W塹溝型受礦巷道在松軟礦體開采中的應用

邱寶慶,楊德全,韋 松,李有洪,覃付標

(1.云南銅業集團公司, 云南昆明 650051;2.云南錫業股份有限公司大屯錫礦, 云南個舊市 661021)

W塹溝型受礦巷道在松軟礦體開采中的應用

邱寶慶1,楊德全1,韋 松2,李有洪2,覃付標2

(1.云南銅業集團公司, 云南昆明 650051;2.云南錫業股份有限公司大屯錫礦, 云南個舊市 661021)

針對云南錫業股份有限公司大屯錫礦在大馬蘆礦段開采松軟中厚及以上礦體時底部結構受礦漏斗存在的問題,應用一種安全有效的塹溝底部結構受礦方法——W塹溝型底部結構受礦巷道,不僅徹底消除了擴漏、拉底的不安全因素,解決了由于安全因素帶來的擴漏、拉底質量差的難題,提高礦石回收率3%的同時還降低了采礦成本,提高了礦床開采效率,實踐證明應用效果較好。

W塹溝型底部結構;受礦巷道;松軟中厚礦體

有底部結構分段崩落法是云南錫業股份有限公司大屯錫礦應用得較為成熟的采礦方法之一,它具有較強的采場生產能力,人員作業在二次破碎道的保護下,安全性好,但由于擴漏、拉底工作使用淺孔鑿巖、爆破,人員仍需在松散破碎、暴露面積較大的條件下作業,安全性差,而且由于安全因素往往引起擴漏、拉底質量差,從而影響采場出礦,造成礦石損失在漏斗脊柱上。倘若氧化蝕變強烈或在斷裂帶中,拉底、擴漏工作更難,若碰到不明構造安全威脅更大,有時會發生冒頂、片幫事故,既嚴重影響礦山生產,又造成重大經濟損失。針對上述問題,使用了一種安全有效的塹溝底部結構受礦方法——W形塹溝底部結構受礦巷道。經試驗研究,獲得成功,該方案不僅徹底消除了擴漏、拉底的不安全因素,解決了由于安全因素帶來的擴漏、拉底質量差的難題,同時還降低了采礦成本,提高了礦床開采效率,實踐證明應用效果較好[1]。

1 礦體開采技術條件

大馬蘆礦段位于高松礦田中北部,礦體明顯受巖性、構造控制,賦存于中三疊統個舊組碳酸鹽類巖石中,礦石主要為土狀氧化礦,部分為膠狀赤、褐鐵礦,少量為塊狀硫化礦礦石。土狀氧化礦礦石穩固性差,f=4～6;塊狀赤、褐鐵礦石穩固性較好,f=5～8。礦體頂底板圍巖為中三疊統個舊組碳酸鹽巖,主要由白云巖、灰質白云巖、白云質灰巖及灰巖組成,巖石抗壓強度一般為34.5～66MPa,屬堅硬-半堅硬巖組,巖石穩固性較好,f=6～8,屬中等穩固。由于礦化蝕變作用,礦體頂底板一般有一層約為0.5～1.5m較為破碎的礦化帶,其節理裂隙發育,強度較低,不穩固。坑道涌水主要是地表水的滲入,其涌水量雨季大、旱季小,一般不影響礦體的開采。礦體上部無重要設施,允許陷落。

2 傳統受礦巷道結構形式及其不足

2.1 傳統采礦方法

大馬蘆礦段中厚及以上氧化礦的開采一直沿用傳統的有底部結構分段崩落法開采,回采礦石量占總量的65%。該法采場沿礦體走向劃分礦塊,垂直走向布置采場,長為40～60m,寬為12～14m,高為礦體的厚度,當礦體為陡傾斜時,高為階段高30m。底部結構布置在礦體下盤脈外,底柱高6.5m,礦房分段高7m。采場不留礦柱連續回采[2～6]。

采切工作包括運輸平巷、人行出礦天井、電耙道(二次破碎道)、鑿巖巷道、切割平巷、切割天井、聯絡道、漏斗和拉底巷道等。運輸平巷沿礦體走向布置,上掘出礦天井和底部電耙道,漏斗交錯布置在電耙道兩側,間距6m,斗穿3m,斗頸1.5m。每隔12 m布置切割平巷和切割天井。采切工程使用YT-28型氣腿式鑿巖機,落礦采用YG-40型導軌式鑿巖機,落礦上向式扇形中深孔最小抵抗線1.5m,眼底距2.0～2.2m;采場使用直徑為45mm的2#巖石硝銨炸藥人工柱狀不耦合裝藥,非電毫秒雷管一次起爆崩落礦石。礦石靠自重由漏斗受礦放出,經電耙道用2DPJ-30型絞車配0.25m3耙斗將礦石扒入礦車運往中段溜井[2～6]。傳統電耙巷道底部結構中的受礦漏斗施工時,先在電耙道中施工斗穿,由斗穿向上掘進斗頸,且連通拉底巷道或切割平巷,人員從拉底巷道進入斗井中作業,以連通拉底巷道的井頸為自由面用YT-28型氣腿式鑿巖機鉆鑿淺孔多次逐步擴大形成受礦漏斗。當漏斗擴大到拉底層底板時,需進行拉底工作,以漏斗空間為自由面,根據爆破補償比由下往上將礦房的整個底拉開,盡管采用局部拉底的辦法,漏斗間留有臨時礦柱,臨時礦柱及未擴開的部分待礦房崩礦時一次爆破,但人員避免不了需在較大的暴露面下作業;當擴漏、拉底工作完成后形成漏斗型采礦巷道,在底柱中相鄰漏斗間形成了似桃形礦柱,同時形成了底部結構。

2.2 傳統底部結構受礦巷道結構形式的不足

在傳統的電耙巷道底部結構中,按受礦部位形狀的不同可分為(喇叭口)漏斗式、塹溝式和平底式3種。考慮到大馬蘆礦段礦體松軟、中厚等特點,傳統的3種受礦底部結構都存在一定的局限性:

(1)漏斗式受礦巷道。適用于各種礦石條件,由于對底柱切割較少,其穩固性較好,流入耙道的礦堆高度較低,便于耙斗運行,是目前應用最廣泛的形式[2]。同時為使漏斗分布均勻,在實際應用中多采用交錯布置,云錫大馬蘆礦段便是以該種受礦底部結構為主。在該形式下,當用木棚或金屬支架維護耙道時,耙道與斗穿交叉處支護困難,流入耙道的礦堆,迫使耙斗折線運行,易將支護拉倒。而且擴漏、拉底工作使用淺孔鑿巖、爆破,人員免不了要在松散破碎、暴露面積較大的空場條件下作業,安全性差。安全因素也往往引起擴漏、拉底質量差,無法達到設計要求,從而導致礦石損失率增大。遇到氧化蝕變強烈或在斷裂帶中,不僅拉底、擴漏更加困難,若碰到不明構造對施工人員的安全威脅更大,有時會發生冒頂、片幫事故,嚴重影響礦山生產,甚至造成重大經濟損失[3]。

(2)V形塹溝式受礦巷道。通過將各受礦漏斗沿縱向連通,形成一個“V”形槽,這就把拉底和擴漏兩項作業結合起來,故能提高切割工作效率,但塹溝對底柱切割較多,降低了底柱的穩定性,一般僅適用于礦石中等穩固以上的礦體。因其漏斗口單側布置較多,使得采下礦石的損失過大,下中段回采底柱礦石時貧化也較大[4]。

(3)平底式受礦巷道。其特點是拉底水平和電耙巷道在同一高度上,采下的礦石在拉底水平形成三角礦堆,上面的礦石借自重經放礦口流入耙道中。但放礦結束后,殘留于采場的三角礦堆,要待下階段回采時才能回收,礦石損失與貧化均大,且適用于礦石穩固的條件[4]。

綜上所述,現有受礦巷道結構雖各有其特點,但對于近礦體巖層礦化、風化作用嚴重,巖層松散破碎的礦體開采不具備普遍適用性,而且安全性較差,礦石損失過大,貧化率偏高。因此,有必要對現有底部受礦結構形式進行改進,以滿足現場需要。

3 改進的W塹溝型有底部結構受礦巷道

W塹溝型有底部結構采礦法見圖1。在底部電耙道(二次破碎道)中每隔6m交錯布置出礦斗穿,在斗穿中往上掘1.5m的斗頸聯通拉底巷道。拉底巷道平行電耙道設置在斗頸上方,根據中深孔爆破的補償比在拉底巷道中布置拉底切割平巷和切割井,在切割平巷中以切割井為爆破自由面布置中深孔,裝藥爆破后形成切割槽;在拉底平巷中以切割槽為自由面布置拉底中深孔,與采場落礦同步裝藥爆破后形成W型塹溝底部結構(見圖2)。

圖1 W塹溝型有底部結構采礦方法

方案變革改進后,在云錫松礦大馬蘆礦段10-10礦體1600中段38剖、39剖、40剖,10-97礦體1630中段54剖,10-13礦體1630中段26剖Ⅱ塊、27剖Ⅱ塊等6個礦房進行應用,經生產落礦效果檢查,未出現塹溝底部結構拉底不徹底的情況,確保拉底成功,保證了大爆破質量,使大礦優質采場順利地出礦,為一坑大幅超產奠定了堅實的基礎[5～6]。

圖2 W塹溝型受礦巷道

底部結構受礦方式改進后,消除了傳統方法漏斗之間的脊柱損失,按設計的標準擴漏、拉底計算,比傳統方法可多獲得經濟收入290.06萬元,若與傳統擴漏、拉底質量差時對比,其獲得的經濟收入更多。2004年度一坑共有6個礦房用改進后的新工藝,采出礦石量152608t,原礦錫金屬2209t,與傳統方法相比多回收礦石量4578t,原礦錫金屬66.3t。實踐證明,此法不僅安全可靠,技術經濟合理,而且也是降低礦石損失,提高經濟效益和社會效益的有效途徑。

4 結 論

針對現有有底部結構受礦巷道的不足,經過大量技術分析和采場試驗研究,開發一種能夠適應近礦體巖層礦化、風化作用嚴重,巖層松散破碎,比現行漏斗型底部結構受礦巷道施工安全的W塹溝型受礦巷道,W塹溝型受礦巷道集漏斗型、V形塹溝型及平底型受礦巷道之優點,實踐證明新工藝具有以下優點:

(1)利用中深孔作業,避免人員在較大的暴露面下作業,在礦巖松散破碎的條件下,作業安全得到保障;

(2)改革了傳統方法的漏斗受礦,從而革除了漏斗間的脊梁,降低了礦石采下損失(脊梁損失),可提高3%的礦石回收率;

(3)工藝簡單,適用性強,易于標準化作業;

(4)底部結構受礦方式改進后,提高了采場生產效率,降低了采礦成本。

[1]楊德全,楊金明,李有洪,等.一種W塹溝型有底部結構受礦巷道以及形成工藝[P].中華人民共和國ZL200610010806.4,2009-6-24.

[2]鐘定波,卜 祥.降低崩落法大塊產出率的措施[J].采礦技術,2009,3(3):105～107.

[3]秦豫輝.電耙道底部結構設計與管理[J].采礦技術,2004,4(1):8～23.

[4]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業出版社,1999.

[5]韋 松,林增洪.軟巖采場邊界失穩原因分析及應對措施[J].云南冶金,2006,12(6).

[6]楊德全,周國慶,侯克鵬,等.采礦方法選擇及其數值模擬研究[A].鈕因健.中國有色金屬學會第七屆學術年會論文集[C].北京:冶金工業出版社,2008:97～100.

2010-06-10)

邱寶慶(1956-),男,云南石屏人,工程師,碩士,從事礦山開采技術管理工作。