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某矿山无底柱拉底房柱采矿方法介绍

发表时间：2020/9/28 来源：《基层建设》2020年第17期作者：卢文光

[导读] 摘要：某公司是云南省人民政府国有资产监督管理委员会直接监管的省属重点国有企业，是世界锡生产企业中产业链最长、最完整的企业。本设计1900m阶段矿体年生产能力为50万吨/年采矿方法设计。

        云南华联锌铟股份有限公司云南文山 663701
        摘要：某公司是云南省人民政府国有资产监督管理委员会直接监管的省属重点国有企业，是世界锡生产企业中产业链最长、最完整的企业。本设计1900m阶段矿体年生产能力为50万吨/年采矿方法设计。根据某分矿矿段的地质矿床条件、矿山设备及施工技术水平等资料编写的，本设计1900阶段(标高1900m~1950m)矿体属于地下矿体开采工程，矿床开拓根据矿山地质条件、现有的采矿技术以及该矿山现用的开拓系统，沿用矿山现用的开拓系统即平硐和辅助斜坡道，对空场法中的无底柱拉底房柱法采矿方法进行介绍。
        关键词：开拓系统；采矿方法；空场法；房柱法
        1.采矿方法
        1.1采场的结构要素
        阶段高度：根据矿床的勘探程度、围岩的稳固情况、矿体的倾角等因素来确定，总结我国应用留矿法的经验，阶段高度宜采用30-50m，由于矿体围岩稳固性较好，倾角较大，所以取阶段高度为50m。
        1.2采场布置
        由于矿体围岩稳固，矿体平均厚度20m，矿体倾角8︒-14︒，所以采场沿矿体走向布置。1.3采场长度/宽度：考虑到矿石和围岩的稳固性都比较好，根据以往的经验取采场长度为68m。采场的宽度为46m，20m的矿体厚度。
        1.3间柱宽度/顶柱厚度/底柱高度
        在保证安全的前提下，同时也要考虑采场的暴露面积，在采场中留下规则的间柱，一般为圆形，直径3-6m，矿体的厚度大取大值，否则取小值，间柱间的宽度要大于铲运机的宽度，间距为22m，这样可以使铲运机在采场中出矿行驶不受限制，不需要顶柱和底柱。
        1.4矿体的分层高度
        根据矿山的凿岩设备、矿岩的稳固性、崩矿方式等原因，根据现在某分矿的采矿方法在1900m-1950m标高内不需要分层，阶段高度50m直接一次性崩矿，但是由于考虑到1930m以上都没有矿体，所以切割进路就设在1930m水平面上，本次采用14m一次直接崩矿。
        2.采准切割工程
        2.1采准
        采准工作主要是掘进通达矿体的铲运机斜坡道（4×3m）、出矿进路（4×3m）、切顶联道（4×3m）以及切顶进路，在出矿进路中掘进放矿溜井(2×2m)上达切顶进路，下到1800中段掘进的阶段运输平巷（4.3×4m）以供切顶和回采产生的矿石出矿，构成完备的切顶出矿系统，在切顶进路端部掘进回风巷道（3×3m）。
        2.2切割
        切割工作比较简单，以拉底巷道为自由面，形成拉底空间，同时凿一条贯通全采场的切割横巷，断面尺寸为2.5×3m。拉底高度3ｍ，拉底宽度等于矿体厚度。拉底空间为形成切割槽提供自由空间，以及从拉底巷道向上打扇形孔，掘进运输巷道在阶段中掘1-2个上山，作为开切自由面。根据《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16423-2006），采准巷道断面尺寸（分段出矿进路除外），主要是按采场最大的无轨设备（TCY-2A电运铲运机）正常行走以及单侧人行道考虑的巷道断面。在对切割进路、出矿进路、切割进路联道，出矿进路联道还有切割横巷进行凿岩的时候，根据矿山生产经验，选用YT-28型凿岩机掘进，凿岩效率45m/台班。炸药使用2号岩石炸药。进路的断面尺寸主要是按YT-28型凿岩机正常工作所要求的巷道高度以及采矿工艺和铲运机工作所要求的巷道宽度配置计算的巷道断面。采矿方法如图1。

                   图1：无底柱中深孔拉底的采矿方法
        3.采切工程量及采切比
        采切工程量按表1进行计算。
                                   表1 采切工程量表

        其中，Q=2194868.18t
         =49416m³
        千吨采切比计算：
        用长度表示： ×1000=1.3m/kt
        用体积表示： = ×1000=26.2m³/kt
        其中： =2194868.18-49416×3.4=2026853.78t
        式中：

根据以上公式，矿石容重 =3.4/m³，通过上网查阅和翻阅采矿手则5得到，出矿进路巷道每米1851元，天井每米1989元。而无底柱拉底房柱法采矿法千吨采切费用详见表2.
表2 无底柱拉底房柱法采矿法千吨采切费用表

        4.无底柱中深孔房柱采矿方法回采工作设计和计算
        4.1回采工作简述
        在凿岩巷道巷道完成后，选用YGZ-90型凿岩机从切顶平巷向下打垂直深孔，以切割天井为自由面爆破回采斜顶柱；在凿岩平巷中以切割槽为自由面爆破，崩下的矿石由TCY-2A铲运机由装运巷道运到采场的最近的溜井（1#、2#、7#、8#、9#采场共用1#溜井，3#、4#、5#、6#采场共用2#溜井），并溜到1800m平面阶段运输巷道装车运出。
        4.2凿岩工作
        采用江苏建湖嘉隆凿岩风动机机械制造厂凿岩台车配YGZ90凿岩机外形尺寸（长×宽×高）876×355×303mm，（钻孔速率0.68m/min），有效钻孔深度为30m，从切顶平巷向下打垂直深孔，沿走向爆破崩落矿石。选用炮孔直径φ55mm，排距1.5m，孔底距1.3m，控制炮孔深度≤30m。
        为提高2m³出矿铲运机TCY-2A外形尺寸7280×1770×2000(mm)的出矿能力，各回采单元内爆破次数控制在6次为宜，并采用小补偿空间挤压爆破方案，补偿溜井空间系数控制在12％～20％左右(须经过试验确定)。每个回采单元在每次崩矿后只进行松动出矿，待单元内矿石崩落完毕后再进行大量出矿。二次破碎在出矿进路中进行，利用液压移动碎石机进行大块破碎。崩落矿石经采场直接用2台TCY-2A型2m³电动铲运机效率27～30万t/台.a，台班效168t/班），运至采场矿石溜井内并下放至1800n阶段运输水平，然后经过装矿列车，在运往1800m水平平硐外的破碎站，在经过胶带运输机运往选厂。

        一个循环的工业储量为：Q循环=14×46×1.3×6×3.4=15858.96t

        式中：

        凿岩台3车台，配用6个凿岩工人，凿岩效率108.8米/台班。配备一台normetcharmec6705型进口装药车和2装药工人，效率是8000kg/台班。
        计算或确定每循环凿岩、装药、联线、爆破时间。
        (1)凿岩时间

        式中：
         ——每循环凿岩时间，台班；
        ——每循环炮孔总长度，2940m；
         ——凿岩机台班效率，108.8m/台班；查设备手册得YGZ90凿岩机凿岩速度为326.4m/台班；取326m/台班；经计算的凿岩速度为40.8m/h；
        N——凿岩机台数，3台。
        故：
         台班；约为24h；
        (2)装药时间

        式中：
         ——每循环总装药量，15.5×7×353797.5kg；
        N——人数或台数，3台；
         ——装药器装药效率，经查找该型号装药器装药效率为600kg/h；
        故：
         h；取为2h，0.25台班；
        （3）采场运搬时间

        式中：
         ——每循环运搬时间，台班；
        T——每循环采出矿石量，16219.39t；
         ——运搬设备台班效率，168.3t/台班；生产率1515t/d；
        N——运搬设备台数，3台；
        故：；约为28h；
        一个循环凿岩、装药爆破所需工班数：
        凿岩所需工班数为：t1=326.4÷6=54工班；
        装药需用工班数为：t2=334.8÷6=55.8工班；
        爆破所需工班数为：连线4个小时，爆破后通风检查4个小时。t3=4+4=8小时=1台班
        4.3采场运输
        （1）矿石搬运：采用铲运机出矿，铲运机型号为TCY-2A，结构参数如下：外形尺寸长×宽×高（7280×1770×2000mm）；斗容积为2m³；电动机功率22kw。生产率为500t/d；台班效率为168.6t/台班。用采场崩的矿石用电动铲运机运至出矿进路旁的溜井后放至阶段运输水平，然后经装矿机车运出到洞外破碎站，破碎之后经过铲运机运至选厂的振动放矿机内到选厂。
        （2）每个循环出矿所需台班数为：t4=T循出÷（168.3×3）=16219.39÷505=32台班
                                  表3 回采作业循环图表

        5.结论
        通过以上经济技术分析比较，可以看出，所选择的房柱法法十分适合1900分段乃至整个某分矿区的矿体的开采，有效的对矿体进行了回采，充分利用了国家的矿产资源。开拓方法作为本设计的专题部分，我特别作了更加详细的方案比较和经济指标计算，最终确定的开拓方法既利用了某分矿原有的开拓系统，又根据矿床地质条件布置了比较合理的斜井、干巷及溜井、风井等开拓工程。通风和运输提升部分也根据新山矿现实情况和矿业行业机械发展情况进行了合理的技术论证和经济优化，尽量减少矿山开支。整个设计虽然带有一些稚嫩，无法与实际的矿山开采设计相提并论，但是基本吻合了有色金属矿床地下开采设计的基本要求。
        参考文献
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        [2]（采矿手册）编写组.采矿手册（2）.冶金工业出版社.
        [3]（采矿手册）编写组.采矿手册（3）.冶金工业出版社.
        [4]（采矿手册）编写组.采矿手册（4）.冶金工业出版社.
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