使用風(fēng)井技術(shù)，將平巷測(cè)量運(yùn)輸巷道斷面進(jìn)行切割，保證規(guī)定的尺寸要求。然后分析掘進(jìn)時(shí)使用的鑿巖設(shè)備，其起到一個(gè)開道的作用。與此同時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況，該項(xiàng)目中應(yīng)用了全液壓式系統(tǒng)鑿巖臺(tái)車，這樣鏟運(yùn)機(jī)在正常工作時(shí)，還可以帶動(dòng)出渣設(shè)備運(yùn)行，提高實(shí)際的施工質(zhì)量；第2步，結(jié)合該礦體的具體厚度，以及相應(yīng)煤層的厚度，科學(xué)進(jìn)行劃分，可以很好的將自由面進(jìn)行分段，從而實(shí)施連續(xù)性的爆破，提高工作效率[5]；第3步，對(duì)于待崩礦體，結(jié)合實(shí)際的長(zhǎng)度將其分為3段，能有效呈現(xiàn)?？諈^(qū)兩側(cè)的位置。這些工作都準(zhǔn)確無(wú)誤后，后續(xù)的工作也就沒有任何困難。

3.2 分析開采中的具體參數(shù)情況

結(jié)合實(shí)際情況，通過(guò)檢查得知，該礦體位于一個(gè)以硫?yàn)橹?，伴生銅、金、銀、鐵、鉛、鋅等多種金屬元素的礦山上。通過(guò)對(duì)其規(guī)模進(jìn)行分析，屬于大型地下開采礦山[6]。從當(dāng)前的勘察數(shù)據(jù)分析得知，其實(shí)際地質(zhì)存儲(chǔ)量達(dá)到了1.7億t，其中鉛鋅的金屬量預(yù)測(cè)在4D gk以上，鐵礦石存儲(chǔ)量在24P00 gk以上，硫鐵礦礦石量在87 110 gk以上，而銅金屬量在500 gk以上。除此之外，在該礦山上還有成百上千噸的金銀金屬量[7]。

為了保證開采質(zhì)量，在進(jìn)行爆破的時(shí)候，先進(jìn)行爆破孔的鉆取，設(shè)計(jì)孔直徑為 80 mm。為了保證爆破的效果，各個(gè)孔之間的間距設(shè)計(jì)為1.4 m，孔的深度是27 mm，每個(gè)孔使用炸藥量為1.2 kg。為了保證切割槽有足夠的爆破空間，同時(shí)不影響礦體的質(zhì)量，可以在切割槽的兩側(cè)分別設(shè)計(jì)成扇形的炮孔。這樣就形成了一個(gè)很規(guī)則的矩形空間，測(cè)量該矩形寬度為7 m間，空間足夠使用，可以進(jìn)行爆破工作。進(jìn)行爆破的時(shí)候，可以將切割槽視為一個(gè)自由面，采取從兩側(cè)向中間爆破的方式。通過(guò)分析和規(guī)劃，為了確保開采質(zhì)量，技術(shù)人員將該礦體分成了3個(gè)部分。第1部分長(zhǎng)度為30 m，第2部分長(zhǎng)度為30 m，第3部分長(zhǎng)度為23 m，采取3次崩礦的方式。但是要注意一些細(xì)節(jié)，在進(jìn)行第1次崩礦時(shí)，切割槽空間會(huì)限制爆破的能量，通過(guò)計(jì)算，在切割槽兩邊所形成的崩礦范圍在11～12 m；而空區(qū)兩邊的崩礦范圍就比較大，一般都會(huì)達(dá)到15 m。除此之外，剩余的兩次崩礦范圍都可以達(dá)到30 m。技術(shù)人員最終進(jìn)行了計(jì)算，得到這次崩礦炮孔的密集系數(shù)是2，二次破碎在內(nèi)的炸藥單耗量是0.53～0.63 kg/t，產(chǎn)生的崩礦量達(dá)到7.7 t/m[8]。

3.3 機(jī)械化的應(yīng)用情況

在進(jìn)行礦石開采的時(shí)候，出礦設(shè)備非常重要，在整個(gè)施工環(huán)節(jié)最好不要出現(xiàn)故障，保持出礦設(shè)備的性能。在開采規(guī)劃中已經(jīng)設(shè)計(jì)了單日生產(chǎn)礦石量，若礦設(shè)備正常工作，完全可以滿足這一要求，但是在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮了一些其他因素的影響。國(guó)外生產(chǎn)的出礦設(shè)備，性能優(yōu)良，適合大規(guī)模礦石開采，保證工作效率。使用符合實(shí)際要求的無(wú)軌設(shè)備，例如鏟運(yùn)機(jī)、鑿宕臺(tái)車等，可以發(fā)揮上向水平分層充填采礦的作用。還引入了全液壓鑿宕臺(tái)車和電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，保證整體的開采運(yùn)輸效率。在礦石開采過(guò)程中，為了以后工作維護(hù)方便，確保資源的回收率，減少出礦運(yùn)輸?shù)木嚯x，應(yīng)用了脈外布置的方式。在下盤設(shè)計(jì)兩條沿脈運(yùn)輸平巷連通運(yùn)輸線，這樣就很好的成為環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)，這種設(shè)計(jì)理念在國(guó)外都很先進(jìn)，提高了工作效率。在礦體切割的時(shí)候，分析鑿宕臺(tái)車的實(shí)際工作量，采礦場(chǎng)拉底層高度要控制在3.0 m范圍。在沿脈運(yùn)輸平巷上，進(jìn)行機(jī)械化的掘進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)實(shí)際礦體之后，就可以將這一穿脈平巷看做一個(gè)自由面。最后再使用鑿宕機(jī)向兩邊開采，進(jìn)而達(dá)到擴(kuò)幫的目的。為了保證采掘設(shè)備的工作效率，在進(jìn)行切割工程的設(shè)計(jì)中，必須遵循兩個(gè)原則。使用深孔全液壓鑿巖臺(tái)車布置采準(zhǔn)切割工程，使用無(wú)軌采掘設(shè)備讓其處于一個(gè)水平作業(yè)環(huán)境，這樣就能保證操作的質(zhì)量。在開采的過(guò)程中，一定要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的管理，相關(guān)管理人員必須到崗執(zhí)勤，保證各個(gè)環(huán)節(jié)操作的流暢性。如果發(fā)生故障，或者在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行處理，不能影響整體的工作效率。當(dāng)某處存在危險(xiǎn)情況，要及時(shí)和設(shè)計(jì)人員、技術(shù)人員溝通，讓其快速解決問題；如果危險(xiǎn)性較大，就應(yīng)該立即停止開采工作，及時(shí)搶修。

4 開采中的通風(fēng)情況

在地下開采過(guò)程中，不僅要求工作質(zhì)量第一，還要將工作人員的生命安全放到第一位，因此一定要重視地下通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)。在緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，為了解決通風(fēng)問題，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了3 條天井，主要作用就是進(jìn)行回風(fēng)。例如一線開采人員在進(jìn)行回采操作時(shí)，工藝流程為設(shè)備空載聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)、割煤、移架、推移刮板輸送機(jī)、拉移轉(zhuǎn)載機(jī)、拉移超前支架、清理浮煤。

可以確保有足夠的新鮮空氣，那么采空區(qū)就比較安全，工作人員沒有后顧之憂。除此之外，在采空區(qū)的空氣，可以通過(guò)回風(fēng)巷、回風(fēng)天井順利地排出，保證地下空氣循環(huán)暢通，保持空氣的新鮮性。完成回采工作之后，設(shè)計(jì)的回風(fēng)天井還可以變?yōu)槌涮罹侠淼睦迷O(shè)施，減少實(shí)際的工作量。在這一開采的區(qū)域，使用尾砂充填和廢石充填相互結(jié)合的方式對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理。這樣可以有效減少?gòu)U石的提升量，同時(shí)還能對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，避免大量的污染和浪費(fèi)。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)分析，在對(duì)緩傾斜中厚礦體機(jī)械化開采時(shí)，最好使用大盤區(qū)、小分段的開采方式。從實(shí)踐操作中可以得知，該開采方案可以提高采礦場(chǎng)的生產(chǎn)能力，提高無(wú)軌采掘設(shè)備的工作效率。除此之外，由于在開采過(guò)程中合理的設(shè)計(jì)，應(yīng)用大量的先進(jìn)設(shè)備，降低了采礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了工作人員在采空區(qū)的安全性。

[1] 張道林. 緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦技術(shù)的分析[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì), 2014(11): 91.

[2] 張鶴生. 緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦理論與技術(shù)[J]. 黑龍江科技信息, 2013(27): 8.

[3] 黃金堂. 緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦理論與技術(shù)[J]. 黑龍江科技信息, 2014(16): 42.

[4] 鞠路成. 機(jī)械化采礦技術(shù)在礦山緩傾斜中厚礦體中的應(yīng)用分析[J]. 工業(yè), 2015(17): 131.

[5] 梁永琴. 緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦理論與技術(shù)[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì), 2015(8): 201-203.

[6] 楊映忠. 緩傾斜中厚礦體機(jī)械化上向水平分層充填采礦法關(guān)鍵技術(shù)探索[J]. 低碳世界, 2014(9): 116-117.

[7] 何威偉. 緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦理論與技術(shù)探析[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì), 2015(8): 160-161.

[8] 趙興寬, 郭蕊. 礦巖穩(wěn)定性對(duì)緩傾斜中厚礦體采礦方法選擇的影響[J]. 采礦技術(shù), 2015, 15(6): 18-19.

An Application Analysis of Mechanized Mining Technology for Gently Inclined Medium-thickness Orebody

WANG Qiupeng

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalCollege,Xi'an,Shanxi710014,China)

In the mechanized mining of gently inclined medium-thickness orebody, the operation skill level is high, and the mechanization degree is also high. But the high-quality mining talent reserve is insufficient. The related mechanical equipment in its research is not enough. This article offers some cases for a specific analysis.

Low pitch; Thick ore body; Mechanized mining technology

2016-09-26

王秋鵬(1980-)，男，河南 濟(jì)源人，副教授，研究方向：采礦技術(shù)，手機(jī)：18066533110，E-mail：418812152@qq.com.

TD803

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.018