大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

王冠男，袁 野，高艷鵬，孫銘陽(yáng)，葛云飛

（赤峰山金紅嶺有色礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025450）

1 充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

在實(shí)際采礦過(guò)程中，使用填充采礦技術(shù)，首先，利用充填采礦技術(shù)，可以對(duì)礦區(qū)中的采空區(qū)進(jìn)行有效的填充，避免其出現(xiàn)變形和下沉的情況，并且能防止采空區(qū)出現(xiàn)大幅度的錯(cuò)位[1]；其次，降低礦山貧損的概率。在對(duì)金屬礦體進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，使用充填技術(shù)，不僅能提高礦柱的利用效率，還能優(yōu)化金屬礦的品質(zhì)，降低礦山貧損；最后，降低采礦作業(yè)成本。充填采礦技術(shù)可以有效的保證礦體的穩(wěn)定性，減少?gòu)U石運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，從而降低作業(yè)的成本。

2 充填采礦法底部結(jié)構(gòu)

充填采礦技術(shù)能夠很好地滿足保護(hù)環(huán)境的需求，并且在采礦過(guò)程中還可以有效地避免地表下陷。隨著采礦行業(yè)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求越來(lái)越高，保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源成為了采礦的主要內(nèi)容。充填采礦技術(shù)作為高效的采礦方法，具有安全環(huán)保、靈活等優(yōu)點(diǎn)，能最大的限度地減少礦石資源的損失量[2]。另外，礦場(chǎng)的底部結(jié)構(gòu)是采礦過(guò)程中的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)將會(huì)對(duì)采場(chǎng)爆的礦巖回收的效率帶來(lái)影響。在對(duì)礦上底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮礦體的產(chǎn)狀、礦巖的穩(wěn)定性、采礦的技術(shù)等，必須要保證和采礦的方式相匹配，才能提高生產(chǎn)的安全性和效率，減少損失和成本投入。在實(shí)際開(kāi)采中，要根據(jù)具體的情況，合理地優(yōu)化礦山的底部結(jié)構(gòu)。目前在礦山采場(chǎng)過(guò)程中，進(jìn)行充填采礦法底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由部分礦場(chǎng)的底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致礦山巖石滑落有阻礙，容易殘留大量的礦石，殘留的礦石回收率較低，造成了資源浪費(fèi)。底部結(jié)構(gòu)在爆破礦巖過(guò)程中，容易出現(xiàn)凹陷，阻礙礦巖滑落，并且還會(huì)在殘留的礦巖中殘留廢石，加大了礦石的貧化率。由于底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)降低采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，要重視底部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，減少礦石量的殘留。

3 底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的影響因素

3.1 礦石的黏性

礦石黏性主要是指礦石之間相互粘連的性質(zhì)。黏性的大小體現(xiàn)在粘結(jié)力上，并且有數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，粘結(jié)力是影響礦石流動(dòng)的重要因素。粘結(jié)力的大小與地質(zhì)中包含的泥量、濕度、壓實(shí)力等因素有關(guān)，通常泥質(zhì)含量較高、濕度合適并且壓實(shí)力較大的粘結(jié)力比較大，容易出現(xiàn)懸拱和空洞。礦石堆積的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加粘結(jié)力，因此在優(yōu)化底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要將其斜角面增大，確保礦石滑落正常。

3.2 拉底空間

采礦場(chǎng)拉底空間要保證足夠大，才能使爆落的礦巖不會(huì)卡住，確保其順著斜面滑落到漏斗或者“V”形槽中。同時(shí)，底部結(jié)構(gòu)下的礦巖開(kāi)采難度比較大，一般會(huì)成為永久的礦石損失，因此底部結(jié)構(gòu)不宜過(guò)大，斜面角的設(shè)計(jì)要在合適的范圍內(nèi)。

3.3 沖擊損傷

礦巖在爆破后會(huì)掉落下來(lái)，與底部結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，沖擊比較大，作用在瞬間完成，這樣會(huì)導(dǎo)致底部結(jié)構(gòu)接受巨大的沖擊，容易出現(xiàn)破壞。大量的礦巖在頻繁的沖擊下會(huì)出現(xiàn)累積損傷。在底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮施工、運(yùn)輸、成本等因素。

4 底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化要求和對(duì)比

底部結(jié)構(gòu)是采礦過(guò)程中的重要組成部分，是采礦場(chǎng)的核心環(huán)節(jié)。因此，選擇合適的底部結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，有利于提高采礦技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，確保采礦生產(chǎn)的安全性。對(duì)底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇和優(yōu)化，需要滿足以下幾點(diǎn)要求：第一，整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要強(qiáng)，能保證安全作業(yè)，并可以承受大量崩礦、放礦、二次破碎等不同環(huán)節(jié)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)荷，確保生產(chǎn)過(guò)程中人員和設(shè)備的安全；第二，礦柱礦量和殘礦的回收量小，礦石損失率以及貧化率低，礦石的回收率高，采礦投入的成本低；第三，合理地使用鏟運(yùn)機(jī)，使其充分發(fā)揮自身的作用，從而提高出礦量和開(kāi)采強(qiáng)度；第四，工程量少，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工的環(huán)節(jié)簡(jiǎn)便。

底部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的有兩種，分別是平底式底部結(jié)構(gòu)和塹溝式底部結(jié)構(gòu)，其中塹溝式底部結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，①采場(chǎng)礦堆數(shù)量減少，不會(huì)出現(xiàn)礦堆死角；②二次返工和損失較小；③破碎的大塊在進(jìn)出口操作，相對(duì)比較安全；④殘礦的產(chǎn)生量比較少，整體地出礦率高；⑤底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性比較高；⑥可以實(shí)現(xiàn)雙側(cè)進(jìn)路采礦。但是塹溝式底部結(jié)構(gòu)不利于測(cè)量大孔孔底坐標(biāo)，爆破基礎(chǔ)資料準(zhǔn)確性和爆破的效果不能保證。平底式底部結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)與塹溝式底部結(jié)構(gòu)相反，比較適合進(jìn)行大孔孔底坐標(biāo)測(cè)量，能確保爆破的準(zhǔn)確性。但是礦石的出礦率比較低，殘礦數(shù)量比較大，底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差?？偟膩?lái)說(shuō)塹溝式底部結(jié)構(gòu)比平底式底部結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)。

5 實(shí)例分析

5.1 礦山概況

大塘礦礦床位于白巖背斜東翼中段，礦體的切斜角與巖層基本一致，一千二百米標(biāo)高以上為40°～75°左右，一千二百米到九百米之間標(biāo)高接近于垂直，九百米以下的標(biāo)高在80°左右。礦段內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)為單斜構(gòu)造，并且斷裂構(gòu)造的規(guī)模比較小，對(duì)礦體空間的完整性帶來(lái)了一定的破壞。礦體主要以磷塊巖為主，還存有兩種礦，一種礦的平均厚度為12.47m，另一種礦的平均厚度為18.57m，均屬于中等穩(wěn)固。在兩層礦之間還有夾層礦，是由淺灰色微粒白云巖和硅質(zhì)團(tuán)塊巖組合而成，穩(wěn)固性比較強(qiáng)。

5.2 采礦方式

該礦段的礦床屬于急性傾斜中厚至厚的礦體，礦房、礦柱按照垂直礦體的走向依次布置，長(zhǎng)度和礦體的厚度相同，階段高度為70m。主要方式是在中段為1130m中段、1145m頂板、底板沿著礦體走向布置脈外巷道，使兩條巷道形成平行的狀態(tài)，并在頂板沿著礦脈布置溜礦井，每個(gè)間隔要在100m左右。在底部的回風(fēng)巷布置回風(fēng)天井，將其作為采礦場(chǎng)的回風(fēng)通道。另外，在采場(chǎng)上部的1200m左右設(shè)置“非”字形鑿巖硐室。底部階段設(shè)置上裝礦進(jìn)路、受礦硐室等，受礦硐室的位置可以根據(jù)礦體的實(shí)際情況、礦巖的穩(wěn)定程度確定合適的位置，采用塹溝底部結(jié)構(gòu)。深孔臺(tái)車在開(kāi)始工作的過(guò)程中，從1200m處開(kāi)始向下鑿，以鑿巖硐室的位置為準(zhǔn)，先下鑿40m至1145m處的受礦硐室頂板。再結(jié)合“VCR”拉槽倒梯段側(cè)向分段崩礦回采工藝，進(jìn)行整體爆破，然后收集出礦。使用鏟運(yùn)機(jī)和振動(dòng)放礦機(jī)運(yùn)送至地表。

5.3 原設(shè)計(jì)底部結(jié)構(gòu)

底部結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性會(huì)影響采礦場(chǎng)的出礦率和安全性，根據(jù)礦體底板的工程地質(zhì)特征，采取雙側(cè)雙進(jìn)路塹溝底部結(jié)構(gòu)，也就是在左右兩側(cè)相鄰的礦房垂直走向中心線布置裝礦巷道，然后在朝著會(huì)采礦房制定裝礦進(jìn)路，確保裝礦進(jìn)路與裝礦巷道成120°的夾角，這樣有利于方便鏟運(yùn)機(jī)出礦。同時(shí)回采礦房的中心線要設(shè)置上拉底巷道。這種設(shè)計(jì)的底部結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)就是：井巷工程和充填門硐工程相對(duì)比較多，尤其是在進(jìn)行礦房回采時(shí)，部分工程需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，增加了采礦的風(fēng)險(xiǎn)和投入，也會(huì)延長(zhǎng)操作時(shí)間。另外，這種兩側(cè)同時(shí)出礦的生產(chǎn)模式比較靈活，可以提高生產(chǎn)的產(chǎn)能，減少礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)。

5.4 底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

采用單側(cè)雙進(jìn)路的模式服務(wù)雙礦房塹溝底部結(jié)構(gòu)，也就是在相鄰的礦房邊界線布置裝礦巷道，再設(shè)計(jì)回采礦房，需要沿著走向布置裝礦進(jìn)路，需要注意的是靠近礦房另一側(cè)安排拉底巷道，這樣能提高出礦的效率。

5.5 對(duì)比分析

5.5.1 工程量對(duì)比分析

將裝礦巷道布置在礦房與礦柱的交接處，能同時(shí)供兩個(gè)礦房回采使用，在后期裝礦巷道工作過(guò)程中可以將其作為三角礦柱回收，有利于提高使用的效率。單個(gè)礦房在投入使用之前就可以節(jié)省井下工程29.27m，能減少門硐封堵五個(gè)。三角礦柱留設(shè)比優(yōu)化后多578.22t。

5.5.2 安全性對(duì)比分析

對(duì)礦段的底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，能減少充填體內(nèi)掘進(jìn)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，并且裝礦進(jìn)路縮小了原來(lái)的一半，這樣能減少裝礦巷道兩側(cè)進(jìn)路較多和暴露面積大的情況，縮減了維護(hù)和支護(hù)的費(fèi)用。裝礦巷道布置在三角礦柱下，安全性有多提升，同時(shí)將三角礦柱由原來(lái)的均等分配調(diào)整為一大一小分配，提高了三角礦柱集中回收的效率。

5.5.3 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

將底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，每個(gè)礦房回采減少投資10萬(wàn)元左右，推廣使用后可節(jié)約300萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，底部結(jié)構(gòu)是采場(chǎng)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分，會(huì)影響采場(chǎng)的生產(chǎn)能力和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。結(jié)合大塘礦礦段進(jìn)行分析，對(duì)其底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，采取單側(cè)雙進(jìn)路的方式，并注重三角礦柱的回采，提高了礦場(chǎng)的安全性和高效性，為順利采礦提供了保障。