某礦山礦房有底柱和無底柱出礦方案的比較

張明

（新疆八一鋼鐵雅滿蘇礦業(yè)有限責(zé)任公司）

1 前言

某礦山地處新疆哈密市，屬露轉(zhuǎn)井礦山，設(shè)計規(guī)模30萬t/a，目前820m中段即將完成，擬進(jìn)行760m中段的掘進(jìn)。礦體上盤圍巖主要為石榴石矽卡巖，下盤圍巖主要為灰白色大理巖，節(jié)理較為發(fā)育。圍巖普氏硬度系數(shù)7～15，礦體普氏硬度系數(shù)15～20，礦體變化大，斷層裂隙多，礦體走向近EW,走向長度約550m，平均厚度約8m，礦體傾角45～52°，中等穩(wěn)固，屬傾斜礦體。地質(zhì)儲量120萬t，平均品位44.6%。根據(jù)該礦體地質(zhì)條件，礦體適于淺孔留礦、分段空場兩種采礦方法，采礦方法又可分為有底柱出礦方案（溜井裝載）和無底柱出礦方案（鏟運(yùn)機(jī)裝載）。從生產(chǎn)工藝、出礦效率及經(jīng)濟(jì)效果對兩種設(shè)計方案進(jìn)行比較。

2 有底柱礦房出礦與無底柱礦房出礦設(shè)計方案簡述

2.1 有底柱礦房出礦方案

設(shè)計采用的淺孔留礦、分段空場兩種采礦方法均采用平底結(jié)構(gòu)，不留頂柱，留8m底柱，上階段底柱作為下階段頂柱，間柱8m。設(shè)計確定在760m階段留3m頂柱，700m水平不留頂柱（上階段底柱作為本階段頂柱）。兩種采礦方在底柱8m之上設(shè)出礦巷道（裝礦橫巷及脈外聯(lián)絡(luò)道），采用1.5m3鏟運(yùn)機(jī)出礦。每個礦塊設(shè)置一個礦石溜井，位于礦體下盤的礦塊中部，礦石溜井上口布置在出礦水平，下口在運(yùn)輸中段水平。采場礦石均由鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)至礦石溜井放至階段運(yùn)輸水平裝入礦車外運(yùn)。裝礦橫巷間距為7m，由出礦水平鏟運(yùn)機(jī)脈外聯(lián)絡(luò)巷連通，以便鏟運(yùn)機(jī)出礦。鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)出760m中段綜合修理硐室由768～760m斜坡道連接。

設(shè)計方案如圖1所示。

圖1 有底柱出礦方案（溜井裝載）示意圖

2.2 無底柱礦房出礦方案

淺孔留礦、分段空場均屬空場法采礦，采用空場法的礦山，礦房開采結(jié)束后都會留有一定數(shù)量的礦柱，礦柱占用較大資源量，本礦礦柱所占比例高達(dá)30%，而礦柱的礦石回收率不到50%，大約只有30%～40%。筆者探討在確保安全的前提下，選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的礦房無底柱出礦方案。

設(shè)計采用1.5m3鏟運(yùn)機(jī)，位于768m裝礦橫巷出礦，由768～760m礦石溜井下放至1.2m3礦車內(nèi)，溜井下口為振動放礦系統(tǒng)放礦，再由7t電機(jī)車牽引至罐籠井提升。由此可見，768～760m必須留設(shè)的8m高底柱會降低礦石的回采率，另外溜井下口需振動放礦機(jī)配合放礦，768～760m還需斜坡道聯(lián)接，故采準(zhǔn)工程量大，工藝環(huán)節(jié)多，且由歷年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)看，本礦硬度系數(shù)大（f=15～20），易蓬礦，溜井易堵塞，故溜井處理量達(dá)。

圖2 無底柱出礦方案（溜井裝載）示意圖

無底柱出礦方案取消8m底柱，將裝礦橫巷設(shè)在760m水平，由1.5m3鏟運(yùn)機(jī)直接向1.2 m3礦車裝載（1.5m3鏟運(yùn)機(jī)的鏟斗寬為1.3～1.4m，、卸載高度為1.46m，1.2m3礦車的規(guī)格為長1.9m、寬1.05m、高1.2m，兩者在卸裝上完全匹配）。為方便鏟運(yùn)機(jī)裝載和轉(zhuǎn)移，裝礦橫巷由760m脈外聯(lián)絡(luò)道相連。760m脈外聯(lián)絡(luò)巷與760m階段運(yùn)輸巷道之間的間隔距離為12～15m。方案見圖2。

3 兩種方案的對比

3.1 工程對比

3.1.1 采準(zhǔn)工程量

有底柱出礦方案的采準(zhǔn)工程主要有768m裝礦橫巷及其聯(lián)絡(luò)道、礦石溜井、斜坡道、振動放礦機(jī)基礎(chǔ)，而無底柱出礦方案只有760m裝礦橫巷及其聯(lián)絡(luò)道，故有底柱出礦方案采準(zhǔn)工程量遠(yuǎn)大于無底柱出礦方案。

3.1.2 裝礦工藝

有底柱出礦方案的裝礦工藝為鏟運(yùn)機(jī)位于768m水平裝礦橫巷，將礦石倒至礦石溜井，再由溜井下口振動放礦機(jī)往礦車裝礦。溜井及振動放礦機(jī)需配置專人管理，礦石溜井易出現(xiàn)篷礦現(xiàn)象，有堵塞情況，處理難度大，且對振動放礦機(jī)及其基礎(chǔ)損害大。無底柱出礦方案的裝礦工藝為鏟運(yùn)機(jī)位于760m水平裝礦橫巷內(nèi)，直接向礦車裝礦，可以省去礦石溜井及振動放礦機(jī)，無需人員配置，無底柱出礦方案的工藝簡單。

3.1.3 底柱礦石回收量

有底柱出礦方案每個礦房高8m，底柱礦石回收量為3200t，無底柱出礦方案每個礦房高8m，底柱礦石回收量在6500t以上，無底柱出礦方案礦石回收量大。

3.1.4 安全防塵

有底柱出礦方案鏟運(yùn)機(jī)位于768m水平，鏟裝作業(yè)粉塵污染小，二次爆破飛石危害小。無底柱出礦方案鏟運(yùn)機(jī)位于760m水平裝礦橫巷內(nèi)，鏟裝作業(yè)粉塵污染大，二次爆破飛石危害大。

3.2 經(jīng)濟(jì)效果比較

與有底柱出礦方案相比，無底柱出礦方案經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯：

（1）無底柱出礦方案760m水平取消8m底柱，可增加采礦量為：（0.65-0.33）×16=5.12萬t（因700m留3m頂柱，按5m高計算），每噸礦石采礦成本約100元/t。該礦石TFe40%，礦石價值約250元/t。無底柱出礦方案760m水平礦石利潤增加：（250-100）×5.12=768萬元

（2）無底柱出礦方案760m水平可以減少采準(zhǔn)工程，即斜坡道、礦石溜井可以取消。斜坡道掘進(jìn)工程量590.36 m3，掘進(jìn)單價約350元/m3,掘進(jìn)費(fèi)用約20萬元；礦石溜井掘進(jìn)工程量904.96 m3，其掘進(jìn)單價約700元/m3，故掘進(jìn)費(fèi)用約63萬元。兩項(xiàng)工程費(fèi)用總計約83萬元。無底柱出礦方案760m水平取消斜坡道和礦石溜井，可節(jié)省工程投資83萬元。

（3）無底柱出礦方案無須安裝振動放礦機(jī)，760水平共計16個礦石溜井，需16臺振動放礦機(jī)，共計節(jié)省投資32萬元。

（4）無底柱出礦方案工藝簡單、管理簡便，即取消振動放礦工藝環(huán)節(jié)，振動放礦機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用約可以節(jié)省20萬元/年。

4 結(jié)論

綜上所述，鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)雖常用于有底柱出礦（溜井裝載）方案，但在礦石硬度大、易篷礦、裝卸設(shè)備匹配的條件下，無底柱出礦方案（鏟運(yùn)機(jī)裝載）在經(jīng)濟(jì)上具有明顯優(yōu)勢，更加適用于礦山。但是無底柱出礦方案在安全及防塵方面不足，存在潛在的安全隱患，如果現(xiàn)場實(shí)施該方案，必須采取必要的防護(hù)措施。

（1）在裝礦橫巷內(nèi)安裝水槍，水源由700m水倉抽水供應(yīng)，鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)前在爆堆上灑水降塵，可以降低鏟運(yùn)機(jī)鏟裝的粉塵污染。

（2）消除760m水平二次爆破飛石傷害隱患，裝礦橫巷采用45°～50°的布置，不采用垂直布置。在760m脈外聯(lián)絡(luò)巷與裝礦橫巷交接口，安裝堅(jiān)實(shí)鋼板門，在二次爆破前及時關(guān)閉該門。在裝礦橫巷出口正對的760m中段運(yùn)輸巷道的管線、電纜等設(shè)施加裝防護(hù)材料。

無底柱出礦方案工藝簡單，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯，在安全防護(hù)措施完備的條件下，建議采用此方案。