金屬礦山緩傾斜極薄礦體開采工藝技術(shù)

曹偉建

（山東煙臺(tái)鑫泰黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，山東 煙臺(tái) 264010）

金屬礦山緩傾斜極薄礦體是當(dāng)前采礦領(lǐng)域施工難度大、采礦危險(xiǎn)性高的采礦對(duì)象，由于其礦體整體具有一定高的傾斜角度，作業(yè)空間相對(duì)狹小，且礦石不能自溜等特點(diǎn)，因此造成了采礦過程中，生產(chǎn)效率低、機(jī)械化設(shè)備利用率低等采礦效果[1]。同時(shí)，上述因素也是影響該區(qū)域礦山資源有效利用的最主要原因，嚴(yán)重制約著礦山企業(yè)的整體生產(chǎn)發(fā)展。通過對(duì)金屬礦山緩傾斜極薄礦體的開采方法和開采技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)于礦山企業(yè)的降本增效而言，具有十分重要的價(jià)值意義?；诖?，本文開展金屬礦山緩傾斜極薄礦體開采工藝技術(shù)研究。

1 金屬礦山緩傾斜極薄礦礦體采礦現(xiàn)狀

當(dāng)前，礦產(chǎn)開采企業(yè)針對(duì)金屬礦山緩傾斜極薄礦體的相關(guān)開采技術(shù)研究仍然處于初級(jí)階段，傳統(tǒng)開采技術(shù)僅根據(jù)不同礦體的地質(zhì)條件給出了相應(yīng)的嘗試。由于這一類型礦體開采區(qū)域空間狹小，因此現(xiàn)有采礦方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，均需要對(duì)圍巖進(jìn)行擴(kuò)充以此增加開采區(qū)域的空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)其開采。壁式削壁充填法和分條式掏切法是目前針對(duì)這一類型礦體最常見的兩種開采工藝技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中具有開采速度快、質(zhì)量高等優(yōu)勢。但由于需要進(jìn)行對(duì)圍巖的擴(kuò)充，因此大部分的開采成本用于不必要的環(huán)節(jié)當(dāng)中，無法有效將采礦的成本降低。

2 金屬礦山緩傾斜極薄礦體開采工藝技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 鑿巖工具組裝

金屬礦山緩傾斜極薄礦礦體的礦脈厚度通常在0.75m以下，因此傳統(tǒng)開采無法在狹小的空間完成作業(yè)，需要對(duì)開采空間進(jìn)行擴(kuò)展，削壁工程量將會(huì)大大增加，進(jìn)一步提高礦山開采的成本[2]。針對(duì)這一問題，本文選用鑿巖鉆車裝置，將其與前后滑動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行連接，并配備相應(yīng)的上下伸縮支架，以此組裝一種全新的鑿巖工具。圖1 為本文開采工藝技術(shù)鑿巖工具組裝示意圖。

圖1 本文開采工藝技術(shù)鑿巖工具組裝示意圖

圖1 中，編號(hào)1～6 分別表示為頂板線、底板線、固定支架、上伸縮支架、下伸縮支架、鑿巖鉆車裝置。該鑿巖工具能夠在0.45m～0.80m 礦脈厚度當(dāng)中進(jìn)行自動(dòng)化作業(yè)，符合金屬礦山緩傾斜極薄礦開采厚度的要求。除此之外，鑿巖工具還需要鑿巖鉆孔設(shè)備、起重吊裝設(shè)備以及其他相關(guān)的輔助工具，通過對(duì)各類開采工具的合理運(yùn)用，提高開采效率。

2.2 采場布置及主要采切工程設(shè)置

在實(shí)際開采過程中，采場布置按照金屬礦山緩傾斜極薄礦體的走向進(jìn)行，并在每隔25m～75m 位置上掘進(jìn)一個(gè)通風(fēng)上山，根據(jù)不穩(wěn)定性特征，控制其間隔大小。在兩個(gè)通風(fēng)區(qū)域中間設(shè)置多個(gè)采場，階段高度為35m，將采場的采幅設(shè)置為與礦體厚度相同的大小，并保證頂柱的傾斜長度為1.5m，底柱的傾斜長度為2.5m。

主要采切工程包括切割巷道、頂出巷道以及礦塊鉆孔等，主要工程施工在沿金屬礦山緩傾斜極薄礦體的實(shí)際走向布設(shè)，采用淺孔爆破方法進(jìn)行掘進(jìn)，并控制切割巷道與頂出巷道的規(guī)格在2.2m×2.4m～2.4m×2.8m。進(jìn)行切割巷道和頂出巷道的主要目的，是為了形成本文上述鑿巖工具能夠掘進(jìn)的空間，并方便相關(guān)輔助工具的運(yùn)行。在實(shí)際爆破的過程中，首先完成對(duì)巷道頂部巖石的掘進(jìn)和爆破，再完成對(duì)礦層部分的爆破，由開采人員對(duì)爆破產(chǎn)生的碎石進(jìn)行人工拿取，最后對(duì)礦體巷道底部進(jìn)行鏟底爆破操作，爆破厚度通常在250mm～350mm 范圍以內(nèi)。根據(jù)不同金屬礦山緩傾斜極薄礦體的實(shí)際情況，進(jìn)行鉆孔工作，鉆孔結(jié)構(gòu)主要包括掏槽眼、中心掏槽眼、周邊眼、輔助眼、礦脈松動(dòng)眼、鏟底眼等。根據(jù)不同鉆孔結(jié)構(gòu)的作用，將其設(shè)置在切割巷道及頂出巷道的不同位置上。

2.3 回采工藝及礦石搬運(yùn)

完成對(duì)采場布置及主要采切工程后，還需要進(jìn)行回采和搬運(yùn)，利用礦山企業(yè)在開采過程中專用的水平鉆機(jī)設(shè)備，對(duì)金屬礦山緩傾斜極薄礦體的切割礦體部分進(jìn)行鉆孔。通常情況下，根據(jù)金屬礦山緩傾斜極薄礦體特點(diǎn)，切割礦塊規(guī)格為15m×4.5m×0.2m，礦塊底部和頂部位置上均設(shè)置對(duì)稱的兩個(gè)鉆孔結(jié)構(gòu)，并控制鉆孔的孔徑在60mm～80mm 一維，切割鉆孔應(yīng)當(dāng)保證垂直于切割巷道。在完成鉆孔作業(yè)后，在切割巷道內(nèi)部安裝相應(yīng)的切割裝置和珠繩，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)程完成操作，切割成大小不等的多個(gè)礦塊，最大礦塊的切割面積應(yīng)達(dá)到80m2 以上，最小礦塊的切割面積應(yīng)當(dāng)在50m2以下。按照礦塊的切割順序，完成對(duì)穿繩的切割。切割順序?yàn)椋菏紫葘?duì)切割礦塊兩側(cè)垂直面穿繩切割，其次對(duì)切割礦塊底部穿繩切割，最后對(duì)切割礦塊頂部穿繩切割。按照上述切割順序，完成對(duì)穿繩切割后，將切割裝置移動(dòng)到切割巷道當(dāng)中，并將液壓頂出裝置同樣安裝在頂出巷道當(dāng)中，利用液壓頂出裝置將礦塊頂出至巷道以外，并保證每完成1m 頂出，由礦體開采人員將頂出部分的礦塊擊碎，并將其裝到運(yùn)輸車當(dāng)中。重復(fù)上述操作，完成對(duì)巷道當(dāng)中所有礦塊的頂出、擊碎及運(yùn)輸。將頂出的礦石由人工打碎后全部裝入礦運(yùn)輸車當(dāng)中，并將其運(yùn)輸?shù)狡巾弦酝獾牡V石堆放場。

由于在巷道中跨度相對(duì)較小，且空區(qū)的高度通常僅為0.25m～0.55m，因此在完成回采工作后，還需要對(duì)空區(qū)進(jìn)行一次性的廢石填充。同時(shí)，在回采的過程中，廢石通常是在巷道挖掘過程中產(chǎn)生，因此除了需要進(jìn)行廢石填充以外，還需要將其統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)狡巾弦酝獾膹U石專用堆放場當(dāng)中。除此之外，在進(jìn)行鉆孔、切割的過程中，會(huì)產(chǎn)生一定量的泥漿廢液等物質(zhì)，將其直接排放在周圍環(huán)境當(dāng)中會(huì)對(duì)礦山整體生態(tài)環(huán)境造成影響，因此還需要設(shè)置相應(yīng)的排水系統(tǒng)，將泥漿、廢水等排放到平硐外的沉泥池當(dāng)中，經(jīng)過加工、處理，在達(dá)到澄清標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行排放，以此保證礦山開采不對(duì)周圍環(huán)境造成影響。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為證明本文提出的金屬礦山緩傾斜極薄礦體開采工藝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有更高的開采效果，利用本文提出的開采工藝技術(shù)與傳統(tǒng)開采工藝技術(shù)對(duì)相同的金屬礦山緩傾斜極薄礦體進(jìn)行開采。假設(shè)本文開采工藝技術(shù)為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)開采工藝技術(shù)為對(duì)照組。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的公正性，對(duì)兩種開采工藝提出如下要求：作業(yè)開采高度均控制在1.95m 左右，按照15m×3.5m×0.2m 標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置兩種開采方法的切割礦塊。在保證其他影響因素均相同的情況下，對(duì)比實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的開采效率。完成實(shí)驗(yàn)后，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成如表1 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

4 結(jié)束語

本文通過對(duì)金屬礦山緩傾斜極薄礦體開采研究得出，利用本文提出的開采工藝技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)開采技術(shù)中存在的開采難度大、成本高、開采效率低等問題。為進(jìn)一步提高該開采工藝的應(yīng)用效果，提高出礦的整體質(zhì)量，減少出礦量，在后續(xù)的研究中還將引入更多的現(xiàn)代化開采設(shè)備及作業(yè)方式，從而應(yīng)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的金屬礦山，為礦山開采企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在后續(xù)研究中還將對(duì)影響礦山開采周圍環(huán)境的因素進(jìn)行綜合考量，提出更加綠色、環(huán)保的開采工藝，提高礦山開采企業(yè)的社會(huì)效益。