緩傾斜中厚礦體安全高效采礦方法工藝技術(shù)應(yīng)用研究

趙剛

（廣西河池市桌泰建筑工程有限責(zé)任公司大新分公司，廣西崇左 532315）

緩傾斜中厚礦體開(kāi)采過(guò)程中，要對(duì)采礦方法進(jìn)行探究，對(duì)實(shí)際開(kāi)展作業(yè)中采取的采礦方法工藝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，從而確保采礦作業(yè)的安全性，提高整體開(kāi)采作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 礦體概況

某礦山所在區(qū)域海拔高度約為845.58m，附近最低海拔高度為295.24m。礦體平均厚度為10.25m，平均傾斜角度約為9°，水平方向延長(zhǎng)約為315.50m，傾斜延長(zhǎng)約為210.58m。企業(yè)在礦山開(kāi)采前期，考慮到礦體整體情況，以及技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素，采取孔房柱法進(jìn)行開(kāi)采。從整體開(kāi)采情況來(lái)看，回收率僅為52%～60%，分化率超過(guò)了21.5%，開(kāi)采作業(yè)進(jìn)行期間，所有作業(yè)人員都位于高危空區(qū)內(nèi)，整體作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)程度高，整個(gè)企業(yè)取得的經(jīng)濟(jì)效益較差，為了扭轉(zhuǎn)這一局面，需要優(yōu)化采礦方法。

2 設(shè)計(jì)采礦方法需要遵循的原則

對(duì)整個(gè)礦區(qū)的礦產(chǎn)資源的存儲(chǔ)量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，最低標(biāo)高為194.54m，最高標(biāo)高為584.52m，礦體以上具有良好植被，在礦體開(kāi)采期間要綜合考慮歷史原因、地方政策、地表環(huán)境等各項(xiàng)因素影響，開(kāi)采期間，地表不得發(fā)生陷落問(wèn)題，綜合分析礦體情況，設(shè)計(jì)了地下開(kāi)采策略。對(duì)礦山情況進(jìn)行全面分析，采取斜坡道，潛淺孔房柱法開(kāi)采，礦產(chǎn)資源采取汽車與鏟車相互聯(lián)合方式進(jìn)行運(yùn)輸，確保開(kāi)采效率和運(yùn)輸質(zhì)量。

依據(jù)我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展情況與政策，全面分析礦山開(kāi)采技術(shù)特點(diǎn)、礦產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的具體經(jīng)營(yíng)模式、礦上所在區(qū)域地方人文環(huán)境設(shè)計(jì)采礦方法要嚴(yán)格遵循以下原則：

（1）遵循相應(yīng)法律法規(guī)，堅(jiān)持安全生產(chǎn)作業(yè)為第一原則。

（2）充分考慮開(kāi)采作業(yè)應(yīng)用的各項(xiàng)技術(shù)和生產(chǎn)條件與采礦方法的經(jīng)濟(jì)性、安全性，確保技術(shù)的實(shí)用性[1]。

（3）全面考慮采用技術(shù)的低貧損、經(jīng)濟(jì)合理等方法為設(shè)計(jì)應(yīng)用的基礎(chǔ)原則，同時(shí)，要消除采礦區(qū)內(nèi)存在的各種安全隱患，確保地面不會(huì)發(fā)生坍塌問(wèn)題[2]。

（4）充分分析工程現(xiàn)狀、生產(chǎn)設(shè)備性能和人員技術(shù)力量，以免發(fā)生重復(fù)投資，造成浪費(fèi)問(wèn)題。

依據(jù)上述原則，決定采取填充采礦法開(kāi)展相應(yīng)開(kāi)采作業(yè)，為了提高企業(yè)在礦產(chǎn)資源開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益，最終決定采取尾砂交接填充采礦法和廢石填充發(fā)對(duì)比分析，通過(guò)對(duì)比分析兩種方法的先進(jìn)性，采取兩步驟中深孔房柱式尾砂膠結(jié)充填采礦法完成相應(yīng)開(kāi)采作業(yè)。

3 礦體開(kāi)采方法探討

3.1 設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)

該方法在具體應(yīng)用期間主要采取回采緩傾斜礦體，礦體厚度要超過(guò)8.5m，傾角為0°～9°，甚至傾斜角度更大的礦體。該方案將礦體作為垂直走向，將沿走向劃分為礦體和礦房，一個(gè)礦體劃分為平行多個(gè)礦柱和礦房，線回收一步驟礦房，將鑿巖到布置礦房底部，向上深孔鑿巖，采取端部后退式崩礦，利用鏟車端部后方式將礦產(chǎn)資源運(yùn)輸，對(duì)于礦區(qū)內(nèi)的殘礦，通過(guò)應(yīng)用遙控鏟車，完成回收。完成回采后，要對(duì)底部通道空區(qū)進(jìn)行封堵，通過(guò)對(duì)高強(qiáng)度尾砂膠結(jié)填充沖體對(duì)空區(qū)進(jìn)行填充。第二步驟礦柱回采后通過(guò)對(duì)尾砂非膠結(jié)進(jìn)行填充。

3.2 布置礦體的各項(xiàng)參數(shù)

礦塊垂直礦體走向布置劃分為礦房和礦體，礦房長(zhǎng)度為礦體中段內(nèi)延伸長(zhǎng)度，依據(jù)礦體產(chǎn)狀劃分為設(shè)計(jì)為52.5～61.8m，設(shè)計(jì)礦房寬度為11.8m，礦柱設(shè)計(jì)整體寬度為14.8m，高度是整體寬度垂直厚度[3]。針對(duì)部分礦體要設(shè)置預(yù)留頂?shù)字數(shù)字穸仍谠O(shè)計(jì)時(shí)，要將厚度控制在8.5～10.2m。

3.3 采切工程

采切工程就是采準(zhǔn)切割，該項(xiàng)工程主要包括的內(nèi)容有：沿著脈運(yùn)輸巷道，采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道，中深孔鑿巖巷道，回風(fēng)井填充，切割橫巷等多項(xiàng)內(nèi)容。在實(shí)際作業(yè)開(kāi)展期間，為了確保整個(gè)開(kāi)采作業(yè)順利，提高開(kāi)采作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，減少作業(yè)中安全事故的發(fā)生[4]。將中深孔鑿巖道布置在的中央位置處于上部邊界，利用上部通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷道通道，采取分段方式沿脈完成平巷運(yùn)輸，將礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用的切割天井和切割橫巷都布置在采場(chǎng)上部邊界處，對(duì)于布置的切割天井應(yīng)向上延伸約2.8m，進(jìn)而形成填充小井[5]。礦產(chǎn)中填充小井與上部水平填充回風(fēng)巷構(gòu)成采切工程。

3.4 回采工業(yè)分析

3.4.1 鑿巖爆破設(shè)計(jì)

針對(duì)鑿巖爆破作業(yè)，在設(shè)計(jì)中要采取傳統(tǒng)上下扇形方式，利用中深孔鑿巖方式進(jìn)行爆破，鑿巖爆破會(huì)應(yīng)用到鉆機(jī)鑿巖，采用的鉆機(jī)性能必須保持良好，確保其作用能夠滿足鑿巖爆破工作。具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)將鑿巖深度控制在5.8～16.5m之間，局布置深度達(dá)到了19.5m，具體孔徑大小主要集中在6.43～7.21cm，炮孔排距控制在1.6～1.8m之間，孔底距1.9～2.1m，一個(gè)采場(chǎng)由上端到下端一次完成相應(yīng)施工作業(yè)。此外，針對(duì)的局部中孔深，施工難度較大區(qū)域，可以采取氣腿式淺孔鑿巖機(jī)，采取補(bǔ)充鉆孔方式完成相應(yīng)作業(yè)，淺孔孔徑的具體情況如表1所示。

表1 淺孔孔徑的具體情況

爆破作業(yè)要先在采場(chǎng)端部對(duì)完成布置的切割橫巷和切割天井進(jìn)行應(yīng)用，通過(guò)組合方式完成爆破作業(yè)，通過(guò)爆破最終形成高度與寬度都在2.1～3.0m的垂直厚度切割槽。將切割槽作為自由面，進(jìn)行中深孔側(cè)向爆破崩落礦石，每次爆破作業(yè)要布置2～3排炮孔。進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，為了確保爆破的合理性，完成開(kāi)采作業(yè)面，要在采場(chǎng)上端積極性槽位切割，然后通過(guò)逐步往下后退式，實(shí)現(xiàn)逐漸段爆破。

3.4.2 開(kāi)采作業(yè)中的出礦

在礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中，針對(duì)爆破崩落礦石，通過(guò)對(duì)原中深孔鑿巖巷道出礦，在進(jìn)行出礦開(kāi)展時(shí)，為了提高開(kāi)采效率，避免發(fā)生安全事故，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡。進(jìn)行開(kāi)礦期間，出礦人員禁止進(jìn)入到前端采礦空區(qū)，確保出礦作業(yè)安全，提高作業(yè)效率，主要采用性能良好的鏟車進(jìn)行出礦。針對(duì)鑿巖巷道端部，在作業(yè)開(kāi)展時(shí)要采用鏟車對(duì)開(kāi)采區(qū)內(nèi)礦上進(jìn)行鏟裝，在該過(guò)程中，要將鏟出礦石全部都裝入到汽車內(nèi)，在裝入礦石時(shí)，要小心進(jìn)行，避免礦石對(duì)汽車造成破壞。完成裝載作業(yè)后，利用汽車直接將礦石運(yùn)輸?shù)降乇淼V倉(cāng)或選廠。針對(duì)空區(qū)來(lái)說(shuō)，每次爆破時(shí)，要運(yùn)輸大量部分，剩余部分礦石則應(yīng)對(duì)留存在空區(qū)內(nèi)。在礦產(chǎn)資源開(kāi)采期間，應(yīng)對(duì)在爆破逐步突進(jìn)約為20.0m距離之后，通過(guò)對(duì)鏟運(yùn)機(jī)或遙控鏟車進(jìn)行應(yīng)用，完成對(duì)開(kāi)采區(qū)域內(nèi)殘礦資源的回收與利用[6]。

3.4.3 礦產(chǎn)采場(chǎng)區(qū)域內(nèi)通風(fēng)分析

針對(duì)礦產(chǎn)資源采場(chǎng)通風(fēng)情況，采場(chǎng)內(nèi)的新鮮風(fēng)流從礦房下側(cè)沿著脈運(yùn)輸巷道和采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道被傳輸?shù)讲蓤?chǎng)作業(yè)面，通過(guò)對(duì)新鮮空氣的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作業(yè)面內(nèi)渾濁風(fēng)流的清洗，經(jīng)過(guò)清洗之后，風(fēng)流采場(chǎng)上端填充回風(fēng)井與填充回風(fēng)平巷全部、及時(shí)地排出地表，從而為采場(chǎng)工作面營(yíng)造一個(gè)良好通風(fēng)條件，同時(shí)，還要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，輔助采場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的局部通風(fēng)，做好通風(fēng)作業(yè)。

3.4.4 采空區(qū)充填

完成礦區(qū)內(nèi)礦石回采作業(yè)后，要在采場(chǎng)上下兩端采場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的聯(lián)絡(luò)通道，建設(shè)填充擋墻，完成密閉作業(yè)。從大量開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，進(jìn)行填充墻建設(shè)時(shí)可以采用木板墻、混凝土墻、磚墻，需要特別注意的是，建設(shè)的封閉墻必須要有良好濾水性能。在實(shí)際填充作業(yè)時(shí)，為了提高填充質(zhì)量，確保采用的填充工藝的合理性，填充要采取分層方式開(kāi)展，一次填充高度應(yīng)對(duì)控制在1.0m左右，完成最后一次填充后，接頂率需要超過(guò)90%。此外，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，要求尾砂填充料漿灰砂的平均比要控制在2:11左右，在整個(gè)作業(yè)開(kāi)展期間，應(yīng)對(duì)在第一步驟填體的整體強(qiáng)度，以及接頂率達(dá)到指定要求之后，才能夠開(kāi)展回采第二步驟采場(chǎng)，完成礦產(chǎn)資源開(kāi)采。

用充填法處理采空區(qū)，一方面要求了解清楚采空區(qū)的位置、大小以及與相鄰采空區(qū)的所有通道，以便對(duì)采空區(qū)進(jìn)行封閉，加設(shè)隔離墻，進(jìn)行充填脫水或防止充填料流失；另一方面，采空區(qū)中必須能有鉆孔、巷道或天井相通，以便充填料能直接進(jìn)入采空區(qū)，達(dá)到密實(shí)、充填采空區(qū)的目的。充填法用于采空區(qū)處理，具有效果好、見(jiàn)效快、充填密實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，在采用充填法處理采空區(qū)時(shí)首先要從安全生產(chǎn)的角度，其次則要從經(jīng)濟(jì)的角度加以考慮，選用合理的充填材料和研究經(jīng)濟(jì)可行的工藝技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

礦區(qū)采取優(yōu)化后的采礦方法工藝技術(shù)，能夠使采礦作業(yè)中的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都得到進(jìn)一步優(yōu)化，而且也提高了采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，大幅降低采礦中各種尾砂排放量，改善了當(dāng)體環(huán)境，避免采礦區(qū)發(fā)生地表塌陷問(wèn)題。