國外某鉀鹽礦開采工藝的探討

左 迪,姚俊耀

國外某鉀鹽礦開采工藝的探討

左 迪,姚俊耀

(中赟國際工程有限公司，河南 鄭州 450007)

目前固體鉀鹽礦地下開采正在向設(shè)備大型化、高效化的趨勢發(fā)展，本文根據(jù)老撾甘蒙省鉀鹽礦的礦體賦存及特性，對其分別采用掘采機(jī)開采和連采機(jī)開采進(jìn)行了探討和分析，通過實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用及對比，認(rèn)為掘采機(jī)更適用于甘蒙省鉀鹽礦的開采。

鉀鹽礦;開采;掘采機(jī);連采機(jī);探討

0 鉀鹽礦開采工藝現(xiàn)狀

固體鉀鹽礦開采包括旱采與水采兩種形式，旱采分露天開采與地下開采，水采分硐室開采與鉆井水溶[1-3]。地下開采主要分為炮采和機(jī)械化開采，炮采為一種傳統(tǒng)的開采工藝，目前應(yīng)用廣泛，但由于其出礦效率低，工藝繁瑣，逐漸被機(jī)械化開采所取代。機(jī)械化開采為一種較為新穎的采礦工藝，老撾甘蒙省某鉀鹽礦主要采用短壁機(jī)械化開采。短壁機(jī)械化開采是以短工作面機(jī)械化采礦為主要標(biāo)志的采礦方法，其技術(shù)發(fā)展以高效、安全、綠色、提高礦產(chǎn)資源回收率和采礦功效為目標(biāo)[4]。短壁機(jī)械化開采具有靈活性強(qiáng)、機(jī)械化程度高、回采工效高和安全性好的特點(diǎn)。短壁開采的設(shè)備目前有兩種，一種為連采機(jī)，另一種為掘采機(jī)（掘進(jìn)機(jī)）。對于連采機(jī)，目前在全世界已廣泛應(yīng)用，特別在煤礦和鉀鹽礦已得到良好的應(yīng)用[5]，而掘采機(jī)為針對鉀鹽礦研發(fā)的新型設(shè)備，其特點(diǎn)為大采高，一次切割能力大。

1 礦體開采條件

（1）礦區(qū)內(nèi)礦體賦存。根據(jù)甘蒙省某鉀鹽礦礦區(qū)內(nèi)80個(gè)鉆孔的礦層厚度統(tǒng)計(jì)資料，礦區(qū)內(nèi)鉀鹽礦體最大厚度為73 m，最小1.5 m，一般在6～25 m之間，平均厚度16 m，其中厚度小于7 m鉆孔25個(gè)，所占比例為31%；厚度7～11 m鉆孔12個(gè)，所占比例為15%；厚度11～22 m鉆孔23個(gè)，所占比例為28%；厚度22～33 m鉆孔10個(gè)，所占比例為13%；厚度大于33 m鉆孔10個(gè)，所占比例為13%，見圖1。礦區(qū)內(nèi)礦體厚度大于7 m鉆孔所占比例為69%，大于11 m鉆孔所占比例為54%。

（2）首采盤區(qū)內(nèi)礦體賦存。根據(jù)首采區(qū)范圍

圖1 礦區(qū)礦體厚度分布直方圖

內(nèi)鉆孔統(tǒng)計(jì)，共有18個(gè)鉆孔見礦，其中礦體厚度小于7 m的鉆孔2個(gè)，平均厚度6.28 m；礦體厚度7～11 m的鉆孔4個(gè)，平均厚度8.92 m；礦體厚度11～22 m的鉆孔9個(gè)，平均厚度15.72 m；礦體厚度22～33 m的鉆孔3個(gè)，平均厚度25.13 m，見圖2。首采盤區(qū)內(nèi)礦體厚度大于7 m鉆孔所占比例為89%，大于11 m鉆孔所占比例為67%。

圖2 首采盤區(qū)礦體厚度分布直方圖

2 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)該鉀鹽礦巖石力學(xué)試驗(yàn)研究中給出的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)方案，結(jié)合礦體賦存條件、礦巖物理力學(xué)性質(zhì)、圍巖穩(wěn)固性條件以及回采工藝，對采場結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定在采深260 m，采高8 m，條帶寬度分別為10，8，6 m，所留礦柱的尺寸分別為12，10，8 m。

3 設(shè)備情況

3.1 設(shè)備能力

目前，機(jī)械化采礦設(shè)備主要有兩種，一種為連采機(jī)采礦，另一種為掘采機(jī)（掘進(jìn)機(jī)）采礦。

（1）連采機(jī)。目前，開采鉀鹽礦較大的連采設(shè)備一次最大切割高度為5 m，最大寬度為3.5 m。甘蒙省某鉀鹽礦井下采用連采機(jī)分層開采，連采機(jī)每次可截割進(jìn)尺250 mm，截割寬度3.5 m，截割高度4.5 m，截割體積約3.9 m3，截割一刀時(shí)間約為3.0 min，每小時(shí)進(jìn)尺5.0 m，每小時(shí)出方量約78.8 m3，每天有效采掘時(shí)間14 h，平均日產(chǎn)量約2240 t，年產(chǎn)量約75萬t。

（2）掘采機(jī)（掘進(jìn)機(jī)）。目前，開采鉀鹽礦較大的掘采設(shè)備為一種雙臂大采高掘采機(jī)，其一次最大切割高度為8.5 m，最大寬度為10.0 m。甘蒙省另一鉀鹽礦井下采用掘采機(jī)開采，掘采機(jī)每次可截割進(jìn)尺600 mm，截割寬度10.0 m，截割高度8.0 m，截割體積約48 m3，截割一刀時(shí)間約為25 min，每小時(shí)進(jìn)尺1.4 m，每小時(shí)出方量約112 m3，每天有效采掘時(shí)間14 h，平均日產(chǎn)量約3183 t，年產(chǎn)量約105萬t。

3.2 現(xiàn)場設(shè)備使用情況

3.2.1 連采機(jī)

根據(jù)甘蒙省某鉀鹽礦將近3個(gè)月的正常生產(chǎn)，對連采機(jī)切割時(shí)間、進(jìn)尺、出礦量及故障檢修時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

表1 連采機(jī)近3個(gè)月使用情況

根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)，正常生產(chǎn)3個(gè)月以來，連采機(jī)每天進(jìn)尺主要集中在60～70 m，產(chǎn)量在1523～1838 t/d，最高峰值達(dá)到2527 t/d；連采機(jī)平均每月工作天數(shù)為25.6 d，平均切割時(shí)間313.3 h，平均進(jìn)尺1557.7 m，平均出礦量4.98萬t，年出礦量約60萬t；礦石運(yùn)輸采用鏟車運(yùn)輸是其制約生產(chǎn)效率的主要環(huán)節(jié)。通過對后配套進(jìn)行改造，連采機(jī)后配套為梭車運(yùn)輸?shù)V石，產(chǎn)量將會(huì)顯著增大，平均日產(chǎn)量可達(dá)2100 t，年產(chǎn)量約70萬t。

3.2.2 掘采機(jī)

將近3個(gè)月正常生產(chǎn)以來，對掘采機(jī)切割時(shí)間、進(jìn)尺、出礦量及故障檢修時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2。

表2 掘采機(jī)近3個(gè)月使用情況

根據(jù)表2統(tǒng)計(jì)，正常生產(chǎn)3個(gè)月以來，掘采機(jī)每天進(jìn)尺主要集中在15～20 m，產(chǎn)量在2139～2424 t/d，最高峰值達(dá)到3439 t/d；掘采機(jī)平均每月工作天數(shù)為25.6 d，平均切割時(shí)間308.7 h，平均進(jìn)尺415.3 m，平均出礦量6.75萬t，年出礦量約80萬t；礦石運(yùn)輸采用無軌膠輪車及實(shí)際掘采機(jī)切割時(shí)間是其制約生產(chǎn)效率的環(huán)節(jié)。通過對后配套進(jìn)行改造，掘采機(jī)后配套為帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)V石，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸后，通過加強(qiáng)管理提高每班次掘采機(jī)切割時(shí)間，提高工作效率，平均日產(chǎn)量可達(dá)3000 t，年產(chǎn)量約100萬t。

4 結(jié) 論

甘蒙省的鉀鹽礦礦體厚度較大，平均16.0m，厚度大于11m的礦體占比為54%，所占比例較大，而掘采機(jī)具有采高大、一次切割能力大、單產(chǎn)高、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，更適用于該鉀鹽礦的開采，特別是礦體厚度較大的區(qū)域，可減少礦層的開采層數(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山安全、高效生產(chǎn)，連采機(jī)雖靈活但分層次數(shù)、切割次數(shù)較多。

[1] 任明忠.老撾萬象平原鉀鎂鹽礦區(qū)開采技術(shù)條件研究[J].云南地質(zhì),2004,23(2):179-187.

[2] 續(xù)培信.老撾萬象鉀鹽礦開采方法的探討[J].中國井礦鹽, 2005,36(4):28-31.

[3] 王清明.歐美國家水溶采礦發(fā)展的歷史概況[J].鹽業(yè)史研究, 2001(4):45-47.

[4] 周茂普,石 亮.新工藝、新技術(shù)、新裝備在固體鉀鹽開采中的應(yīng)用[J].化肥工業(yè),2016,43(3):69-71.

[5] 郝萬東,江小軍,張振東,高瑞文,馬進(jìn)功.固體鉀鹽地下開采工藝與設(shè)備配套技術(shù)研究[J].采礦工程,2015(12):46-49.

(2019-12-26)

左 迪(1987—)，男，工程師，從事礦山設(shè)計(jì)工作，Email:24877489@qq.com。