金宇松　黎文斐

摘要:開磷集團(tuán)牛趕沖礦段E65～E66S+120在970m水平由于受F41大斷層及其派生斷層的作用,礦體在傾向上變緩,厚度疊加,形成中厚近水平礦體。由于以前的礦體都是傾斜礦體,礦體發(fā)生變化,就決定了采礦方法也要發(fā)生一定的變化。文章針對中厚近水平礦體采礦方法進(jìn)行探討,可供相賦存相近的礦體開采參考。

關(guān)鍵詞:中厚近水平礦體;開磷集團(tuán);牛趕沖;人工砼礦柱;采礦技術(shù)

中圖分類號:TD853

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)19-0176-02

貴州開磷集團(tuán)是集科研、采礦、化工、經(jīng)貿(mào)、建筑安裝于一體的大型國有化工企業(yè),是我國三大磷礦石生產(chǎn)基地之一,有“三陽開泰”之稱,開磷集中了全國70%以上的優(yōu)質(zhì)磷礦石。開磷集團(tuán)牛趕沖礦段E65～E66S+120在970m水平由于受F41大斷層及其派生斷層的作用,礦體在傾向上變緩,厚度疊加,形成中厚近水平礦體。由于以前的礦體都是傾斜礦體,礦體發(fā)生變化,就決定了采礦方法也要發(fā)生一定的變化。本文針對中厚近水平礦體采礦方法進(jìn)行探討,可供賦存相近的礦體開采參考。

一、礦床開采技術(shù)條件

(一)地質(zhì)條件

牛趕沖礦段下盤礦磷礦床屬淺?！珵I海相大沉積磷塊巖礦床,礦體產(chǎn)于陡山沱組上部,呈較穩(wěn)定層狀,中等穩(wěn)固,厚度3～5m,體重2.9t/m3,節(jié)理發(fā)育,鑿爆性好,與上覆燈影組白云巖(直接頂)呈平行不整合接觸。

礦體走向南北,傾向?yàn)闁|西向,傾角30°左右。牛趕沖下盤礦在E65到E66S+120之間在970m水平由于受F41大斷層的影響,屬于下盤礦體的尾部,礦體在傾向向變緩,傾角為0～10°,在傾向上長90～100m,礦體厚度增厚,達(dá)9～12m,屬厚近水平礦體。

(二)礦床開采巖石力學(xué)條件

礦層底板為灰綠色細(xì)砂巖,局部屬中粒砂巖,呈中厚層狀產(chǎn)出,致密堅(jiān)硬,普氏系數(shù)f=7.3～15.9。

磷礦層由呈粒狀結(jié)構(gòu),致密塊狀,條帶狀構(gòu)造的磷塊巖構(gòu)成。磷塊巖菱形節(jié)理發(fā)育,沿節(jié)理面有泥質(zhì)充填,易冒落,不穩(wěn)固,f=6.2～22.2。

礦層的直接頂板為含錳硅質(zhì)白云巖,中等穩(wěn)固。

二、課題開展前的采礦方法

由于在牛趕沖礦段近二十年的采礦史上,遇到的礦體一直都是傾斜礦體,且礦體厚度不大,遇到厚水平礦體還是第一次,在采礦方法上還是采用老采礦方法房柱法,在采礦過程中出現(xiàn)了如下問題:(1)由于只沿頂板掘進(jìn)了一條采準(zhǔn)巷道,切割過長,達(dá)90～100m,影響礦房的形成時間;(2)回采形成的空場大,對人員作業(yè)和設(shè)備出礦形成較大的安全隱患;(3)由于礦體厚度增加,留設(shè)礦柱造成礦石損失,回收率沒有相應(yīng)的提高;(4)形成單一的采場,礦石生產(chǎn)力低,每班只有300～400t,沒有很好地發(fā)揮設(shè)備應(yīng)有的效率;(5)由于底板礦石沒有很好地進(jìn)行回收,也造成了礦石的損失。

針對以上問題,成立了課題組進(jìn)行了采礦方法的探討。采礦方法選擇時要遵循以下原則:(1)確保人員和設(shè)備的安全,這是任何礦山企業(yè)生產(chǎn)的主題,有了安全才有效益;(2)采礦技術(shù)簡單,開采工藝易于掌握,采礦方法適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)機(jī)動靈活,能為相同或相近條件下的礦體引用;(3)采場生產(chǎn)能力大,效率高,能滿足礦山生產(chǎn)擴(kuò)建的需要,作業(yè)安全,成本低、礦山經(jīng)濟(jì)效益好;(4)資源是不可再生的,要盡量多回收資源,礦石回收率有提高;(5)充分利用礦山現(xiàn)有設(shè)備與設(shè)施,盡量不增添新的設(shè)備,不改變原有系統(tǒng)與開采方式。

三、課題開展后的采礦方法

礦區(qū)經(jīng)過方案優(yōu)選和現(xiàn)場實(shí)際,對采礦方法做了一定的修改,采用切頂進(jìn)路房柱空場法:在盤區(qū)開拓巷道掘到礦體后,沿礦體傾向先掘一條切割通礦體邊界,再沿傾向上每隔20m沿走向布置采準(zhǔn)巷道(布置4條),采準(zhǔn)施工到位后,沿走向每隔10m布置切割(切頂進(jìn)路)把各條采準(zhǔn)巷道聯(lián)通。

(一)工程布置

根據(jù)礦體賦存,開拓巷道布置在E65s+150處,開拓巷道掘到礦體后沿礦體傾向先掘一巷道到達(dá)邊界,沿傾向上每隔20m向S、N掘進(jìn)采準(zhǔn)巷道,采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)到位后,沿采準(zhǔn)巷道在走向上每隔10m巷傾向上拉切割。通過以上采準(zhǔn)和切割工程的實(shí)施,就把整個礦體分成了若干小礦塊,使采空區(qū)變小,且能形成多個礦房同時進(jìn)行回采,提高了采場生產(chǎn)能力。

(二)采準(zhǔn)及切割斷面形狀

根據(jù)礦體賦存采準(zhǔn)及切割都設(shè)計(jì)成上寬下窄的梯形,上寬5.5m,下寬4.5m。

采場結(jié)構(gòu)尺寸與采準(zhǔn)順序如圖1所示:

(三)采準(zhǔn)及切割支護(hù)

為了保證作業(yè)人員和設(shè)備的安全,開磷礦業(yè)總公司安全管理規(guī)定:作業(yè)人員必須在有支護(hù)的頂板條件下進(jìn)行施工,禁止在無支護(hù)頂板條件下作業(yè)。采準(zhǔn)及切割采用錨桿掛金屬網(wǎng)支護(hù),局部地段采用鋼筋網(wǎng)。錨桿支護(hù)間排距為0.8～1.0m×1.0～1.2m。比較破碎地段采用還加打錨索進(jìn)行支護(hù)。臨時支護(hù)空頂距不能大于2m。

開磷所用的錨桿種類有:管縫式錨桿、砂漿錨桿和樹脂錨桿三種,管縫式錨桿長度有1.5m、1.8m兩種,砂漿錨桿和樹脂錨桿長度為2～3m。采用1.8m的開縫式錨桿。

金屬網(wǎng)采用8#的鐵絲,鋼筋網(wǎng)為直徑6mm的鋼筋。網(wǎng)格為100mm×100mm,鋼筋每張網(wǎng)大小為2000mm×2000mm。

砂漿錨桿和樹脂錨桿桿體采用￠18的螺紋鋼。

錨索為￠14的鋼絞繩,長度有5.3m、7.3m、8.3m。具體根據(jù)礦體頂板假頂層厚度進(jìn)行確定。

(四)回采順序

1.對切割進(jìn)行起底。

2.切割起底到位后,施工人工砼礦柱對頂板進(jìn)行支護(hù)。

3.砼礦柱保養(yǎng)期到后,對豆腐塊進(jìn)行回收?；厥招〉V塊時先回收上部,對頂板進(jìn)行支護(hù),回收下部,起底回收底部。

(五)回采工藝

1.采場鑿巖。采準(zhǔn)切割工作完成后即可開始采場鑿巖。采用淺孔和中深孔配合進(jìn)行落礦,淺孔鑿眼設(shè)備采用7655機(jī)進(jìn)行,釬桿長5m,孔徑38mm,炮眼排距1000mm,間距70mm。中深鑿眼采用SIMBA鑿巖臺車進(jìn)行,眼深根據(jù)實(shí)際進(jìn)行確定,孔徑51mm。采用淺孔和中深孔配合落礦,既對頂板很好地進(jìn)行了支護(hù),由使采場能力得到了提高。

2.采場爆破。采用裝藥器或裝藥臺車進(jìn)行裝藥,2號巖石炸藥,以切割作為自由面,沿采場全斷面拉開,第一次切采爆破時,切割前端2.5～3m的礦石與切采同時爆破。采場全斷面拉開后即可進(jìn)行分次爆破,每次爆破3～4排,后退式回采。

采用非電毫秒導(dǎo)爆管,同排同段,各排分段加導(dǎo)爆索并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)一次起爆。非電毫秒導(dǎo)爆管藥包,裝在距孔口2.5～3m處,各排導(dǎo)爆管腳線分別用膠布固定綁緊在20m的起爆索上,再將起爆索與專用起爆器的電源線進(jìn)行連接,用專用起爆器進(jìn)行起爆。

3.采場出礦。采用TORO400E電動鏟運(yùn)機(jī)或ST-6C柴油鏟運(yùn)機(jī)出礦,倒入出礦溜井,由142汽車?yán)街付ㄐ兜V點(diǎn)。

4.頂板管理。采準(zhǔn)和切割采用錨桿加金屬網(wǎng)(鋼筋網(wǎng))進(jìn)行支護(hù),局部地段還加打5.3m長的錨索進(jìn)行支護(hù),永久支護(hù)采用人工砼礦柱進(jìn)行支護(hù)。

(六)采場通風(fēng)

新鮮風(fēng)流由下中段平巷經(jīng)脈外出礦橫巷,進(jìn)入斜坡道,經(jīng)分段出礦橫巷至鑿巖出礦巷道,進(jìn)入采場。

采場污風(fēng)由通風(fēng)井排入上分段采準(zhǔn)平巷排入斜坡道經(jīng)中段大巷由中段大巷兩翼的抽出式風(fēng)機(jī)抽出地表。

(七)采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1:

四、結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐可知切頂進(jìn)路房柱采礦法的優(yōu)點(diǎn)為:(1)安全;(2)形成多各礦房進(jìn)行回采,生產(chǎn)能力大;(3)礦石回收率高;(4)可用廢石進(jìn)行施工人工砼礦柱,減少了廢石的排放量和運(yùn)輸廢用。該方案適合在中厚及厚近水平礦山應(yīng)用與推廣。

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基金項(xiàng)目:國家科技支撐計(jì)劃課題《復(fù)雜礦體高效無廢開采關(guān)鍵技術(shù)研究》(基金編號:2007BA08B01)。

作者簡介:金宇松(1973-),男,貴州貴陽人,貴州開磷集團(tuán)礦業(yè)總公司采礦部安全生產(chǎn)技術(shù)室主任,研究方向:巷道掘進(jìn)和采礦管理、設(shè)計(jì)。