某緩傾斜磷礦采礦方法優(yōu)化研究

宋 華，劉 敏

(北京博鼎誠(chéng)工程設(shè)計(jì)有限公司涿州分公司， 河北 涿州市 072750)

0 引 言

該磷礦為地下開(kāi)采礦山，年產(chǎn)量90萬(wàn)t/a，生產(chǎn)初期采用電耙出礦房柱采礦法。據(jù)國(guó)土資源部發(fā)布的《礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用鼓勵(lì)、限制和淘汰技術(shù)目錄》(國(guó)土資發(fā)[2014]176號(hào))規(guī)定，普通電耙因其能耗高、效率低、電耙道容易損壞、維修難等缺點(diǎn)，大中型礦山主礦體采礦限制使用普通電耙出礦[1]。為使礦山生產(chǎn)符合國(guó)土資源部規(guī)定，淘汰限制類設(shè)備，提高生產(chǎn)效率，需對(duì)采礦方法進(jìn)行優(yōu)化，將電耙出礦改為其他出礦方式。

該磷礦礦體傾角為12°～30°，屬緩傾斜礦體，由于該傾角超出設(shè)備爬坡極限，同時(shí)崩落后的礦石無(wú)法自溜至運(yùn)輸巷，除電耙出礦外，國(guó)內(nèi)外礦山出礦方案不多[2]。經(jīng)不同采礦方法綜合及改進(jìn)，確定使用分段房柱采礦法，該采礦方法能夠很好的適應(yīng)礦體賦存條件，提高礦塊生產(chǎn)能力，對(duì)提高礦山經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義[2-5]。

1 礦山概況

該磷礦位于四川省涼山彝族自治州，屬沉積型磷塊巖。磷礦體工程控制走向長(zhǎng)度為4000 m，礦體產(chǎn)狀傾向?yàn)?70°～300°，傾角為12°～30°，平均厚度為10.01 m，平均品位(含P2O5)為21.49%。磷礦體賦存于寒武系下統(tǒng)麥地坪組地層中，呈層狀產(chǎn)出，其頂板巖石為中厚層狀含磷白云巖，巖層完整，巖石堅(jiān)硬，穩(wěn)固性較好，單軸極限抗壓強(qiáng)度為124～134 MPa，抗剪強(qiáng)度為29 MPa；底板為薄層狀的含磷白云質(zhì)及硅質(zhì)白云巖，層間結(jié)構(gòu)良好，干巖石的抗壓強(qiáng)度為134 MPa，濕巖石為43 MPa，干巖石抗剪強(qiáng)度為29 MPa，濕巖石為28 MPa。

礦山建設(shè)規(guī)模為90萬(wàn)t/a，采用連續(xù)工作制，年工作日300 d，日工作3班，每班工作8 h。

2 采礦方法優(yōu)化研究

2.1 原采礦方法

礦山原采礦方法為房柱采礦法，該采礦方法較為成熟，應(yīng)用廣泛[6]。

(1) 礦塊構(gòu)成要素。礦塊沿礦體走向布置，礦塊走向長(zhǎng)70 m，斜長(zhǎng)60 m，中段高度為25 m。礦塊間留設(shè)4 m寬連續(xù)間柱，頂、底柱寬度均為4 m，礦房?jī)?nèi)留設(shè)4 m×5 m的點(diǎn)柱。

(2) 采準(zhǔn)、切割工程布置。采準(zhǔn)工程為脈內(nèi)運(yùn)輸平巷、電耙硐室。脈內(nèi)運(yùn)輸平巷沿礦體走向布置于脈內(nèi)，規(guī)格為2.6 m×3.27 m；電耙硐室位于脈內(nèi)運(yùn)輸平巷下部礦柱內(nèi)，規(guī)格為2.5 m×2.5 m×2 m。

切割工程為脈內(nèi)切割上山和拉底平巷。切割上山沿礦體傾向布置，沿礦房中心線掘進(jìn)，施工時(shí)從下往上掘進(jìn)，規(guī)格為2.5 m×2.5 m。拉底平巷位于礦房下部，規(guī)格為2.5 m×2.5 m。

(3) 回采工藝。礦塊回采時(shí)先采拉底層，再回采上部礦體；礦房在礦體傾斜方向沿切割上山自下而上回采。

回采拉底層時(shí)用YT-27鑿巖機(jī)鉆鑿垂直于工作面的平行炮孔，炮孔平行排列，直徑為38 mm；采用普通硝酸銨炸藥，人工裝藥，導(dǎo)爆管雷管一次起爆。回采上部礦層時(shí)采用YG80鑿巖機(jī)鉆鑿孔徑65 mm，網(wǎng)度為(1.3～1.5)m×(1.3～1.5)m的上向炮孔；采用銨油炸藥，裝藥機(jī)裝藥，導(dǎo)爆管雷管一次起爆。

采下的礦石使用30 kW電耙出礦，由電耙耙至放礦口，溜放到中段運(yùn)輸平巷內(nèi)裝入礦車。

2.2 優(yōu)化后采礦方法

礦塊內(nèi)巷道工程若沿礦體傾向布置，超出鑿巖及出礦設(shè)備爬坡極限能力，且礦體傾角小于礦石自然安息角，爆破后礦石不能拋擲到中段運(yùn)輸巷，工程沿礦體傾向布置方案不可行。經(jīng)綜合房柱法、分段空?qǐng)龇ǖ榷喾N采礦方法，設(shè)計(jì)將房柱法在傾向方向分段，分段巷沿礦體走向布置，斜坡道脈內(nèi)偽傾斜布置，有效解決設(shè)備進(jìn)出及礦石運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題，減少建設(shè)工程量，縮短礦塊準(zhǔn)備周期[7-8]。優(yōu)化后的分段房柱采礦法見(jiàn)圖1。

圖1分段房柱法礦塊布置

(1) 礦塊構(gòu)成要素。礦塊沿礦體走向偽傾斜布置，礦塊走向長(zhǎng)為180 m，斜長(zhǎng)為60 m，中段高度為25 m。共分4個(gè)分段，分段沿礦體傾向斜長(zhǎng)為14 m。礦塊間留設(shè)8 m寬連續(xù)間柱，頂、底柱各寬4 m，礦塊內(nèi)留設(shè)3排12列4 m×5 m的點(diǎn)柱，礦房寬9 m。

(2) 采準(zhǔn)、切割工程布置。采準(zhǔn)工程為分段運(yùn)輸平巷和斜坡道。分段運(yùn)輸平巷沿礦體走向布置，三心拱斷面為3.0 m×3.1 m；斜坡道布置在間柱內(nèi)，采用偽傾斜布置，坡度為12°左右，聯(lián)絡(luò)中段運(yùn)輸平巷與分段運(yùn)輸平巷。

切割工程為拉底工程及切割天井。拉底工程在分段運(yùn)輸平巷內(nèi)采用淺孔鑿巖機(jī)沿礦體傾向鉆鑿淺孔，炮孔直徑Φ40 mm，淺孔爆破，采出礦層下部2.8 m高的礦體，形成拉底層；在拉底層端部，利用中深孔鑿巖機(jī)鉆鑿上向中深孔，爆破形成切割天井，尺寸為2.5 m×2 m，為后續(xù)中深孔爆破回采提供爆破補(bǔ)償空間。

采準(zhǔn)、切割工程出礦采用2 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)，運(yùn)至中段溜井。

(3) 回采工藝。礦房?jī)?nèi)從上至下逐分段沿礦體走向方向后退式回采，采用集中鑿巖、集中出礦方式，鑿巖和出礦在不同的礦塊(或分段)中進(jìn)行。

回采時(shí)采用中深孔鑿巖機(jī)鉆鑿上向垂直中深孔，炮孔直徑Φ65 mm，炮孔采用梅花形排列，孔間距1.5～1.8 m，排距1.8 m[9]。

采準(zhǔn)切割采用淺孔爆破，一般采用普通卷狀硝銨巖石炸藥，遇水較大的礦塊采用乳化炸藥。回采采用中深孔爆破，采用粉狀硝銨巖石炸藥，裝藥器裝藥，導(dǎo)爆管雷管一次起爆[10]。

落礦從切割天井開(kāi)始擴(kuò)槽，擴(kuò)槽完成后開(kāi)始成排爆破，沿礦體走向方向后退式回采，傾向方向從上至下逐分段回采。

采場(chǎng)礦石運(yùn)搬：采用2 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)出礦，采下的礦石經(jīng)分段運(yùn)輸平巷、斜坡道、中段運(yùn)輸平巷倒運(yùn)至中段溜井[11]。配備0.3 m3履帶式液壓反鏟用于輔助作業(yè)。

2.3 礦山生產(chǎn)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐，對(duì)比原房柱采礦法，分段房柱采礦法主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1) 礦塊生產(chǎn)能力提高：出礦設(shè)備利用高效的鏟運(yùn)機(jī)代替低效的電耙，原采礦方法礦塊生產(chǎn)能力僅為200 t/d，優(yōu)化后的采礦方法礦塊生產(chǎn)能力可達(dá)360 t/d，效率提高80%，同時(shí)工作的礦塊數(shù)由原來(lái)的10個(gè)減少為6個(gè)，同時(shí)回采中段數(shù)量由3個(gè)減少為2個(gè)，降低了生產(chǎn)管理難度。

(2) 設(shè)備數(shù)量減少：優(yōu)化后的采礦方法采用集中鑿巖、集中出礦，鑿巖和出礦在不同的礦塊(或分段)中進(jìn)行，設(shè)備空閑等待時(shí)間大大縮短，設(shè)備效率顯著提高，減少了全礦設(shè)備需求量，減少了設(shè)備資金投入。

(3) 勞動(dòng)定員數(shù)量減少：原采礦方法每個(gè)礦塊內(nèi)需1名電耙司機(jī)，現(xiàn)采礦方法每個(gè)礦塊需1名鏟運(yùn)機(jī)司機(jī)，由于同時(shí)工作礦塊數(shù)量減少，全礦出礦工人由10人減少為6人，降低了人工成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。

(4) 綜合經(jīng)濟(jì)效益提高：由于優(yōu)化后的采礦方法能夠有效提高礦塊生產(chǎn)能力，減少設(shè)備數(shù)量，減少勞動(dòng)定員數(shù)量，經(jīng)核算，采礦成本可降低6.25%，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 論

礦山變更采礦方法一年多的實(shí)踐表明，優(yōu)化后的采礦方法能夠很好適應(yīng)礦山地質(zhì)現(xiàn)狀，在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高了礦塊的生產(chǎn)能力，減少了設(shè)備數(shù)量，減少了勞動(dòng)定員數(shù)量，有效降低了生產(chǎn)管理難度，提高了生產(chǎn)效率，降低采礦成本6.25%。