W塹溝型受礦巷道在松軟礦體開采中的應(yīng)用

邱寶慶,楊德全,韋 松,李有洪,覃付標(biāo)

(1.云南銅業(yè)集團(tuán)公司, 云南昆明 650051;2.云南錫業(yè)股份有限公司大屯錫礦, 云南個(gè)舊市 661021)

W塹溝型受礦巷道在松軟礦體開采中的應(yīng)用

邱寶慶1,楊德全1,韋 松2,李有洪2,覃付標(biāo)2

(1.云南銅業(yè)集團(tuán)公司, 云南昆明 650051;2.云南錫業(yè)股份有限公司大屯錫礦, 云南個(gè)舊市 661021)

針對(duì)云南錫業(yè)股份有限公司大屯錫礦在大馬蘆礦段開采松軟中厚及以上礦體時(shí)底部結(jié)構(gòu)受礦漏斗存在的問題,應(yīng)用一種安全有效的塹溝底部結(jié)構(gòu)受礦方法——W塹溝型底部結(jié)構(gòu)受礦巷道,不僅徹底消除了擴(kuò)漏、拉底的不安全因素,解決了由于安全因素帶來的擴(kuò)漏、拉底質(zhì)量差的難題,提高礦石回收率3%的同時(shí)還降低了采礦成本,提高了礦床開采效率,實(shí)踐證明應(yīng)用效果較好。

W塹溝型底部結(jié)構(gòu);受礦巷道;松軟中厚礦體

有底部結(jié)構(gòu)分段崩落法是云南錫業(yè)股份有限公司大屯錫礦應(yīng)用得較為成熟的采礦方法之一,它具有較強(qiáng)的采場(chǎng)生產(chǎn)能力,人員作業(yè)在二次破碎道的保護(hù)下,安全性好,但由于擴(kuò)漏、拉底工作使用淺孔鑿巖、爆破,人員仍需在松散破碎、暴露面積較大的條件下作業(yè),安全性差,而且由于安全因素往往引起擴(kuò)漏、拉底質(zhì)量差,從而影響采場(chǎng)出礦,造成礦石損失在漏斗脊柱上。倘若氧化蝕變強(qiáng)烈或在斷裂帶中,拉底、擴(kuò)漏工作更難,若碰到不明構(gòu)造安全威脅更大,有時(shí)會(huì)發(fā)生冒頂、片幫事故,既嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn),又造成重大經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)上述問題,使用了一種安全有效的塹溝底部結(jié)構(gòu)受礦方法——W形塹溝底部結(jié)構(gòu)受礦巷道。經(jīng)試驗(yàn)研究,獲得成功,該方案不僅徹底消除了擴(kuò)漏、拉底的不安全因素,解決了由于安全因素帶來的擴(kuò)漏、拉底質(zhì)量差的難題,同時(shí)還降低了采礦成本,提高了礦床開采效率,實(shí)踐證明應(yīng)用效果較好[1]。

1 礦體開采技術(shù)條件

大馬蘆礦段位于高松礦田中北部,礦體明顯受巖性、構(gòu)造控制,賦存于中三疊統(tǒng)個(gè)舊組碳酸鹽類巖石中,礦石主要為土狀氧化礦,部分為膠狀赤、褐鐵礦,少量為塊狀硫化礦礦石。土狀氧化礦礦石穩(wěn)固性差,f=4～6;塊狀赤、褐鐵礦石穩(wěn)固性較好,f=5～8。礦體頂?shù)装鍑鷰r為中三疊統(tǒng)個(gè)舊組碳酸鹽巖,主要由白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及灰?guī)r組成,巖石抗壓強(qiáng)度一般為34.5～66MPa,屬堅(jiān)硬-半堅(jiān)硬巖組,巖石穩(wěn)固性較好,f=6～8,屬中等穩(wěn)固。由于礦化蝕變作用,礦體頂?shù)装逡话阌幸粚蛹s為0.5～1.5m較為破碎的礦化帶,其節(jié)理裂隙發(fā)育,強(qiáng)度較低,不穩(wěn)固。坑道涌水主要是地表水的滲入,其涌水量雨季大、旱季小,一般不影響礦體的開采。礦體上部無(wú)重要設(shè)施,允許陷落。

2 傳統(tǒng)受礦巷道結(jié)構(gòu)形式及其不足

2.1 傳統(tǒng)采礦方法

大馬蘆礦段中厚及以上氧化礦的開采一直沿用傳統(tǒng)的有底部結(jié)構(gòu)分段崩落法開采,回采礦石量占總量的65%。該法采場(chǎng)沿礦體走向劃分礦塊,垂直走向布置采場(chǎng),長(zhǎng)為40～60m,寬為12～14m,高為礦體的厚度,當(dāng)?shù)V體為陡傾斜時(shí),高為階段高30m。底部結(jié)構(gòu)布置在礦體下盤脈外,底柱高6.5m,礦房分段高7m。采場(chǎng)不留礦柱連續(xù)回采[2～6]。

采切工作包括運(yùn)輸平巷、人行出礦天井、電耙道(二次破碎道)、鑿巖巷道、切割平巷、切割天井、聯(lián)絡(luò)道、漏斗和拉底巷道等。運(yùn)輸平巷沿礦體走向布置,上掘出礦天井和底部電耙道,漏斗交錯(cuò)布置在電耙道兩側(cè),間距6m,斗穿3m,斗頸1.5m。每隔12 m布置切割平巷和切割天井。采切工程使用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī),落礦采用YG-40型導(dǎo)軌式鑿巖機(jī),落礦上向式扇形中深孔最小抵抗線1.5m,眼底距2.0～2.2m;采場(chǎng)使用直徑為45mm的2#巖石硝銨炸藥人工柱狀不耦合裝藥,非電毫秒雷管一次起爆崩落礦石。礦石靠自重由漏斗受礦放出,經(jīng)電耙道用2DPJ-30型絞車配0.25m3耙斗將礦石扒入礦車運(yùn)往中段溜井[2～6]。傳統(tǒng)電耙巷道底部結(jié)構(gòu)中的受礦漏斗施工時(shí),先在電耙道中施工斗穿,由斗穿向上掘進(jìn)斗頸,且連通拉底巷道或切割平巷,人員從拉底巷道進(jìn)入斗井中作業(yè),以連通拉底巷道的井頸為自由面用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)鉆鑿淺孔多次逐步擴(kuò)大形成受礦漏斗。當(dāng)漏斗擴(kuò)大到拉底層底板時(shí),需進(jìn)行拉底工作,以漏斗空間為自由面,根據(jù)爆破補(bǔ)償比由下往上將礦房的整個(gè)底拉開,盡管采用局部拉底的辦法,漏斗間留有臨時(shí)礦柱,臨時(shí)礦柱及未擴(kuò)開的部分待礦房崩礦時(shí)一次爆破,但人員避免不了需在較大的暴露面下作業(yè);當(dāng)擴(kuò)漏、拉底工作完成后形成漏斗型采礦巷道,在底柱中相鄰漏斗間形成了似桃形礦柱,同時(shí)形成了底部結(jié)構(gòu)。

2.2 傳統(tǒng)底部結(jié)構(gòu)受礦巷道結(jié)構(gòu)形式的不足

在傳統(tǒng)的電耙巷道底部結(jié)構(gòu)中,按受礦部位形狀的不同可分為(喇叭口)漏斗式、塹溝式和平底式3種?？紤]到大馬蘆礦段礦體松軟、中厚等特點(diǎn),傳統(tǒng)的3種受礦底部結(jié)構(gòu)都存在一定的局限性:

(1)漏斗式受礦巷道。適用于各種礦石條件,由于對(duì)底柱切割較少,其穩(wěn)固性較好,流入耙道的礦堆高度較低,便于耙斗運(yùn)行,是目前應(yīng)用最廣泛的形式[2]。同時(shí)為使漏斗分布均勻,在實(shí)際應(yīng)用中多采用交錯(cuò)布置,云錫大馬蘆礦段便是以該種受礦底部結(jié)構(gòu)為主。在該形式下,當(dāng)用木棚或金屬支架維護(hù)耙道時(shí),耙道與斗穿交叉處支護(hù)困難,流入耙道的礦堆,迫使耙斗折線運(yùn)行,易將支護(hù)拉倒。而且擴(kuò)漏、拉底工作使用淺孔鑿巖、爆破,人員免不了要在松散破碎、暴露面積較大的空?qǐng)鰲l件下作業(yè),安全性差。安全因素也往往引起擴(kuò)漏、拉底質(zhì)量差,無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求,從而導(dǎo)致礦石損失率增大。遇到氧化蝕變強(qiáng)烈或在斷裂帶中,不僅拉底、擴(kuò)漏更加困難,若碰到不明構(gòu)造對(duì)施工人員的安全威脅更大,有時(shí)會(huì)發(fā)生冒頂、片幫事故,嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn),甚至造成重大經(jīng)濟(jì)損失[3]。

(2)V形塹溝式受礦巷道。通過將各受礦漏斗沿縱向連通,形成一個(gè)“V”形槽,這就把拉底和擴(kuò)漏兩項(xiàng)作業(yè)結(jié)合起來,故能提高切割工作效率,但塹溝對(duì)底柱切割較多,降低了底柱的穩(wěn)定性,一般僅適用于礦石中等穩(wěn)固以上的礦體。因其漏斗口單側(cè)布置較多,使得采下礦石的損失過大,下中段回采底柱礦石時(shí)貧化也較大[4]。

(3)平底式受礦巷道。其特點(diǎn)是拉底水平和電耙巷道在同一高度上,采下的礦石在拉底水平形成三角礦堆,上面的礦石借自重經(jīng)放礦口流入耙道中。但放礦結(jié)束后,殘留于采場(chǎng)的三角礦堆,要待下階段回采時(shí)才能回收,礦石損失與貧化均大,且適用于礦石穩(wěn)固的條件[4]。

綜上所述,現(xiàn)有受礦巷道結(jié)構(gòu)雖各有其特點(diǎn),但對(duì)于近礦體巖層礦化、風(fēng)化作用嚴(yán)重,巖層松散破碎的礦體開采不具備普遍適用性,而且安全性較差,礦石損失過大,貧化率偏高。因此,有必要對(duì)現(xiàn)有底部受礦結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改進(jìn),以滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。

3 改進(jìn)的W塹溝型有底部結(jié)構(gòu)受礦巷道

W塹溝型有底部結(jié)構(gòu)采礦法見圖1。在底部電耙道(二次破碎道)中每隔6m交錯(cuò)布置出礦斗穿,在斗穿中往上掘1.5m的斗頸聯(lián)通拉底巷道。拉底巷道平行電耙道設(shè)置在斗頸上方,根據(jù)中深孔爆破的補(bǔ)償比在拉底巷道中布置拉底切割平巷和切割井,在切割平巷中以切割井為爆破自由面布置中深孔,裝藥爆破后形成切割槽;在拉底平巷中以切割槽為自由面布置拉底中深孔,與采場(chǎng)落礦同步裝藥爆破后形成W型塹溝底部結(jié)構(gòu)(見圖2)。

圖1 W塹溝型有底部結(jié)構(gòu)采礦方法

方案變革改進(jìn)后,在云錫松礦大馬蘆礦段10-10礦體1600中段38剖、39剖、40剖,10-97礦體1630中段54剖,10-13礦體1630中段26剖Ⅱ塊、27剖Ⅱ塊等6個(gè)礦房進(jìn)行應(yīng)用,經(jīng)生產(chǎn)落礦效果檢查,未出現(xiàn)塹溝底部結(jié)構(gòu)拉底不徹底的情況,確保拉底成功,保證了大爆破質(zhì)量,使大礦優(yōu)質(zhì)采場(chǎng)順利地出礦,為一坑大幅超產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5～6]。

圖2 W塹溝型受礦巷道

底部結(jié)構(gòu)受礦方式改進(jìn)后,消除了傳統(tǒng)方法漏斗之間的脊柱損失,按設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)漏、拉底計(jì)算,比傳統(tǒng)方法可多獲得經(jīng)濟(jì)收入290.06萬(wàn)元,若與傳統(tǒng)擴(kuò)漏、拉底質(zhì)量差時(shí)對(duì)比,其獲得的經(jīng)濟(jì)收入更多。2004年度一坑共有6個(gè)礦房用改進(jìn)后的新工藝,采出礦石量152608t,原礦錫金屬2209t,與傳統(tǒng)方法相比多回收礦石量4578t,原礦錫金屬66.3t。實(shí)踐證明,此法不僅安全可靠,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理,而且也是降低礦石損失,提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有效途徑。

4 結(jié) 論

針對(duì)現(xiàn)有有底部結(jié)構(gòu)受礦巷道的不足,經(jīng)過大量技術(shù)分析和采場(chǎng)試驗(yàn)研究,開發(fā)一種能夠適應(yīng)近礦體巖層礦化、風(fēng)化作用嚴(yán)重,巖層松散破碎,比現(xiàn)行漏斗型底部結(jié)構(gòu)受礦巷道施工安全的W塹溝型受礦巷道,W塹溝型受礦巷道集漏斗型、V形塹溝型及平底型受礦巷道之優(yōu)點(diǎn),實(shí)踐證明新工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)利用中深孔作業(yè),避免人員在較大的暴露面下作業(yè),在礦巖松散破碎的條件下,作業(yè)安全得到保障;

(2)改革了傳統(tǒng)方法的漏斗受礦,從而革除了漏斗間的脊梁,降低了礦石采下?lián)p失(脊梁損失),可提高3%的礦石回收率;

(3)工藝簡(jiǎn)單,適用性強(qiáng),易于標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè);

(4)底部結(jié)構(gòu)受礦方式改進(jìn)后,提高了采場(chǎng)生產(chǎn)效率,降低了采礦成本。

[1]楊德全,楊金明,李有洪,等.一種W塹溝型有底部結(jié)構(gòu)受礦巷道以及形成工藝[P].中華人民共和國(guó)ZL200610010806.4,2009-6-24.

[2]鐘定波,卜 祥.降低崩落法大塊產(chǎn)出率的措施[J].采礦技術(shù),2009,3(3):105～107.

[3]秦豫輝.電耙道底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與管理[J].采礦技術(shù),2004,4(1):8～23.

[4]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

[5]韋 松,林增洪.軟巖采場(chǎng)邊界失穩(wěn)原因分析及應(yīng)對(duì)措施[J].云南冶金,2006,12(6).

[6]楊德全,周國(guó)慶,侯克鵬,等.采礦方法選擇及其數(shù)值模擬研究[A].鈕因健.中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].北京:冶金工業(yè)出版社,2008:97～100.

2010-06-10)

邱寶慶(1956-),男,云南石屏人,工程師,碩士,從事礦山開采技術(shù)管理工作。