鳳凰山銅礦充填法采場(chǎng)鋼制溜井、人道的安裝工藝技術(shù)改進(jìn)

芮新志，王振乾

（銅陵有色股份鳳凰山礦業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244000）

鳳凰山銅礦是銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司下屬子公司，位于安徽省銅陵市義安區(qū)鳳凰山村境內(nèi)，居南陵、青陽(yáng)、銅陵三縣交界處，礦山自1971年投產(chǎn)至今已由-40m水平采至-500m水平，目前礦山生產(chǎn)能力逐年下降，資源趨于枯竭。

生產(chǎn)中逐漸暴露出來(lái)許多問(wèn)題，其中深部采場(chǎng)中礦體產(chǎn)狀變化較大，廢石量增大情況較為突出。進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本增大，采場(chǎng)作業(yè)循環(huán)變慢。因此需要及時(shí)對(duì)采場(chǎng)溜井、人道系統(tǒng)的安裝工藝進(jìn)行技術(shù)研究，以求挖潛降耗，降本增效，減少生產(chǎn)成本的同時(shí)，穩(wěn)定礦山產(chǎn)能。

1 礦山開(kāi)采技術(shù)條件

礦床成因?yàn)楦?中溫?zé)嵋航淮◣r型礦床，主要為銅礦石。礦體呈中厚到厚層似板狀陡傾斜狀，總體形態(tài)為上大下小、中間厚兩端薄的透鏡體，銅礦石平均品位1.2%左右。礦體頂?shù)妆P(pán)圍巖分別為花崗閃長(zhǎng)巖及大理巖，局部有輝綠巖、破碎帶穿插，破壞了礦體的穩(wěn)定性。花崗閃長(zhǎng)巖易風(fēng)化，遇水泥質(zhì)化，穩(wěn)定性差，大理巖堅(jiān)硬，穩(wěn)定性好。

2 現(xiàn)行采礦方法概述

上向水平分層尾砂充填采礦法是自下而上進(jìn)行分層回采，每分層采出礦石后充入尾砂體，用于支撐采空區(qū)邊幫和作為下一分層回采的工作平臺(tái)。工作面為循環(huán)作業(yè)，鑿巖爆破、通風(fēng)、支護(hù)、出礦、充填，完成一個(gè)循環(huán)后，再進(jìn)行下一分層的循環(huán)?；夭煽臻g和范圍可以控制，人員、設(shè)備在暴露的頂板下作業(yè)，多采用錨桿支護(hù)的方式有效控制頂板。

（1）礦塊構(gòu)成要素：采場(chǎng)沿走向布置，平均長(zhǎng)100m左右，寬為礦體厚度，相鄰采場(chǎng)間留3米厚永久間柱，頂、底柱高7米（后期進(jìn)行部分回采），中段高度60m～80m。

（2）采準(zhǔn)切割：在中段施工穿脈平巷，自礦體的下盤(pán)部位上掘溜礦井、人行通道（2m×2m×9m）至拉底水平，然后向礦塊兩翼掘進(jìn)拉底巷道（3m×3m），切割工作完成后在礦房?jī)梢硌氐V體下盤(pán)向上掘進(jìn)脈內(nèi)充填通風(fēng)井（2m×2m），完成采準(zhǔn)工作。

（3）鑿巖爆破：采場(chǎng)采用YT24型氣腿式鑿巖機(jī)，50o～80o角升頂，水平孔壓頂，每分層回采高度3m。水平炮孔深3.1米，炮孔直徑40mm，炮孔排距0.6m，間距1.0米，采用2#巖石粉狀乳化炸藥，非電導(dǎo)爆管-電子起爆器起爆。

（4）出礦：采場(chǎng)使用WJD-1鏟運(yùn)機(jī)（斗容1立方米）倒運(yùn)礦石至溜井（鋼制），中段運(yùn)輸巷道電機(jī)車(chē)牽引2立方米礦車(chē)裝車(chē)提升至地表。

3 鋼制溜井、人道的制作流程簡(jiǎn)介

礦山直接購(gòu)買(mǎi)成品鋼板（長(zhǎng)10.9m＊寬1.5m＊厚0.06m/0.08m/0.12m），其中6mm鋼板用于制作人行通道，8mm鋼板用于制作溜井，12mm鋼板用于制作人道、溜井的連接板、支撐板等。

（1）鋼制溜井制作：在鉗工車(chē)間將厚度8mm的鋼板沿長(zhǎng)度每隔2.67m切割成一段，再利用卷板機(jī)將其彎曲成半圓（斷面直徑為1.7m圓筒的1/2），兩個(gè)半圓筒用電焊機(jī)合成一個(gè)完整圓筒。然后再將圓筒平均分成4片圓弧，在每一片圓弧兩邊焊接支撐板、螺絲連接板用于片與片之間連接，上下焊接月牙板用于圓筒之間的連接。

（2）鋼制人行通道制作：在鉗工車(chē)間將厚度6mm的鋼板沿長(zhǎng)度每隔1.22m切割成一段，再利用卷板機(jī)將其彎曲成圓?。〝嗝嬷睆綖?.56m圓筒的1/4），然后在每個(gè)這樣的圓弧兩邊分上、中、下進(jìn)行打螺絲孔，用于片與片以及筒與筒之間的連接。

4 鋼制溜井、人道的安裝工藝流程簡(jiǎn)介：

（1）鋼制溜井安裝：采場(chǎng)一個(gè)分層結(jié)束后，需要向上延伸溜井時(shí)，將制作好的圓弧通過(guò)通風(fēng)天井下至采場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼接，通過(guò)螺絲穿插將四個(gè)圓弧拼接成一個(gè)高1.5m，直徑1.7m的圓筒，兩個(gè)圓筒之間通過(guò)螺絲進(jìn)行連接后進(jìn)行吊裝完成。這樣一個(gè)采場(chǎng)分層高3米，直徑1.7m的鋼制溜井安裝完成。

（2）鋼制人行通道的安裝：采場(chǎng)一個(gè)分層結(jié)束后，需要向上延伸人道時(shí)，將制作好的圓弧通過(guò)通風(fēng)天井下至采場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼接，通過(guò)連接板穿螺絲將四個(gè)圓弧組成一個(gè)高為1.5m，直徑為1.56m的圓筒，再將兩個(gè)這樣的圓筒進(jìn)行連接，最后通過(guò)吊裝的方式進(jìn)行安裝，這樣一個(gè)采場(chǎng)分層高3米，直徑1.56m的鋼制人行通道安裝完成。

安裝后的的鋼制人行通道和溜井保持與采場(chǎng)地面垂直。正式充填前，先用防水帆布將鋼制人道、溜井四周進(jìn)行整體包裹（人行通道設(shè)有泄水孔），下部澆筑混凝土防止充填過(guò)程中跑砂漏砂。以后采場(chǎng)每一分層回采結(jié)束以后，都是如此作業(yè)。

5 安裝作業(yè)工藝流程存在的問(wèn)題及原因分析

鋼制人道、溜井各部分通過(guò)螺絲進(jìn)行連接，強(qiáng)度不夠：常常使用時(shí)間一長(zhǎng)螺絲生銹容易斷裂，進(jìn)而引起鋼筒某一部分發(fā)生變形甚至片落，一旦發(fā)生該類(lèi)事故，則溜井堵塞且不能再使用，屆時(shí)將導(dǎo)致采場(chǎng)作業(yè)停止。例如：-440m中段2#采場(chǎng)的兩個(gè)漏斗都是因?yàn)榱锞l(fā)生變形，且有一塊鋼板墜落卡在溜井中間，導(dǎo)致溜井報(bào)廢，不得已只能在附近選取新的位置重新施工一個(gè)溜井。這不僅增大了成本，影響了采場(chǎng)作業(yè)，更制約了礦山生產(chǎn)。

鋼制溜井安裝時(shí)縫隙多，時(shí)間久了易跑砂、漏砂：充填前需要用帆布對(duì)鋼筒進(jìn)行整體包裹，下部澆筑混凝土防止跑砂、漏砂，但往往時(shí)間久了帆布腐爛后，溜井內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)漏砂、漏水現(xiàn)象，導(dǎo)致礦石容易結(jié)塊，常常需要放炮處理，這樣不利于溜井正常使用的同時(shí)，更不利于作業(yè)安全。

鋼制人道、溜井垂直安裝，增大了廢石量：目前深部中段采場(chǎng)在向上回采過(guò)程中，礦體產(chǎn)狀變化較大，有些礦體傾斜變緩，往往采至上部時(shí)原來(lái)布置人道、溜井系統(tǒng)的位置逐步變成了廢石，這就給采場(chǎng)作業(yè)帶來(lái)很大影響。例如1#采場(chǎng)，南北頭各一個(gè)溜井、人道，在第一分層全部在礦體中，隨著作業(yè)高度上升，礦體偏移較大，使得原來(lái)布置人道、溜井的位置逐步變成圍巖，且距離采場(chǎng)越來(lái)越遠(yuǎn)；4#采場(chǎng)，在第一分層時(shí)，人道、溜井就布置在了上盤(pán)大理巖中，這樣采場(chǎng)越向上采，距離人道和溜井就越遠(yuǎn)，每一分層需要采的廢石量也會(huì)越來(lái)越多。再加上礦山?jīng)]有專(zhuān)門(mén)的廢石系統(tǒng)，廢石一旦采出只能倒運(yùn)至采場(chǎng)作充填料，屆時(shí)將不斷增大倒運(yùn)量的同時(shí)，過(guò)多占用采場(chǎng)正常作業(yè)時(shí)間，將嚴(yán)重影響采場(chǎng)作業(yè)循環(huán)。

6 安裝工藝流程技術(shù)改進(jìn)

我們針對(duì)鋼制溜井、人道連接強(qiáng)度不夠現(xiàn)象，采用了對(duì)鋼制人道、溜井進(jìn)行整體焊接安裝的方法：鋼制人道、溜井在采場(chǎng)拼接成圓筒以及圓筒吊裝以后，用電焊機(jī)將各部分連接處進(jìn)行焊接封閉，使得各部分上下左右連成一個(gè)整體。這樣人道和溜井將很難出現(xiàn)由于螺絲斷裂或連接不牢固導(dǎo)致某一部分松動(dòng)的現(xiàn)象，即便某一部分出現(xiàn)斷裂，也絕不會(huì)出現(xiàn)墜落卡塞的現(xiàn)象，大大降低人道、溜井維修工作量的同時(shí)，也增強(qiáng)了鋼桶密閉性。

針對(duì)采場(chǎng)礦體傾斜導(dǎo)致系統(tǒng)廢石量增大現(xiàn)象，我們采取了傾斜安裝的方法：例如深部中段4#采場(chǎng)在第一分層澆筑混凝土?xí)r，我們將溜井外口面澆筑高一些，使得鋼制溜井安裝后形成70度角，與礦體傾角保持一致，這樣可以大大降低采場(chǎng)在以后回采過(guò)程中的廢石量。再比如深部中段1#采場(chǎng)，目前人道、溜井全部在廢石中，我們?cè)诎惭b溜井時(shí)，向采場(chǎng)方向進(jìn)行傾斜安裝，下部用鋼板焊接成一定高度，使得鋼制溜井安裝后形成一定傾斜角度，以后隨著采場(chǎng)上移逐步偏向采場(chǎng)；安裝人道時(shí)，我們用鋼筋混凝土澆筑出一個(gè)水平通道引向采場(chǎng)，然后再進(jìn)行豎直安裝；確保溜井、人道系統(tǒng)始終在采場(chǎng)礦體中，這樣就可以大大減少?gòu)U石回采量。

7 預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益分析

我們?cè)谏畈恐卸?#采場(chǎng)人道、溜井安裝時(shí)，采用焊接的形式進(jìn)行，不僅大大節(jié)省了螺絲量，同時(shí)大大增強(qiáng)了溜井強(qiáng)度，節(jié)省了安裝時(shí)間。以往安裝采場(chǎng)溜井、人道需要兩個(gè)班，現(xiàn)在只需要一個(gè)班即可完成。節(jié)約了人力、物力，為及時(shí)充填爭(zhēng)取到了寶貴的時(shí)間。

我們?cè)谏畈恐卸?#采場(chǎng)采用鋼制人道、溜井傾斜安裝，采場(chǎng)由-500m采至-440m中段，預(yù)計(jì)兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)道可少采廢石量1920立方米，節(jié)省打眼工約50個(gè)班次，出礦工約35個(gè)班次。屆時(shí)可多回采礦石5500噸，多出礦5300噸，加快了采場(chǎng)作業(yè)循環(huán)，同時(shí)節(jié)約大量錨桿、釬桿、釬頭、炸藥、風(fēng)水電等，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益不低于500萬(wàn)元。

我們?cè)谏畈恐卸?#采場(chǎng)采用鋼制人道、溜井傾斜安裝，采場(chǎng)由-500m中段至-440m中段預(yù)計(jì)將少采廢石量3300立方米。節(jié)省打眼工約100個(gè)班次，出礦工約75個(gè)班次；屆時(shí)可多回采礦石1.1萬(wàn)噸，多出礦1.1萬(wàn)噸，加快了采場(chǎng)作業(yè)循環(huán)，同時(shí)節(jié)約大量錨桿、釬桿、釬頭、炸藥、風(fēng)水電等，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益不低于1200萬(wàn)元。

8 結(jié)論

該工藝技術(shù)改進(jìn)工作，可在礦山區(qū)域進(jìn)行推廣使用，不僅能夠有效保證鋼制溜井、人道的使用壽命，避免堵塞現(xiàn)象，同時(shí)減少采場(chǎng)廢石作業(yè)量，降低礦石結(jié)塊情況的發(fā)生，加快了采場(chǎng)作業(yè)循環(huán)，降本增效，促進(jìn)礦山良性生產(chǎn)。