漏斗式受礦巷道的優(yōu)化改進(jìn)及應(yīng)用

時(shí)躍寧 李闖 宮建國(guó)

摘要：針對(duì)金廠峪金礦采用傳統(tǒng)底部結(jié)構(gòu)在采場(chǎng)大量放礦后期，礦石二次損失貧化大的問題，對(duì)漏斗式受礦巷道進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，提出了2種改進(jìn)方案，經(jīng)過分析比較及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，最終選擇方案為：保持原底部結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，將非耙道一側(cè)的受礦漏斗從電耙巷道頂板按照一定角度傾斜向上進(jìn)行擴(kuò)斗作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)果對(duì)比表明，采用優(yōu)化改進(jìn)方案后，二次破碎的炸藥消耗量減少了7 kg/班，出礦過程中礦石損失率降低了2百分點(diǎn)，礦石貧化率降低了5百分點(diǎn)，應(yīng)用效果較好，可供同類型礦山參考借鑒。

關(guān)鍵詞：采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu);電耙巷道;漏斗式;斗頸口;出礦;礦石損失貧化

中圖分類號(hào)：TD26文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2020）04-0034-04doi：10.11792/hj20200407

采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)對(duì)采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果和回采工作安全程度都有較大的影響，針對(duì)礦山的具體條件，選擇合理的底部結(jié)構(gòu)，是礦山采礦設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。對(duì)采用電耙運(yùn)搬出礦方式的淺孔留礦采礦法采場(chǎng)來說，傳統(tǒng)的底部結(jié)構(gòu)在出礦后期礦石二次損失貧化較大，容易造成資源浪費(fèi)，需要針對(duì)礦山礦體賦存條件和采用的采礦方法對(duì)漏斗式受礦巷道進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以適應(yīng)礦山的實(shí)際生產(chǎn)。因此，選擇合理的采場(chǎng)漏斗式受礦巷道的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在采場(chǎng)大量放礦時(shí)利用電耙巷道控制礦石均勻下降，防止因采空區(qū)長(zhǎng)時(shí)間暴露導(dǎo)致的圍巖片落，以及減少出礦結(jié)束時(shí)電耙巷道正上方脊部的礦石殘留量，對(duì)降低采場(chǎng)礦石二次損失貧化有積極意義，同時(shí)也保證了在采場(chǎng)安全生產(chǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1 工程背景

河北金廠峪礦業(yè)有限責(zé)任公司（下稱“金廠峪金礦”）位于河北省唐山市遷西縣金廠峪鎮(zhèn)，是中金黃金股份有限公司控股的全資子公司。金廠峪金礦為地下開采礦山，采礦方法主要為淺孔留礦采礦法，采用平硐、盲豎井聯(lián)合開拓方式，一段主井和二段深部盲豎井接力提升。

由于特殊的礦巖性質(zhì)和多年來成熟應(yīng)用淺孔留礦采礦法，金廠峪金礦實(shí)際生產(chǎn)過程中采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)均為電耙巷道（見圖1）。根據(jù)留礦采礦法的特點(diǎn)，回采過程中采下的礦石在礦房中經(jīng)常移動(dòng)，所以這部分暫留在采場(chǎng)中的礦石不能作為地壓管理的主要手段，而且礦石的移動(dòng)會(huì)對(duì)幫壁圍巖造成脫幫等影響[1]。當(dāng)圍巖不穩(wěn)固時(shí)，暴露的圍巖常因片落混入采場(chǎng)廢石而增大礦石貧化率;而且上采過程中崩落或因圍巖脫幫混入采場(chǎng)的大塊巖石，常常會(huì)堵塞出礦漏斗造成放礦困難，漏斗之間脊部也因底部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)而殘留部分礦石，從而加大礦石損失[2-4]。因此，通過優(yōu)化改進(jìn)漏斗式受礦巷道結(jié)構(gòu)，選取合理的采場(chǎng)工藝參數(shù)，在大量出礦過程中降低礦石的二次損失貧化，是采場(chǎng)整體設(shè)計(jì)需要面對(duì)的主要問題之一。

2 受礦巷道優(yōu)化改進(jìn)

2.1 礦石損失貧化主要影響因素

影響礦石損失貧化的因素大體分為可以避免的偶然性因素和不可避免的必然性因素。

可以避免的偶然性因素主要反映施工過程中的組織管理水平與設(shè)計(jì)所選采場(chǎng)工藝參數(shù)確定的正確性;不可避免的必然性因素主要取決于礦床（體）地質(zhì)條件的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)所選擇的開采方式、方法與技術(shù)措施的正確性[5]。本文主要從可以避免的偶然性因素中考慮如何降低礦石損失貧化。

2.2 基本要求

1）采場(chǎng)放礦過程中，應(yīng)保證底部結(jié)構(gòu)中的巷道有足夠的穩(wěn)固性，能承受崩礦、放礦和二次破碎所引起的地壓與動(dòng)負(fù)荷作用，使采下的礦石能按計(jì)劃放出，充分回收資源。

2）在保證底柱穩(wěn)固的前提下，盡量減少底柱礦量，以提高采場(chǎng)礦石的總回采率。

3）底部結(jié)構(gòu)所需的巷道及其布置，既要滿足放礦、二次破碎及通風(fēng)的要求，有較好的安全條件和良好的勞動(dòng)條件，保證出礦質(zhì)量;又要滿足形成底部結(jié)構(gòu)的巷道工程量較少，巷道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于形成底部結(jié)構(gòu)的機(jī)械化作業(yè)，施工方便的要求。

4）適應(yīng)采場(chǎng)出礦能力的要求。

2.3 理論基礎(chǔ)

2.3.1 放出速度

要達(dá)到采場(chǎng)大量放礦時(shí)礦石均勻下降的目的，除了對(duì)出礦作業(yè)人員操作技術(shù)要求較高以外，還與受礦巷道的結(jié)構(gòu)有關(guān)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)反饋和理論研究分析得出，崩落礦石的放出效果與出礦口的放出速度（v）有較大關(guān)系，即越靠近耙道的出礦口位置和越居于斗穿中心的出礦口位置，礦石放出速度越大，單位時(shí)間內(nèi)礦石的放出量也越多[6]。放出速度與出礦口位置關(guān)系見圖2。

2.3.2 軸線偏移距離

漏斗出礦放出體軸線的偏移垂直耙道方向（見圖3），極值點(diǎn)（x）存在于 -R

2.4 優(yōu)化改進(jìn)及應(yīng)用

2.4.1 改進(jìn)思路

傳統(tǒng)斗頸口一般設(shè)置在漏斗負(fù)擔(dān)范圍內(nèi)的中心部位（見圖5-a）），改進(jìn)方案將斗頸口中心線向遠(yuǎn)離耙道一側(cè)偏移漏斗負(fù)擔(dān)范圍中心線距離為xj。偏移距離一般取0.4～0.6 m[6]。

2.4.2 改進(jìn)方案

1）方案一，在底柱高度不變的情況下，適當(dāng)縮短斗穿距離，保持斗頸規(guī)格不變，在原斗頸中心線位置將斗頸由90°垂直向上的形式改為傾斜向上的形式，同時(shí)增加了桃型礦柱規(guī)格。此時(shí)斗頸口中心線向遠(yuǎn)離耙道一側(cè)偏移距離為xj1（見圖5-b）），且有0.4 m≤xj1≤0.6 m。

2）方案二，保持原底部結(jié)構(gòu)參數(shù)不變，在底部結(jié)構(gòu)施工完畢后，將非耙道一側(cè)的受礦漏斗從電耙巷道頂板按一定角度傾斜向上，爆破崩落至漏斗斜面和切割層底板的交點(diǎn)位置，或者在斗頸施工完畢后，擴(kuò)斗作業(yè)時(shí)，增加一層擴(kuò)斗孔，保證最后的效果相同。此時(shí)，斗頸口中心線向遠(yuǎn)離耙道一側(cè)的偏移距離為xj2（見圖5-c）），0.4 m≤xj2≤0.6 m。視切割層底板巖性是否為礦石和礦體寬度的具體情況，可以考慮在對(duì)沿耙道方向上斗頸兩側(cè)的受礦漏斗進(jìn)行相同的擴(kuò)斗爆破作業(yè)。

2.4.3 試驗(yàn)效果

選擇在金廠峪金礦-17 m中段935-51采場(chǎng)，從聯(lián)絡(luò)道對(duì)整個(gè)出礦階段進(jìn)行觀察記錄，將放礦量計(jì)數(shù)，并與傳統(tǒng)方法布置斗頸口時(shí)巖石接觸面下降程度、傳統(tǒng)理論出礦量進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可知：按傳統(tǒng)方法布置斗頸口時(shí)，40 m高的礦巖接觸面下降到20 m高處即已出現(xiàn)明顯的凹凸不平（見圖6-a））;廢石到達(dá)斗頸口時(shí)，耙道與耙道之間殘留礦石的剖面面積，是耙道正上方礦石脊部殘留面積的6.71倍;平均每條耙道殘留礦石的剖面面積為120.40 m2。采用改進(jìn)方案布置斗頸口，40 m高的礦巖界面下降到11.2 m處才出現(xiàn)凹凸不平，且廢石到達(dá)斗頸口時(shí)的礦石殘留體形態(tài)均勻（見圖6-b）），

2.5 方案比選

2種改進(jìn)方案的理論基礎(chǔ)一致，通過改進(jìn)合理的工藝參數(shù)，都達(dá)到了降低采場(chǎng)礦石二次損失貧化的目的。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)，從施工組織管理的難易程度和可行性2個(gè)方面對(duì)2種方案進(jìn)行比較，以選擇適合金廠峪金礦的最優(yōu)方案。

1）方案一。優(yōu)點(diǎn)：①縮短了斗穿的距離，減少了底部結(jié)構(gòu)總體的掘進(jìn)量，降低了施工成本;②增大了桃型礦柱的規(guī)格，增強(qiáng)了底柱的穩(wěn)固性，增加了在電耙巷道內(nèi)進(jìn)行二次破碎等爆破作業(yè)時(shí)采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)的安全性;③傾斜向上的斗頸布置形式，減少了出礦過程中斗穿內(nèi)部的松散礦石堆積量，降低了采場(chǎng)礦石的二次損失。

缺點(diǎn)：對(duì)作業(yè)人員尤其是鑿巖工的作業(yè)水平要求較高，傾斜向上斗頸布置形式的布孔角度在鉆孔過程中不易掌握，可能會(huì)造成實(shí)際效果與設(shè)計(jì)不符，甚至造成工程報(bào)廢。角度過小需要重新鉆孔二次施工，增加掘進(jìn)作業(yè)成本;角度過大則小于自然安息角，造成礦石堆積在漏斗斜面上，將會(huì)增加礦石的二次損失。

2）方案二在保持傳統(tǒng)施工組織方式的基礎(chǔ)上，對(duì)原工藝進(jìn)行了稍微改進(jìn)補(bǔ)充。掘進(jìn)量和組織管理沒有變化，保證了作業(yè)人員在作業(yè)過程中的熟練程度。同時(shí)，根據(jù)切割層揭露礦體的具體情況，主動(dòng)選擇斗頸在沿耙道方向上的擴(kuò)斗位置和擴(kuò)斗孔層數(shù)，增大受礦巷道規(guī)格尺寸，在不改變桃型礦柱穩(wěn)定性的前提下，減少了大塊堵塞漏斗的可能性，更大程度上降低了采場(chǎng)礦石的二次損失貧化。

綜上所述，選擇方案二作為受礦巷道的最終改進(jìn)方案。

2.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

將試驗(yàn)采場(chǎng)的出礦能力、火工材料消耗、總出礦量和出礦品位與以往同類型采場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，采用傳統(tǒng)方法和改進(jìn)方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見表1。

由表1可知，采用改進(jìn)方案的受礦巷道在大量放礦整體階段的出礦能力、火工材料消耗、控制礦石二次損失貧化等方面效果均優(yōu)于傳統(tǒng)的采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)，為礦山創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 論

1）金廠峪金礦采用改進(jìn)后的受礦巷道形式，通過日常在天井聯(lián)絡(luò)道觀察，下降的礦巖界面與試驗(yàn)效果基本相同;放礦后期礦石中摻雜的大塊廢石明顯減少，出礦品位與預(yù)期品位浮動(dòng)不大，單班出礦效率明顯提升。二次破碎的炸藥消耗量明顯減少，降低出礦過程中礦石損失率和礦石貧化率的同時(shí)，也降低了出礦的綜合成本。

2）本次漏斗式受礦巷道的優(yōu)化改進(jìn)對(duì)傳統(tǒng)工藝改變較小，成熟的經(jīng)驗(yàn)易于學(xué)習(xí)和接受，達(dá)到了降本增效的目的。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

[2] 胡小林.貴溪銀礦采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用評(píng)價(jià)[J].有色金屬（礦山部分），2001（1）：10-11.

[3] 鐘剛，孫業(yè)峰.平水銅礦采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].江西有色金屬，1998，12（2）：4-6.

[4] 梁光軍，劉新軍，張福國(guó).留礦法底部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及礦柱回采方法的實(shí)踐[J].黃金，1999，20（5）：25-27.

[5] 王運(yùn)敏.現(xiàn)代采礦手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[6] 任鳳玉.放礦口對(duì)崩落法放礦的影響[J].有色金屬，1993，45（4）：17-23.

Abstract：Traditional stope bottom structure adopted in Jinchangyu Gold Mine incurred severe secondary ore loss in the late stage of large amounts of ore drawing.Therefore，the chute type gathering roadway is optimized and renovated.2 renovation plans are put forward，compared and applied on site.The selected final plan is：the original bottom structure parameters are kept，the gathering chute on the non-rake side is expanded from the rake roadway roof with certain upward inclining angles.Onsite results comparison shows that the optimized plan leads to dynamite consumption reduction in secondary crushing by 7 kg/shift，ore loss rate in the ore drawing process decrease by 2 percentage points，ore dilution rate decrease by 5 percentage points.The application effect is good.The study can be used as reference by similar mines.

Keywords：stope bottom structure;electric rake roadway;chute type;chute neck;ore drawing;ore loss and dilution