國外某鉀鹽礦開采工藝的探討

左 迪,姚俊耀

國外某鉀鹽礦開采工藝的探討

左 迪,姚俊耀

(中赟國際工程有限公司，河南 鄭州 450007)

目前固體鉀鹽礦地下開采正在向設備大型化、高效化的趨勢發展，本文根據老撾甘蒙省鉀鹽礦的礦體賦存及特性，對其分別采用掘采機開采和連采機開采進行了探討和分析，通過實際生產運用及對比，認為掘采機更適用于甘蒙省鉀鹽礦的開采。

鉀鹽礦;開采;掘采機;連采機;探討

0 鉀鹽礦開采工藝現狀

固體鉀鹽礦開采包括旱采與水采兩種形式，旱采分露天開采與地下開采，水采分硐室開采與鉆井水溶[1-3]。地下開采主要分為炮采和機械化開采，炮采為一種傳統的開采工藝，目前應用廣泛，但由于其出礦效率低，工藝繁瑣，逐漸被機械化開采所取代。機械化開采為一種較為新穎的采礦工藝，老撾甘蒙省某鉀鹽礦主要采用短壁機械化開采。短壁機械化開采是以短工作面機械化采礦為主要標志的采礦方法，其技術發展以高效、安全、綠色、提高礦產資源回收率和采礦功效為目標[4]。短壁機械化開采具有靈活性強、機械化程度高、回采工效高和安全性好的特點。短壁開采的設備目前有兩種，一種為連采機，另一種為掘采機（掘進機）。對于連采機，目前在全世界已廣泛應用，特別在煤礦和鉀鹽礦已得到良好的應用[5]，而掘采機為針對鉀鹽礦研發的新型設備，其特點為大采高，一次切割能力大。

1 礦體開采條件

（1）礦區內礦體賦存。根據甘蒙省某鉀鹽礦礦區內80個鉆孔的礦層厚度統計資料，礦區內鉀鹽礦體最大厚度為73 m，最小1.5 m，一般在6～25 m之間，平均厚度16 m，其中厚度小于7 m鉆孔25個，所占比例為31%；厚度7～11 m鉆孔12個，所占比例為15%；厚度11～22 m鉆孔23個，所占比例為28%；厚度22～33 m鉆孔10個，所占比例為13%；厚度大于33 m鉆孔10個，所占比例為13%，見圖1。礦區內礦體厚度大于7 m鉆孔所占比例為69%，大于11 m鉆孔所占比例為54%。

（2）首采盤區內礦體賦存。根據首采區范圍

圖1 礦區礦體厚度分布直方圖

內鉆孔統計，共有18個鉆孔見礦，其中礦體厚度小于7 m的鉆孔2個，平均厚度6.28 m；礦體厚度7～11 m的鉆孔4個，平均厚度8.92 m；礦體厚度11～22 m的鉆孔9個，平均厚度15.72 m；礦體厚度22～33 m的鉆孔3個，平均厚度25.13 m，見圖2。首采盤區內礦體厚度大于7 m鉆孔所占比例為89%，大于11 m鉆孔所占比例為67%。

圖2 首采盤區礦體厚度分布直方圖

2 采場結構參數

根據該鉀鹽礦巖石力學試驗研究中給出的采場結構參數方案，結合礦體賦存條件、礦巖物理力學性質、圍巖穩固性條件以及回采工藝，對采場結構進行分析，確定在采深260 m，采高8 m，條帶寬度分別為10，8，6 m，所留礦柱的尺寸分別為12，10，8 m。

3 設備情況

3.1 設備能力

目前，機械化采礦設備主要有兩種，一種為連采機采礦，另一種為掘采機（掘進機）采礦。

（1）連采機。目前，開采鉀鹽礦較大的連采設備一次最大切割高度為5 m，最大寬度為3.5 m。甘蒙省某鉀鹽礦井下采用連采機分層開采，連采機每次可截割進尺250 mm，截割寬度3.5 m，截割高度4.5 m，截割體積約3.9 m3，截割一刀時間約為3.0 min，每小時進尺5.0 m，每小時出方量約78.8 m3，每天有效采掘時間14 h，平均日產量約2240 t，年產量約75萬t。

（2）掘采機（掘進機）。目前，開采鉀鹽礦較大的掘采設備為一種雙臂大采高掘采機，其一次最大切割高度為8.5 m，最大寬度為10.0 m。甘蒙省另一鉀鹽礦井下采用掘采機開采，掘采機每次可截割進尺600 mm，截割寬度10.0 m，截割高度8.0 m，截割體積約48 m3，截割一刀時間約為25 min，每小時進尺1.4 m，每小時出方量約112 m3，每天有效采掘時間14 h，平均日產量約3183 t，年產量約105萬t。

3.2 現場設備使用情況

3.2.1 連采機

根據甘蒙省某鉀鹽礦將近3個月的正常生產，對連采機切割時間、進尺、出礦量及故障檢修時間進行了統計，結果見表1。

表1 連采機近3個月使用情況

根據表1統計，正常生產3個月以來，連采機每天進尺主要集中在60～70 m，產量在1523～1838 t/d，最高峰值達到2527 t/d；連采機平均每月工作天數為25.6 d，平均切割時間313.3 h，平均進尺1557.7 m，平均出礦量4.98萬t，年出礦量約60萬t；礦石運輸采用鏟車運輸是其制約生產效率的主要環節。通過對后配套進行改造，連采機后配套為梭車運輸礦石，產量將會顯著增大，平均日產量可達2100 t，年產量約70萬t。

3.2.2 掘采機

將近3個月正常生產以來，對掘采機切割時間、進尺、出礦量及故障檢修時間進行了統計，結果見表2。

表2 掘采機近3個月使用情況

根據表2統計，正常生產3個月以來，掘采機每天進尺主要集中在15～20 m，產量在2139～2424 t/d，最高峰值達到3439 t/d；掘采機平均每月工作天數為25.6 d，平均切割時間308.7 h，平均進尺415.3 m，平均出礦量6.75萬t，年出礦量約80萬t；礦石運輸采用無軌膠輪車及實際掘采機切割時間是其制約生產效率的環節。通過對后配套進行改造，掘采機后配套為帶式輸送機運輸礦石，實現連續運輸后，通過加強管理提高每班次掘采機切割時間，提高工作效率，平均日產量可達3000 t，年產量約100萬t。

4 結 論

甘蒙省的鉀鹽礦礦體厚度較大，平均16.0m，厚度大于11m的礦體占比為54%，所占比例較大，而掘采機具有采高大、一次切割能力大、單產高、效率高、成本低的優點，更適用于該鉀鹽礦的開采，特別是礦體厚度較大的區域，可減少礦層的開采層數，實現礦山安全、高效生產，連采機雖靈活但分層次數、切割次數較多。

[1] 任明忠.老撾萬象平原鉀鎂鹽礦區開采技術條件研究[J].云南地質,2004,23(2):179-187.

[2] 續培信.老撾萬象鉀鹽礦開采方法的探討[J].中國井礦鹽, 2005,36(4):28-31.

[3] 王清明.歐美國家水溶采礦發展的歷史概況[J].鹽業史研究, 2001(4):45-47.

[4] 周茂普,石 亮.新工藝、新技術、新裝備在固體鉀鹽開采中的應用[J].化肥工業,2016,43(3):69-71.

[5] 郝萬東,江小軍,張振東,高瑞文,馬進功.固體鉀鹽地下開采工藝與設備配套技術研究[J].采礦工程,2015(12):46-49.

(2019-12-26)

左 迪(1987—)，男，工程師，從事礦山設計工作，Email:24877489@qq.com。