阿舍勒銅礦采準(zhǔn)掘支新工藝的應(yīng)用

余江明

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 阿勒泰 836700）

1 概況

阿舍勒銅礦現(xiàn)主要采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法回采。使用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法回采的采場段高大、出礦周期長、采空區(qū)暴露時(shí)間長，同時(shí)因礦石含硫高，長期積壓易造成采場底部礦堆板結(jié)，不僅增加了出礦難度，降低了出礦效率，甚至成為進(jìn)一步提高資源回收率的一大瓶頸。殘礦堆的存在同樣也增加了二步驟采場相關(guān)采準(zhǔn)工程施工難度、施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，造成二步驟采場準(zhǔn)備周期長。

2 技術(shù)措施

阿舍勒銅礦針對上述問題現(xiàn)有兩種施工方案：

方案一：殘礦堆掘進(jìn)+工字鋼管棚支護(hù)方案。一步驟采場底部殘礦回收不充分，造成殘礦堆高于二次開挖巷道的設(shè)計(jì)高度，充填后殘礦堆內(nèi)部膠結(jié)較差，圍巖均質(zhì)性及完整性差，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)固性差，在開挖過程中冒頂、塌方事故易發(fā)，斷面規(guī)格難以控制，須采用工字鋼+管棚進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)來確保開挖巷道的穩(wěn)固性。

方案二：遙控鏟運(yùn)機(jī)回收殘礦+掘進(jìn)機(jī)充填體掘進(jìn)+錨網(wǎng)噴漿支護(hù)方案。使用遙控鏟運(yùn)機(jī)對一步驟采場底部殘礦進(jìn)行回收，使得殘礦堆高度低于二次開挖巷道的設(shè)計(jì)高度。高濃度漿體充填后，充填體均質(zhì)性、完整性較好，圍巖較穩(wěn)固，采用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行二次掘進(jìn)作業(yè)，錨網(wǎng)臺車進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)?？紤]到充填體抗形變能力遠(yuǎn)低于原巖，因此為確保管縫式錨桿在充填體中長期有效的拉拔力，特采取以下錨桿施工措施：錨桿施工角度由垂直于巷道斷面切面改為前傾60°～65°；錨桿眼預(yù)留20～30cm，直接利用鑿巖機(jī)推進(jìn)壓力將管縫式錨桿前端打入充填體實(shí)體內(nèi)。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

殘礦堆掘進(jìn)+工字鋼管棚支護(hù)方案。優(yōu)點(diǎn)：①在因各方面客觀因素造成殘礦無法充分回收的情況下，工字鋼+管棚支護(hù)支護(hù)工藝仍然是成熟的、不可替代的，可為后續(xù)施工提供安全作業(yè)環(huán)境的施工工藝；②能夠回收部分殘礦，但回收量僅限于巷道開挖量。缺點(diǎn)：人工勞動強(qiáng)度大，成本高。

遙控鏟運(yùn)機(jī)回收殘礦+掘進(jìn)機(jī)充填體掘進(jìn)+錨網(wǎng)噴漿支護(hù)方案。優(yōu)點(diǎn)：①能夠充分回收一步驟采場底部殘礦，降低了支護(hù)成本；②機(jī)械化作業(yè)，勞動強(qiáng)度小。缺點(diǎn)：①施工可行性較大程度依賴于殘礦回收是否充分；②對充填強(qiáng)度要求高：如果降低一步驟采場底部充填比例或充填期間采場自然垮落造成充填體整體性、均質(zhì)性下降，會直接影響錨網(wǎng)噴支護(hù)的可靠性。

兩種施工方案對比如表1。

表1 施工工藝對比表

對比分類 方案一 方案二掘進(jìn)：鉆工2人或外加機(jī)器人操作手1人掘進(jìn)：30m以內(nèi)2人，30m以上3人掘支作業(yè)人數(shù)支護(hù)：鉆工2人、焊工1人、機(jī)器人及鏟運(yùn)機(jī)操作手各1人，共計(jì)5人支護(hù)：錨桿臺車操作手2人勞動強(qiáng)度勞動強(qiáng)度大：采用工20和工30工字鋼，重量大，橫梁重量達(dá)到125～336kg機(jī)械化作業(yè)，勞動強(qiáng)度小

4 結(jié)論

4.1 安全效益

遙控鏟運(yùn)機(jī)回收殘礦+掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)+錨網(wǎng)噴聯(lián)合作業(yè)方式避免了傳統(tǒng)的殘礦回收方式和殘礦堆掘支作業(yè)可能造成的安全事故，也避免了爆破作業(yè)對原本并不穩(wěn)固的圍巖結(jié)構(gòu)造成破壞。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）工期對比：經(jīng)過近一年半的工程實(shí)踐，以阿舍勒銅礦200-1902#試驗(yàn)采場為例：

①200-1901#出礦巷道（掘支工程量70m），使用掘進(jìn)機(jī)充填體掘進(jìn)+錨網(wǎng)支護(hù)作業(yè)總工期28天，平均掘支進(jìn)尺=70÷28=2.5m/d；

②1903#出礦巷道（掘支工程量76m）采用殘礦堆掘進(jìn)+工字鋼管棚支護(hù)作業(yè)總工期65天，平均掘支進(jìn)尺=76÷65=1.2m/d。

（2）平均綜合成本對比：

①殘礦堆掘進(jìn)+工字鋼管棚支護(hù)：殘礦堆掘進(jìn)76m×15.34㎡×334.43元/m3+工字鋼管棚支護(hù)95架*13481.75元/架=167.07萬元。平均綜合成本=167.07萬元÷76m=2.198萬元/m。

②掘進(jìn)機(jī)充填體掘進(jìn)+錨網(wǎng)支護(hù)：掘進(jìn)機(jī)充填體掘進(jìn)70m×14.52㎡×297.66元/m3+錨網(wǎng)支護(hù)70m×1825元/m=43.03萬元。平均綜合成本=43.03萬元÷70m=0.615萬元/m。

通過對比，采準(zhǔn)掘支新工藝較傳統(tǒng)工藝平均每米掘支成本下降=2.198萬元/m-0.615萬元/m=1.583萬元。新工藝在不計(jì)入殘礦回收效益的情況下,僅在該項(xiàng)工程試驗(yàn)中已節(jié)約掘支成本110.8萬元，預(yù)計(jì)在大范圍應(yīng)用后，每米節(jié)約掘支成本1.6萬元，同時(shí)工期縮短50%以上。

4.3 社會效益

前期充分的殘礦回收為掘進(jìn)機(jī)作業(yè)創(chuàng)造了條件，不僅優(yōu)化了整體施工工藝，降低了施工難度，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化換人，推動了生產(chǎn)作業(yè)由勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，施工風(fēng)險(xiǎn)也隨之大幅降低。