浅谈有底柱崩落采矿法在我矿的应用

PAGEPAGE9浅谈有底柱崩落采矿法在我矿的应用郭贺龙有底柱崩落采矿法，是一高效率的能适用各种不同地质条件的采矿方法，在矿业公司北洛峡矿区采用多年，取得了显著的经济效益，采矿成本逐年下降，劳动生产率逐年提高，为公司开采技术水平的提高奠定了坚实的基础，拓宽了今后发展的道路。北洛峡矿场，年采矿石量25万吨左右，以磁铁矿为主要矿产品。本矿区位于太行山构造带中段偏南部位。全矿区广泛分布下古生代中奥陶纪马家沟灰岩为主要成矿围岩。矿区属接触交代矿床，矿体主要产于接触带上，部分产于外接触带中，成群分布受接触产状和围岩构造形态的控制，矿体分布不规整。矿体的上下盘围岩受地表分化和接触带影响不稳固。在首期工程的前期采矿中，曾普遍采用了无底柱崩落采矿法、小分段采矿法等方法，分段高度20—40米不等，底柱高度7米，一般沿走向布置采准工程。采用漏斗放矿与电耙巷出矿的底部结构与上向扇形中深孔落矿方案。电耙内双侧对称或单侧式布置漏斗，间距5—5.5米，电耙巷混凝土浇注支护。切割巷垂直分段落矿巷布置，一般做临时支护，扩漏工作在分段落矿前进行，落矿分段微差爆破完成。生产实践证明，采矿方法的结构工艺与矿岩稳固性间适应性不佳。经混凝土支护后还不能够保证其采矿期间的稳固性；切割巷起爆时电耙巷在其部位的垮塌严重而影响分段落矿质量及扩漏炮孔施工要求技术性强等问题比较突出，采矿方法的实际应用效果不理想，其矿石的损失与贫化一直不达设计指标。成为一段时间束缚生产发展的主要障碍。为寻求能够适应本矿区开采技术特性的采矿方法，从一九八二年起，开始试用有底柱堑沟式分段崩落连续采矿法，经过几十年来的实践、总结、提高，取得了较为理想的技术经济效果。矿块的损失率由原来的35—40%减少到25—30%；贫化率由原来的20—30%减少到20%，为国家增收矿石30余万吨，创经济效益2550余万元。其南1490米水平北1#采场就是一典型实例：矿体地质概况：矿体南起23线北到223线，产出标高：1505米水平至1525米水平，垂直高度20米，南北走向、走高长50米。平均水平厚度17米，局部最大厚度达22米，倾向西东，倾角80—85º，局部近于90º。矿石容重3.8T/m3,松散系数1.6，f=8—10，矿石层理节理发育，中等稳固，上下盘均为闪长岩，f=8—10，地表为山区地貌，允许陷落，矿石品位32.90%。有底柱堑沟式分段崩落采矿法的应用1、采矿方法特点底部采用堑沟受矿电耙耙矿的结构形式，垂直于堑沟开切自由面型式，垂直扇形中深孔落矿，分段落矿形式“V”形堑沟形式。2、采矿方法结构工艺采准切割工程布置形式及主要参数如图1所示。矿块长度50米，中段高度20米，分段高度10米，根据矿体厚度，采准切割工程沿走向布置，双侧交错布置堑沟漏斗，间距6米。切割横穿垂直于堑沟落矿巷，其1507.5米水平切割巷中央和两端布置切割天井，图1采准切割工程布置形式示意图1515米水平切割巷两端布置切割天井，切割横穿穿越电耙道顶部。虽然堑沟切割工艺简单、效率高，又易于保证施工质量。但是，通过生产实践证明，堑沟结构对底柱切割的比较厉害，使底柱的稳固性下降，影响设计技术指标的完成。针对上述情况，加大了底板距电耙道毛断面顶板的距离，由4米增至4.5米，为保证落矿期间电耙道有足够的稳固性起到了一定的作用。堑沟落矿平巷与切割横穿间的结构形式采用不同水平布置。底部结构支护：根据地质资料提供的矿岩稳固程度及矿岩的接触情况，设计时对采准工程的主要采准巷道的支护选用200#以上混凝土进行整体支护，辅助采准、切割工程采用临时性支护。采切工程施工完毕后，只在溜矿井上口部电耙巷出现了局部冒顶、片帮现象，根据当时情况采用了密集木支护，实际应用效果也较理想，在矿房落矿期间未出现冒顶、片帮、塌落等现象。切割立槽工作：切割立槽是为回采落矿开创自由面，形成必要的补偿空间，满足崩落矿石碎胀要求。本采场切割立槽布置在223线矿体的厚大部位，分两个中段，使用上向扇形中深孔形成。矿石回采工作：矿石回采使用中深孔崩矿。深孔崩落矿设备使用YG—80型凿岩机，并配FJY—24型园盘式凿岩台架。回采工作主要由下列方面组成：a、落矿：采用上向扇形中深孔限制空间微差挤压爆破落矿。在1505斜堑沟和1515米水平凿岩平巷钻凿上向扇形中深孔，两条平行堑沟巷道的中深孔与上部凿岩巷道相应的深孔同时爆破，使堑沟钻凿的上向中深孔一次或逐次形成“V”型堑沟（如图2所示）堑沟中深孔的爆破参数基本与回采落矿参数相同，但是，由于垂直“V”型面夹制性大，两侧中深孔采用适当加密办法，采用孔底距小于抵抗线。为了提高矿石的回收率，在布置扇形中孔时，靠电耙巷的一侧应控制在10—20º孔角。电耙道顶部桃形矿柱由爆破后形成，其大小取决于两侧堑沟的电耙巷侧的边孔角度数，其角度数的设置，应保证电耙巷道在矿石落矿期间有足够的稳固程度，但最小不得小于45º。各孔的设置，还应考虑尽量降低崩矿边界。图2堑沟结构及其开切方法投影示意图1—电耙道；2—堑沟放矿口；3—堑沟巷道；4—炮孔；5—三角矿柱；6—坡面角。为了减轻电耙道上方扇形边孔爆破时对电耙道稳固性的影响，在中深孔设计时，对电耙道上方各排炮孔增设一个与边孔间参数的“措施孔”，如图3所示，此孔爆破时不装药，只作为后排边孔爆破时的“近距自由面”起预裂泄压作用。炮孔布置采用上向扇形中深孔（如图3），凿岩设备同切割工作，钻头直径60mm，炮孔的最小抵抗线（W）即炮孔的排间距中深孔落矿的一个重要参数，根据以往的经验，它的选取主要考虑以下因素：1、矿岩的坚固性：属中等稳固；2、采用凿岩设备的孔径：d=60mm；3、炸药类型：2#岩石炸药，主要考虑炸药威力。根据以上因素，利用岩石性质来确定w/d的比值，从而求出w值。取w=27d≈1.6米式中：w——最小抵抗线，也就是炮孔排间距（米）图3中孔设置示意图d——钻头直径（毫米）a—孔底距b—措施孔孔底距a（如图3所示）的选取：利用它与最小抵抗线的比例关系计算：a=mw=1×1.6=1.6(m)式中：m——中深孔密集系数，一般取0.8—1.2ma——扇形中深孔孔底距（m）落矿采用组合式非电导爆系统，毫秒微差顺序爆破。在爆破技术上，成功地应用了挤压爆破技术，采用挤压相邻分段的松散介质。以获得补偿空间开掘小补偿空间进行爆破，使崩落矿石的松散系数控制在1.1—1.2之内。由于补偿空间小，崩落矿石不能达到碎胀要求，在爆破过程中矿石在挤压状态下进行二次破碎。改善了崩矿量，从而也提高矿块的生产能力。6、矿石运搬：放矿管理：分段崩落采矿法，是在覆岩下放矿，崩落矿石至少有一个废石接触面，这些废石的混入、掺合，是放矿时损失贫化的主要来源。放矿时，为减少矿石的损失、贫化，增加出矿能力，对电耙巷各漏斗间采取不等量均匀放矿，使废石与矿石的接触带均匀下降，从而对改善本采矿方法的放矿指标起到了积极作用。为了控制均匀放矿，在生产当中还制定了放矿图表来指导均匀放矿。在这些图表中，根据地质部门提供的矿体赋存情况，计算出了每个漏斗承担的矿量，制定出每个漏斗的放矿顺序及放矿量，并在工作中严肃认真执行，取得了良好的效果，使矿石的损失，贫化大大减小（参见图表2—1）矿石运搬：落下的矿石由各漏斗放至电耙二次破碎巷道，经二次破碎大块后，由30KW电耙绞车0.3m3耙斗耙至溜矿井，经漏斗闸门放到矿车，再由电机车运至主溜矿井。采场地压管理：根据所选用的要矿方法，地压管理由自然崩落下的围岩来进行。生产实践当中，当矿爆落时，因顶板距地表较近，围岩受风化破碎较严重，围岩随矿石崩落而自然冒落，因此，较好地完成了地压管理工作。主要经济技术指标对比表（详见表2—1）表2—1项目原采矿方法现采矿方法直接采矿工程T/工班68实际采切比m/kt2823.58损失率%3911.24贫化率%3013.34采矿方法评价：由上方案不难看出，采矿方法的工艺并没大的改变，只是在结构尺寸方面通过生产实践并在实践中作了适当的调整，例如：漏斗间距由5米增至6米，斗劲高度由2米增至2.5—3米等，直观上看是加了一些采掘工程量，可真正的效益是电耙巷道的稳固性大大增强，保证了出矿期间底部结构的稳固程度，减少了二次破碎巷道进行永久性支护的一切费用，缩短了采准工程周期，增加了矿石的回收率。在落矿工艺上采用了挤压爆破，减少了大块产出率及应力波对底部结构的破坏作用，也同样增加了底部结构的稳固性能。均匀放矿增加了矿石回收率，同时也减小了矿石的贫化程度。其主要优缺点如下：优点：1、采准切割工艺结构比曾用过的各种采矿方法采准切割工艺结构简单，本法无需扩漏工艺还省去一层分段凿岩巷道，其采准工程量小；2、双侧堑沟落矿结构工艺，对岩矿稳固性差的条件有较好的适应性。中深孔施工灵活性大，特别对于本矿矿体还可起到进一步探矿作用。且大大减少对垮塌严重的落矿巷道进行强行维护的必要性而省工省时；3、底柱占矿量小或不占矿；4、底部结构标准化，放矿口放矿条件好，放矿口高度短，大块卡斗时处理方便安全；5、损失贫化指标先进，综合经济效果较好；6、采掘施工作业的安全生产条件较原采矿方法有明显改善。无扩漏斗喇叭口的安全威胁；7、采用垂直层落矿，爆破时对底部结构的破碎性较小。缺点：1、巷道需维护时，支护量大，增加了工人劳动强度，对底部结构许多质量及使用其维护管理要求较严；2、采场管理要求较严；3、侧向挤压落矿时，灵活性较差，再次爆破后，需要经过松动放矿才能进行下一次爆破，爆破前又必须清理涌入凿岩巷道的矿石，增加了繁重的辅助工作量。总之，有底柱崩落采矿法在我矿的应用，取得了明显的的经济效益，采矿施工质量管理也逐步完善，采矿效益也逐渐提高，同时为新技术利用起到了推动作用，为今后采矿工程的设计与施工，奠定了一定的技术基础和先进经验。随着社会生产力的发展，机械化水平的不断提高，在矿床开采逐渐向深层延伸的同时，采矿方