阿舍勒銅礦采準掘支新工藝的應用

余江明

（新疆阿舍勒銅業股份有限公司 阿勒泰 836700）

1 概況

阿舍勒銅礦現主要采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法回采。使用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法回采的采場段高大、出礦周期長、采空區暴露時間長，同時因礦石含硫高，長期積壓易造成采場底部礦堆板結，不僅增加了出礦難度，降低了出礦效率，甚至成為進一步提高資源回收率的一大瓶頸。殘礦堆的存在同樣也增加了二步驟采場相關采準工程施工難度、施工成本和安全風險，造成二步驟采場準備周期長。

2 技術措施

阿舍勒銅礦針對上述問題現有兩種施工方案：

方案一：殘礦堆掘進+工字鋼管棚支護方案。一步驟采場底部殘礦回收不充分，造成殘礦堆高于二次開挖巷道的設計高度，充填后殘礦堆內部膠結較差，圍巖均質性及完整性差，導致圍巖穩固性差，在開挖過程中冒頂、塌方事故易發，斷面規格難以控制，須采用工字鋼+管棚進行加強支護來確保開挖巷道的穩固性。

方案二：遙控鏟運機回收殘礦+掘進機充填體掘進+錨網噴漿支護方案。使用遙控鏟運機對一步驟采場底部殘礦進行回收，使得殘礦堆高度低于二次開挖巷道的設計高度。高濃度漿體充填后，充填體均質性、完整性較好，圍巖較穩固，采用掘進機進行二次掘進作業，錨網臺車進行錨網支護。考慮到充填體抗形變能力遠低于原巖，因此為確保管縫式錨桿在充填體中長期有效的拉拔力，特采取以下錨桿施工措施：錨桿施工角度由垂直于巷道斷面切面改為前傾60°～65°；錨桿眼預留20～30cm，直接利用鑿巖機推進壓力將管縫式錨桿前端打入充填體實體內。

3 技術經濟效益分析

殘礦堆掘進+工字鋼管棚支護方案。優點：①在因各方面客觀因素造成殘礦無法充分回收的情況下，工字鋼+管棚支護支護工藝仍然是成熟的、不可替代的，可為后續施工提供安全作業環境的施工工藝；②能夠回收部分殘礦，但回收量僅限于巷道開挖量。缺點：人工勞動強度大，成本高。

遙控鏟運機回收殘礦+掘進機充填體掘進+錨網噴漿支護方案。優點：①能夠充分回收一步驟采場底部殘礦，降低了支護成本；②機械化作業，勞動強度小。缺點：①施工可行性較大程度依賴于殘礦回收是否充分；②對充填強度要求高：如果降低一步驟采場底部充填比例或充填期間采場自然垮落造成充填體整體性、均質性下降，會直接影響錨網噴支護的可靠性。

兩種施工方案對比如表1。

表1 施工工藝對比表

對比分類 方案一 方案二掘進：鉆工2人或外加機器人操作手1人掘進：30m以內2人，30m以上3人掘支作業人數支護：鉆工2人、焊工1人、機器人及鏟運機操作手各1人，共計5人支護：錨桿臺車操作手2人勞動強度勞動強度大：采用工20和工30工字鋼，重量大，橫梁重量達到125～336kg機械化作業，勞動強度小

4 結論

4.1 安全效益

遙控鏟運機回收殘礦+掘進機掘進+錨網噴聯合作業方式避免了傳統的殘礦回收方式和殘礦堆掘支作業可能造成的安全事故，也避免了爆破作業對原本并不穩固的圍巖結構造成破壞。

4.2 經濟效益

（1）工期對比：經過近一年半的工程實踐，以阿舍勒銅礦200-1902#試驗采場為例：

①200-1901#出礦巷道（掘支工程量70m），使用掘進機充填體掘進+錨網支護作業總工期28天，平均掘支進尺=70÷28=2.5m/d；

②1903#出礦巷道（掘支工程量76m）采用殘礦堆掘進+工字鋼管棚支護作業總工期65天，平均掘支進尺=76÷65=1.2m/d。

（2）平均綜合成本對比：

①殘礦堆掘進+工字鋼管棚支護：殘礦堆掘進76m×15.34㎡×334.43元/m3+工字鋼管棚支護95架*13481.75元/架=167.07萬元。平均綜合成本=167.07萬元÷76m=2.198萬元/m。

②掘進機充填體掘進+錨網支護：掘進機充填體掘進70m×14.52㎡×297.66元/m3+錨網支護70m×1825元/m=43.03萬元。平均綜合成本=43.03萬元÷70m=0.615萬元/m。

通過對比，采準掘支新工藝較傳統工藝平均每米掘支成本下降=2.198萬元/m-0.615萬元/m=1.583萬元。新工藝在不計入殘礦回收效益的情況下,僅在該項工程試驗中已節約掘支成本110.8萬元，預計在大范圍應用后，每米節約掘支成本1.6萬元，同時工期縮短50%以上。

4.3 社會效益

前期充分的殘礦回收為掘進機作業創造了條件，不僅優化了整體施工工藝，降低了施工難度，同時也實現了機械化換人，推動了生產作業由勞動密集型向技術密集型轉變，施工風險也隨之大幅降低。