井下無底柱分段崩落法的應(yīng)用研究

王梅竹

引言

礦石資源是我國重要能源之一，對我國工業(yè)生產(chǎn)制造產(chǎn)生的影響較大。雖然我國礦石資源比較豐富，但各地區(qū)礦石資源不均勻，不同地區(qū)礦石生產(chǎn)效益也存在差異。由于我國礦石資源需求量逐漸增多，且采礦環(huán)境逐漸多樣化，因此井下無底柱分段崩落法采礦技術(shù)應(yīng)用效果逐漸下降。為了提高地下鐵礦資源開發(fā)利用效率，多數(shù)井下采礦車間都對無底柱分段崩落法進(jìn)行應(yīng)用探索。

1 無底柱分段崩落法應(yīng)用現(xiàn)狀

無底柱分段崩落法是一種比較高效的采礦手段，在地下金屬礦山采礦工作中比較常用。在無底柱分段崩落法運(yùn)用方面，需要廢石覆蓋層與崩落礦石相互接觸，從覆蓋層廢石中放出礦石，礦石損失率偏高。無底柱分段崩落法多應(yīng)用于巷道內(nèi)部采礦，具有一定的機(jī)械化程度，有利于減少人力資源消耗。在井下無底柱分段崩落法采礦方法應(yīng)用過程中，可能會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)概率，且礦石采購能力與巷道穩(wěn)定性存在密切關(guān)系。當(dāng)巷道穩(wěn)定性存在問題時(shí)，便有可能礦石生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，難以為井下采礦工作提供安全保障。部分鐵礦采購單位為了促進(jìn)今下午地主分段崩落法采礦技術(shù)發(fā)展，開始對礦場結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，從而減少采礦成本支出。甚至有井下采礦車間對巷道斷面尺寸進(jìn)行擴(kuò)大調(diào)整，便于大型無軌采礦設(shè)備操作[1]。然而當(dāng)巷道斷面尺寸變大后，巷道穩(wěn)定性便會(huì)相應(yīng)減少，從而加大采礦人員工作風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)（某礦區(qū)無底柱分段崩落法應(yīng)用現(xiàn)場如圖1所示）。

圖1 某礦區(qū)無底柱分段崩落法應(yīng)用現(xiàn)場

自20世紀(jì)90年代開始，國內(nèi)外科研單位便開始進(jìn)行無無底柱分段崩落法采場通風(fēng)問題研究探索，從而提出了各種通風(fēng)措施，包括爆堆通風(fēng)、地溝通風(fēng)與局扇通風(fēng)等。因?yàn)楹芏嗤L(fēng)方法都是根據(jù)實(shí)際采礦場地進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以各類無底柱分段崩落法采場通風(fēng)應(yīng)用條件都是固定的。雖然無底柱分段崩落法擁有較強(qiáng)的采礦能力，且操作方式簡單，安全性較高，但在實(shí)際運(yùn)用過程中依然會(huì)存在缺陷。比如井下通風(fēng)安全性可能會(huì)因?yàn)闊o底柱分段崩落法獨(dú)頭回采而受到影響，在日益復(fù)雜的采礦環(huán)境中，井下通風(fēng)安全問題逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。

2 應(yīng)用分析

2.1 井下通風(fēng)方式選擇分析

在井下無底柱分段崩落法通風(fēng)方式選擇方面，爆堆通風(fēng)方法應(yīng)用效果較好。相對于地溝通風(fēng)與局扇通風(fēng)方法而言，爆堆通風(fēng)方法能夠降低電能損耗量。甘肅某鐵礦井下車間通過爆堆通風(fēng)方法降低鏟裝排塵時(shí)間，有效縮短爆破時(shí)間，有利于提高地下鐵礦礦石生產(chǎn)工作效率。該鐵礦因?yàn)橹車竟?jié)性氣候溫度值偏大，井下采礦工作可能會(huì)因?yàn)樽匀伙L(fēng)壓而受到影響。在井下通風(fēng)方式選擇方面，不僅需要同礦井通風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行研究，還要對區(qū)域內(nèi)環(huán)境與地理?xiàng)l件進(jìn)行探索。比如在夏季時(shí)，由于地面溫度逐漸上升，因此機(jī)械通風(fēng)方式和自然風(fēng)壓相反，易對礦山機(jī)械通風(fēng)造成阻礙。在冬季時(shí)，地面溫度偏低，機(jī)械通風(fēng)方式和自然風(fēng)壓相同，有利于礦山機(jī)械通風(fēng)。由此可見，在井下無底柱分段崩落法通風(fēng)方式選擇時(shí)，需要對自然風(fēng)壓變化與周圍氣候環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合研究分析結(jié)果進(jìn)行通風(fēng)方式合理選擇，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)。

2.2 大間距巷道采礦應(yīng)用分析

由于地下鐵礦采礦工作進(jìn)度要求較高，因此很多井下生產(chǎn)車間為了在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成采礦工作量都會(huì)對采場結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，盡量擴(kuò)大巷道斷面間距。因?yàn)橄锏篱g距擴(kuò)大之后會(huì)影響到采礦環(huán)境安全穩(wěn)定，所以在實(shí)際井下無底柱分段崩落法采礦技術(shù)應(yīng)用時(shí)不可避免的會(huì)遇到上述問題。因此，在井下無底柱分段崩落法采礦技術(shù)運(yùn)用前，首先需要對井下車間周圍巖石與礦石完整性進(jìn)行研究調(diào)查，結(jié)合抵押變化規(guī)律判斷應(yīng)力集中區(qū)與崩落區(qū)，確定井下無底柱分段崩落法采礦區(qū)間段。在巷道無底柱分段崩落法采礦技術(shù)應(yīng)用期間，采礦巷道可能會(huì)存在頂板垮冒破壞與片幫破壞問題，從而影響到采礦技術(shù)應(yīng)用效果。因此，有必要對采礦巷道可能存在的破壞形式進(jìn)行研究分析，并通過相應(yīng)巷道支撐措施提高井下無底柱分段崩落法采礦穩(wěn)定性。另外，在巷道開挖過程中可能會(huì)出現(xiàn)引力場疊加現(xiàn)象，從而導(dǎo)致巷道斷面穩(wěn)定性不足。針對這種情況，必須對井下無底柱分段崩落法采場結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，增加分段高度與進(jìn)路間距，從而提高巷道穩(wěn)定性，盡量減少巷道周圍巖石應(yīng)力水平[2]。巷道穩(wěn)定性關(guān)乎井下無底柱分段崩落法采礦技術(shù)應(yīng)用效果，相關(guān)井下車間在進(jìn)行無底柱分段崩落法技術(shù)應(yīng)用時(shí)必須注重巷道穩(wěn)定性研究探索，保障采場工作環(huán)境安全穩(wěn)定。

2.3 緩傾斜礦體應(yīng)用分析

在井下無底柱分段崩落法采礦技術(shù)運(yùn)用過程中，常會(huì)因?yàn)椴缓侠淼V石回采方法而引起資源回收問題。比如在緩傾斜礦體采礦過程中，礦石回采指標(biāo)可能會(huì)逐漸惡化，礦石貧化與礦石損失概率能夠達(dá)到30～50%，損失大量礦山資源，不利于區(qū)域經(jīng)濟(jì)效益提升。因此，有必要對井下無底柱分段崩落法礦石回采方法進(jìn)行優(yōu)化處理，保障礦山經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)榫弮A斜礦體處于半自然松散爆破狀態(tài)，礦石崩落擠壓安息角偏小，安息角相對偏大。在礦石放礦安息角預(yù)測時(shí)，必須對礦石回采中存在的放頂釋放地壓功能與崩落圍巖功能進(jìn)行考慮，促進(jìn)采空區(qū)域之間能夠相互貫通，避免上部巖石無法及時(shí)冒落出來。在上部空場排爆設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免出現(xiàn)懸頂事故問題可以選擇矩形排面設(shè)計(jì)方式。若上盤出現(xiàn)殲滅礦體，則需要對原有崩礦方法進(jìn)行調(diào)整，通過房柱法進(jìn)行緩傾斜礦體回采，有利于降低礦石貧化率。

3 結(jié)語

綜合上述分析可知，井下無底柱分段崩落法雖然是地下鐵礦采礦工程中的重要技術(shù)之一，但在實(shí)際應(yīng)用期間依然會(huì)存在安全風(fēng)險(xiǎn)問題。經(jīng)無底柱分段崩落法應(yīng)用現(xiàn)狀分析可知，當(dāng)前地下采礦工作依然存在井下通風(fēng)問題、礦石回采問題與巷道穩(wěn)定性不足問題等。本文主要從井下通風(fēng)方式選擇、大間距巷道采礦和緩傾斜礦體三方面進(jìn)行井下無底柱分段崩落法應(yīng)用要點(diǎn)探索，以供相關(guān)人士參考。