復雜型鋁土礦房柱式采礦法的工藝優化與應用

劉正輝

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復雜型鋁土礦房柱式采礦法的工藝優化與應用

劉正輝

(中國有色金屬工業第六冶金建設有限公司，河南 鄭州 450006)

我國地下鋁土礦賦存條件復雜，采礦方法大多采用房柱采礦法。中鋁中州礦業有限公司三門峽分公司段村—雷溝鋁土礦為亞洲最大的地下鋁土礦，礦層賦存條件復雜，在開采過程中將原設計的沿礦體傾向前進式回采改變為沿礦體走向后退式回采，從而降低了開采成本、提高了回采過程中的安全性、改善了作業環境、提升了設備的使用效率，取得了很好的社會效益與經濟效益。

復雜難采礦床；房柱采礦法；后退式回采

我國絕大多數鋁土礦為沉積型礦床，礦層頂、底板巖性較差，直接頂多為黏土頁巖、鋁土巖、炭質頁巖，少數為煤層，直接底多為鐵質泥巖、硫鐵礦等；且礦層多為緩傾斜、傾斜礦層，礦層起伏變化大且薄，節理裂隙發育，涌水量大。多種因素導致鋁土礦地下開采普遍存在開采難度大、開采技術落后、安全管理難度大、設備功能受限等特點。

1 原設計采礦方法及主要問題

該礦區鋁土礦呈層狀、似層狀，層位較穩定，礦體平均傾角30°左右。礦體平均厚度3 m左右，礦石平均A/S為5.13左右。礦體直接頂板為粘土巖、炭質頁巖，局部直接頂板為煤層、灰巖或砂巖，底板多為鐵質泥巖、鐵質粘土巖，礦體頂底板穩固性差，厚度變化大，多為雞窩礦，且礦體起伏變化大，礦床地質條件屬于中等偏復雜類型。

1.1 采礦方法

以段村礦區段村2#罐籠井450 m中段7#采場為例，原設計采礦方法為房柱式采礦法。沿運輸巷施工穿脈至礦體底板，貼礦體底板沿礦體走向方向施工切割平巷和電耙硐室，再沿礦體傾斜方向掘進切割上山(見圖1)。以切割上山為自由面自下而上前進式沿礦體傾斜方向回采，采用淺孔落礦，靠近頂板處留30~50 cm礦體作為護頂礦層。出礦采用縱向與橫向防爆型電耙接力耙運出礦，短溜井或穿脈漏斗裝礦。

1.2 主要問題

通過試生產，主要存在的問題有以下幾點：

(1) 礦體頂底板巖性差，沿礦體傾向前進式回采過程中人員長期在空區內作業，安全性低。回采過程中存在嚴重的安全隱患。

(2) 每條上山必須施工電耙硐室和天井，措施工程較多，天井施工難度大，作業環境差。

(3) 礦層傾角大，切割上山施工難度大，工作效率低，切割上山施工成本高。

(4) 切割上山沿傾向布置，電耙耙運距離長，耙運功效低，鋼絲繩、耙斗、耙齒等材料耗費嚴重，大大增加了成本。

(5) 沿礦體傾斜方向礦體起伏變化大，頂板護頂礦層難以留設，不利于頂板控制。容易出現冒頂。

圖1 7#采場原設計采礦工藝

2 采礦方法的工藝優化

2.1 采礦工藝優化方案

從主運輸巷施工穿脈至礦體底板，沿礦體傾斜方向施工完主要切割上山(2條)后，沿礦體走向布置礦房，后退式回采，切割上山兼作行人、回風、運輸巷(見圖2)。工作面的鑿巖和耙礦都在礦體走向的平巷內施工。采用淺孔落礦，靠近頂板處留30~50 cm左右厚礦體作為護頂礦層。出礦采用橫向與縱向防爆型電耙接力耙運出礦，短溜井或穿脈漏斗裝礦。

圖2 7#采場采礦工藝優化

2.1 采礦工藝優化效果

(1) 礦房沿礦體走向布置，回采采用后退式回采后，避免了人員長期在空區內作業，大大改善了采礦作業的安全性。

(2) 采礦工藝優化后，每個采場只用施工1個電耙硐室，2個天井，大大降低了措施工程施工工程量，加快了施工進度，降低了施工成本。

(3) 采礦工藝優化后，掘進和回采除2條主要切割上山以外，其余的采礦作業全部在平巷內施工。施工成本降低，作業環境得到了提升。

(4) 礦房沿礦體走向布置后，電耙耙運距離變短，機械使用效率提高，材料損耗降低。

(5) 礦房沿礦體走向布置，頂板更容易控制，減少了臨時支護率，支護成本降低。

(6) 通過技術經濟對比，主要掘進工程量由原來的切割上山變為切割平巷，作業環境改善，電耙硐室、天井的工程量大大減少，單個采場主要工程量直接節約工程費用10.46萬元。另外在施工進度上，每個循環作業減少了0.3~0.5個臺班。單個采場材料節省約3萬元。工藝優化后，支護率幾乎為零，采場安全系數大大提高，社會經濟效益明顯。目前該采礦工藝優化方案已在本礦區推廣使用，反饋效果良好。

3 結 論

(1) 通過試生產表明，房柱式采礦法采礦工藝優化后，采礦作業安全系數得到了大大改善，人員避免了長期在空區內作業，消除了安全隱患。工人普遍反映良好。

(2) 通過統計表明，采礦工藝優化后，措施工程和施工難度較大的天井工程量大大減少，施工進度也得到了優化。

(3) 工人作業環境得到了改善，頂板容易維護，鑿巖和電耙出礦都是在平巷內進行，施工工效提高，施工難度降低。施工成本節約較多。

(4) 機械設備效率提高，材料耗損減少，臨時支護率降低。

[1] 任衛東.全面采礦法在鋁土礦中的應用與優化研究[J].礦業研究與開發,2013(10).

[2] 高士友,王智強,張榮亮.緩傾斜鋁土礦開采技術研究[J].有色金屬,2016(3).

[3] 姜建華,陸玉根,汪 亮.緩傾斜薄礦脈沉積型鋁土礦地下采礦方法的探討[J].現代礦業,2014(5).

[4] 李奔騰.河南省鋁土礦地下開采降低損失貧化的措施和方法[J].采礦技術,2018,18(5):4?7.

[5] 林衛星.淺孔房柱法在地下鋁土礦咽采中的應用[J].礦業研究與開發,2017,37(12):117?121.

(2018?07?18)

劉正輝(1990—)，男，陜西漢中人，助理工程師，主要從事采礦工程相關研究，Email：lzhsr4356@163.com。