顾天胜

(西安铁路职业技术学院，陕西 西安 710000)



中深孔机械化采矿法在急倾斜薄矿体中的应用

顾天胜

(西安铁路职业技术学院，陕西 西安 710000)

急倾斜薄矿体安全性能差、生产能力低，而中深孔机械化采矿法能够克服传统采矿法作业现场条件恶劣、采矿效率低、成本高等问题，机械化水平高，安全性高，提高采矿效率，降低矿石损失率，并且具有良好的经济效益，在急倾斜薄矿体采矿中具有非常高的应用价值。因此，文章以某矿区为例，探究了中深孔机械化采矿法在急倾斜薄矿体中的应用，希望能够为类似矿区采矿技术和管理人员提供一定的参考。

中深孔机械化采矿法；急倾斜薄矿体；应用

0 前 言

现阶段，急倾斜薄矿体最常采用的采矿方法为普通向上分层填充法、浅孔留矿法等。上述采矿方法的机械化程度相对较低，而且经济效益较差，逐渐的被淘汰。中深孔机械化采矿方法具有机械化水平高，作业环境条件良好，并且具有良好的经济效益，其优越性显而易见，被广泛的推广和应用在急倾斜薄矿体采矿作业中[1]。因此，深孔机械化采矿法在急倾斜薄矿体中应用的研究具有非常重要的现实意义。

1 工程概况

文章以某矿区为例，该矿区总共包括六条矿带，倾角介于40(°)～78(°)之间，矿带南北宽度大概为995.5 m，东西长度为2.95 km。该矿区Ⅳ-1、2、3、4的矿体的水平厚度介于0.25～3.4 m之间，走向长度介于60～346 m之间，倾角介于54(°)～74(°)之间，为急倾斜薄矿体。为了提高矿区生产效率和生产安全，采用中深孔机械化采矿方法，通过实践获得良好的效果。

2 中深孔机械化采矿法的应用

2.1 工艺设计

1) 适用条件。因为中深孔机械采矿法的爆破力非常大，对围岩条件的要求相对较高，并且该矿区倾角超过46(°)，该矿区围岩稳固条件良好，因此适合采用该种方法进行开采。该矿区的中段利用斜坡道开采方式，间隔39 m左右设置一个中段，在每个中段的三分之一位置处设置一个分段，采用联络巷或者辅助斜坡道对所有分段进行连通[2]。在垂直方向上采用由上至下的方式进行各阶段的回采，而分段之间则采用由下至上的回采方式。

2) 采切工程。采切工程主要包括以下两个方面：一方面，采准工程，因为该矿区属于急倾斜薄矿体，在进行脉内巷道断面设计时，规格设计为2.5 m×3.0 m，采用人工凿岩的方式进行装药和爆破，在进行人工凿岩时利用气腿式凿岩机。爆破时采用2号岩石乳化炸药，为了保证爆破效果，需要严格的控制炮孔规格。炮孔的直径设计为4 cm，深度为2.5 m，装药长度为2.1 m。利用木杆把炸药送入炮孔，为了保证爆破人员安全和效率，采用导爆管微差起爆方式[3]。另一方面，切割工程，在矿块端部沿着矿体的倾斜方向进行切割，根据矿体的实际状况确定断面，通常将断面的规格设计为1.8 m×2.0 m。回采作业对天井的要求相对较高，因此，在进行天井设计时按照图1进行。

3) 人工假底。在矿石品位相对较高的区域，如果先进行高水平开采后进行低水平开采，需要考虑矿体的回收，因此需要在巷道底部做人工假底，这样在很大程度上能够提高矿石的回收率，提高生产效益和经济成本。人工假底需要按照1∶1的比例进行布置，即1 m人工假底 ∶1 m矿石厚度。

图1 天井设计剖面

4) 凿岩。凿岩主要包括以下几个方面：其一，选择凿岩机械，凿岩机械对凿岩施工效率的影响较大，该矿区选择K41X采矿凿岩台车进行凿岩施工。将凿岩台车装配好在断面巷道内进行作业，该种采矿凿岩台车具有灵活、轻便的特点，适合在狭窄的巷道进行采矿作业。其二，布置炮孔，当天井切割施工完成后进行炮孔布置施工，沿着矿体进行炮孔布置。其三，凿岩施工，根据实践经验和具体测算，一根钻杆需要耗时105 s，根据该区域岩石的物理学性能，岩石的坚固系数在4～8之间，钻孔的直径为65 mm，钻杆的长度为0.85 m。通过实验确定凿岩台车的效率修正率是23.59 mm/s，同时考虑到孔径差异以及岩石坚固性，需要对修正系数进行调整，最终决定将修正系数确定为0.8[4]。因为该矿区岩石的坚固性较强，为了保证凿岩施工能够顺利、高效的进行，需要选择耐磨性能较好的钻杆，该台车采用R32 Speedrod钻杆。综合上述描述，该台车的凿岩效率较高、耐磨性强以及成本相对较低。

5) 爆破施工。爆破施工要点主要包括以下几个方面：其一，炮孔的直径受到钻机型号、孔深以及矿体厚度的影响，凿岩应用K41X凿岩台车，炮孔的直径为65 mm。其二，设计炮孔，炮孔设计需要根据矿体的厚度和采场宽度确定。当矿体厚度超过2 m时，需要根据相关标准进行炮孔设计，并不需要设计辅助孔；当矿体厚度介于1.5～2 m之间时，并且矿场的宽度在2 m以内，则应该按照“骰子5”的形状进行炮眼布置；当矿体厚度小于1.5m 时，需要采用交错设计的方式；如果采场的爆破步长超过1.2 m，宽度超过3 m，则需要在每排爆破线上分别布设3个炮孔，炮孔之间的间距控制在1.5 m左右。其三，装药，当炮孔设计完成之后进行装药。炸药采用岩石乳化炸药，装药施工时采用人工塞填的方式，利用硬塑料管把岩石乳化炸药送至炮孔底部，并进行压缩，在压缩时必须注意安全，做好安全防护工作，避免发生安全事故。当装药完成后需要利用炮泥对炮孔进行封堵处理。其四，爆破方式，为了保证爆破安全和效率，该矿区采用微差逐孔起爆的方式，每一排炮孔的微差控制的在50 ms，同一排所有炮孔进行同时起爆，保障爆破效率。

6) 搬运矿石。在进行矿石搬运时通常应用无轨运输方式，采用柴油铲运机进行矿石的搬运。采下的矿石利用斜坡道并掘进溜井进行集中装载和搬运，这样能够显著的提高矿石搬运效率。

7) 填充废石。当矿体开采一段距离之后进行废石填充，为了防止对生产机作业造成不良的影响，需要根据采空区的稳定状况和实际生产进度确定回填时间。在进行废石回填施工时采用铲运机或者装载机，采用分段开采与填充的方式，矿体开采一定长度之后利用卡车或者装载机将废石回填至采空区，填充到和原水平巷道标高相同时停止。

2.2 精细化采矿施工和相关指标

1) 精细化采矿设计。中深孔机械化采矿法和传统采矿法相比，前者在实施采矿之前需要对矿区的地质构造、矿体形态特征等进行全面、详细的勘察，能够实现对所有步骤的精细化设计，这是传统采矿法所不能比的。精细化采矿设计和施工主要包括精细化地质勘察、测量、建模、设计以及施工等步骤。在设计之前需要对矿区的地质特征、矿体形态以及围岩的稳定程度进行全面的调查，并采用SURPAC矿山三维软件平台对矿区的整体状况进行三维建模，这样能够为爆破设计提供可靠、有效的数据参考。

2) 损失贫化。利用CMS对采空区进行测量，然后把所有测量的数据输入到SURPAC 矿山三维软件平台进行建模，并对采空区模型进行布尔运算。对于采矿损失率和贫率的计算采用直接法，根据测量数据，计算获得采矿区的贫化率和损失率分别为35%、5%，最小采幅控制在1.15～1.45 m之间[5]。

3) 采矿效率。采用中深孔机械化采矿法对该矿区进行采矿处理，其采矿效率结果表现为：试验阶段的日出矿量为123.25 t/d，单采场出矿效率为103.25 t/d；推广阶段，日出矿量为428 t/d，单采场出矿效率为142.67 t/d。同时，该种方法和传统浅孔留矿方法的经济指标进行对比，结果表现为：浅孔留矿法的采矿生产能力在25 t/d左右，千吨采切比为75.67 m/kt，原矿成本为120元/t，贫化率为20%，损失率为12%；中深孔机械化采矿法的生产能力在139 t/d左右，千吨采切比为74.3 m/kt，原矿成本为90元/t，贫化率为30%，损失率为5%[6]。综合比较可知，中深孔机械采矿法的综合经济效益远远好于传统浅孔留矿法，获得了良好的应用效果，值得广发的推广和应用。

3 结 语

综上所述，将中深孔机械化采矿法应用在急倾斜薄矿体中，能够显著的提高机械化程度，克服作业现场条件恶劣、采矿效率低、成本高等问题，显著的提高了采矿的安全性、采矿效率，降低矿石损失，具有良好的经济效益，同时还能够降低对周围地表和既有建筑造成的影响，具有非常高的 推广和应用价值。

[1] 孙新博, 朱先洪. 中深孔机械化采矿法在急倾斜薄矿体中的应用[J]. 矿业研究与开发, 2014(6): 5-8.

[2] 姚峰. 急倾斜薄矿体采矿方法创新的探讨[J]. 有色金属文摘, 2015(4): 59.

[3] 郭全磊. 中深孔爆破联合机械化采矿技术在薄矿体中的应用[J]. 科学中国人, 2014(16): 13.

[4] 穆怀富, 林东跃. 无底柱小分段崩落采矿法在急倾斜不稳固薄矿体开采中的应用[J]. 黄金, 2015(10): 44-47.

[5] 付建新, 宋卫东, 杜建华, 等. 中深孔开采急倾斜薄矿体采场顶板力学模型及围岩扰动规律研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2014, 33(s1): 3277-3283.

[6] 王振昌, 楼晓明. 基于AHP-TOPSIS评判模型的采矿方法优选——以小河金矿急倾斜薄矿体为例[J]. 福建建设科技, 2015(5): 55-57.

An Application of Steep Thin Orebody in Mechanized Mining Method of Deep Holes

GU Tiansheng

(Xi'anRailwayVocationalTechnicalInstitute,Xi'an,Shanxi710000,China)

The steep thin orebody is poor in safety performance with its low production capacity. The deep hole in mechanized mining method can overcome traditional mining method to change its safety conditions, from low mining efficiency and high cost to high mechanization level and safety to improve the mining efficiency, by reducing ore loss rate. It has the good economic efficiency in the steep thin orebody mining with high application value. Therefore, when taking a mine as an example to explore the deep hole mechanized mining method in application of the steep thin orebody, we hope for the similar mines mining technical and management personnel with a certain reference.

Deep hole mechanized mining method; The steep thin orebody; Application

2016-11-08

顾天胜(1972-)，男，上海人，讲师，研究方向：机械，手机：13759902795，E-mail：691361481@qq.com.

TD853.2

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.05.022