金厂沟梁金矿井下削壁充填采矿场凿采合一作业组织研究.pdf

2020 年 4 月 第 49 卷第 2 期 中国矿山工程 China Mine Engineering 应用研究 黄金矿山 金厂沟梁金矿井下削壁充填采矿场 凿采合一作业组织研究 Study on the organization of the combined operation of cutting and mining in the lower wall cutting and filling stope of Jinchanggou Liang gold mine 王士强 中国黄金集团内蒙古金陶股份有限公司，内蒙古 赤峰 024327 摘要 大部分急倾斜、 极薄矿体的金属矿山， 采矿方法为削壁充填法回采。采场在开采条件上符合凿采合一作业， 即凿岩和 采矿在一个班内完成; 在一个班内将采矿班和凿岩班的安全、 质量纳入可控的管理过程中， 提高安全管理和质量管理水平， 使 采场受控。同时将三班循环变成二班循环， 增加工人休息时间， 降低企业运用成本。 关键词 安全管理;降本增效 Abstract Most of the metal mines with steeply inclined and extremely thin ore bodies，the mining is wall cutting and filling． The mining conditions of the stope are in line with the integrated operation of chiseling and mining， that is，drilling and mining are completed in one shift; bring the safety and quality of the mining team and the drilling team into the controllable management process in one team，improve the level of safety management and quality management to make the stope under control． At the same time，turn the three shift cycle into the two shift cycle，increase the rest time of workers，and reduce the use cost of enterprises． Key words safety management;lowering cost and improving efficiency 文章编号 1672- -609X 2020 02- -0015- -06 中图分类号TD853 文献标志码A 作者简介王士强 1988 － ， 男， 内蒙古赤峰人， 工程师， 从事井下 通风系统建设与优化、 采矿工程 研究。 1前言 中国黄金集团金陶股份有限公司位于内蒙古自治区 南部赤峰市敖汉旗金厂沟梁镇， 是集成采矿、 选矿、 黄金 冶炼与一体的大型黄金生产企业。生产规模达到 1 900t/d， 年产黄金 1. 8t。 金陶公司现有两个采矿系统， 分别为金厂沟梁金矿 采矿系统和二道沟采矿系统， 两个矿区井下为相互独立 的开采系统， 均采用竖井、 盲竖井联合开拓， 自动化提升。 矿脉以集群型式密集分布， 已探明具有工业价值的矿脉 65 条， 单脉长 200 ～500m， 平均厚度 0. 35m， 矿体最大延 深 900m 至 25 中段， 中部开拓至 23 中段， 开采深度 744m， 矿区开采面积 5. 089 8km2。 金陶公司中段标高 40m， 矿体为平均厚度约 0. 35m 的急倾斜、 极薄矿体， 同时结合公司实际现状， 矿山主要 的采矿方法为上向削壁充填法回采。回采循环作业顺 序 凿岩、 爆破、 通风、 撬毛、 充填平场支护、 落矿、 出矿。 班次分掏槽落矿凿岩、 削壁凿岩班， 采矿、 充填班， 爆破通 风班， 每班 8h， 一昼夜三个班一个循环。采矿台效为 35t/台班， 出矿台效为 13t/台班。 51 ChaoXing 中国矿山工程2020 年 第 49 卷 2现状、 问题和确定研究方向 为了确保金陶公司井下采矿场采矿班次作业的 人员安全和整个采场的“物本以及环境” 安全问题， 为每个采矿场配备了一名专职安全管理人员， 这 名安全管理人员监督和指挥采矿班作业人员排除 采场隐患和风险， 执行“红区管控” 一种流程化撬 碴和排险方式， 和双重预防机制 以下简称双 控 ， 同时抓好质量关， 与采矿班工人一同下井， 一 同升井， 这个办法起到了很好效果， 安全管理水平 有很大提升。 但是在生产过程中发现 1 在选矿班作业执 行红区管控和双控时大约要花费 2 ～ 4h 时间， 这段 时间只有部分员工在处理安全的地点作业， 其余员 工在原地等待， 红区管控和双控彻底执行完毕后才 允许进行全部人员投入作业， 作业的采矿场采幅宽 段可多人作业， 等待时间相对较少。由此会产生在 8h 内完不成工作而增加工作时间， 有的工作时间达 到 9 ～11h。 2 充填平场作业时受削壁毛石破碎程 度不同、 削壁凿岩效果不好、 削壁凿岩破碎量不同等 因素影响， 同时为了达到充填的平整度要求， 作业人 员也要花费大量时间来进行操作。 3 安全、 质量 管理人员对采矿场进行作业检查和指导， 要检查选 矿班、 凿岩班、 爆破班， 也就是一个采矿场要检查三 遍， 但 24h 内检查人不可能都在井下， 而且采矿场每 天工作的采矿场多达 45 个， 平均每个分矿也要有 10 ～12 个， 还有掘进、 天井、 采准、 勘探等其他作业 地点， 所以要检查的作业地点多， 且作业地点相对分 散， 安全、 质量管理人员有限 大多数在选矿班跟 班 致使检查时不能保证每天将所有作业地点全部 检查完毕， 便会将选矿班和凿岩班作业检查重点， 而 选矿班作业人员多， 风险和隐患也较多， 选矿班又成 了检查重点中的重点， 从而忽略凿岩班和爆破班检 查， 也就是对凿岩班、 爆破班形不成日常化的检查、 指导。 4 为了加强监管矿区抽调队长、 班长、 技术 员组成检查组持续检查， 而这种检查工作是在其本 职工作上附加的检查， 工作地点多而分散， 每次检查 时间均较长， 这样就会产生工作时间延长而工作质 量下降的情况， 造成部分工作“样样抓、 抓样样、 样 样抓不全， 抓不到位” ［1 ］。 出现问题的原因 1 选矿班执行红区管控和 双控时主要是对顶板、 帮壁的安全性的处理， 而凿岩 工如何布设凿岩眼起着至关重要的作用， 是采矿场 “定型” 环节。凿岩爆破产生的帮壁裂隙构造多， 撬 碴工作量和难度就增加， 凿岩爆破产生的压、 悬帮 多， 支护的工作量和难度就增加， 同时采场风险和隐 患也相对增加， 排险等作业准备时间就增加， 造成作 业时间延迟。 2 削壁凿岩爆破产生毛石块度、 量 度不合理， 造成充填平场的工作难度和时间就会增 加， 还会产生充填滞后的影响。 3 凿岩工落矿角 度及布炮情况是否合理直接影响采场的贫化率， 直 接影响采矿成本和收益。 4 凿岩班没有全程管理 人员跟班指导和检查， 对于例行检查过后交代的问 题， 凿岩工依然不按检查交代的要求凿岩布眼， 而后 续爆破后会掩盖其违规或不合理、 不到位的作业痕 迹， 虽然再次检查后发现问题进行了处罚， 但给选矿 班的作业量和作业难度已经形成， 为了完成作业任 务选矿班依然会继续作业， 从而使凿岩工的管理效 果不明显 ［2 ］。 结合实际 “长条状” 采矿场现状， 选矿班配备专 职管理人员的情况， 为解决上述问题， 本次研究将选 矿班、 凿岩班合并成一个凿采班， 将采矿场分为两个 部分， A 部分采矿， B 部分凿岩， 然后 A 部分凿岩， B 部分采矿， 让采场专职管理人员统一管理 A， B 两个 部分， 达到凿岩和采矿在监督指导上均受控， 具体如 图 1 所示。 3凿采班可行性研究分析 3. 1法律法规层面 经过查阅相关资料， 并未查到明确规定凿岩作 业和采矿作业不能同时进行的相关规定， 只查到 GB 164232006金 属 非 金 属 矿 山 安 全 规 程中 6. 2. 1. 7 中规定 “不应在同一采场同时凿岩和处理 浮石” ， 规程中并没有规定不应凿岩和采矿、 充填平 场作业同时进行。 3. 2职业健康 根据井下作业环境职业病危害性因素以及职业 卫生禁忌和劳保用品使用等多方面进行论证分 析 ［3 ］。 1 井下采用 YT－27 气腿式凿岩机凿岩作业， 产生的职业病危害因素为粉尘 矽尘 、 噪声、 手传 振动。出矿 碴 作业产生的职业病危害因素为粉 尘 矽尘 、 噪声。运输过程中会接触到的职业病危 害因素为粉尘 矽尘 、 噪声， 具体情况见表 1。 61 ChaoXing 第 2 期王士强金厂沟梁金矿井下削壁充填采矿场凿采合一作业组织研究 图 1采场示意图 表 1职业病危害因素接触情况表 单元名称岗位/工种危害因素作业方式 接触情况 每班时间/h每班频次/次 凿岩工矽尘、 噪声、 手传振动机械设备81 安全员矽尘、 噪声手工81 采矿生产系统选矿工矽尘、 噪声手工81 电机车司机矽尘、 噪声机械设备81 支护工矽尘、 噪声手工81 2 井下掘进凿岩作业场所、 采矿凿岩作业场 所产生的粉尘中游离二氧化硅含量均大于 10， 小 于 50， 为矽尘 ［4 ］。 3 在四个矿区井下共计挑选了四个采矿场分 别进行总粉尘检测、 呼吸性粉尘检测和噪声检测， 工 作场所总粉尘浓度检测结果见表 2， 工作场所呼吸 性粉尘浓度检测结果见表 3， 作业场所噪声 8h 等效 声级检测结果见表 4。 表 2工作场所总粉尘浓度检测结果 评价单元采样地点 粉尘 性质 CTWA/ mg m －3 CSTEL/ mg m －3 PC－TWA/ mg m －3 超限倍数 2. 0 判断 结果 一采区采矿单元 71541 采场采矿凿岩作业场所矽尘5. 21 ～5. 71 10. 88 ～12. 151不符合 7392 采场出矿作业场所矽尘0. 87 ～0. 94 1. 00 ～1. 2311. 23符合 二采区采矿单元 626145 采场采矿凿岩作业场所矽尘4. 96 ～5. 34 10. 41 ～11. 491不符合 626105 采场出矿作业场所矽尘0. 85 ～0. 92 0. 98 ～1. 1211. 12符合 三采区采矿单元 335N3 采场采矿凿岩作业场所矽尘4. 42 ～4. 97 9. 34 ～10. 741不符合 335N5 采场出矿作业场所矽尘0. 79 ～0. 86 0. 86 ～0. 9410. 94符合 六采区采矿单元 5171 采场采矿凿岩作业场所矽尘6. 34 ～6. 86 13. 59 ～14. 441不符合 51723 采场出矿作业场所矽尘0. 85 ～0. 90 0. 90 ～0. 9410. 94符合 71 ChaoXing 中国矿山工程2020 年 第 49 卷 表 3工作场所呼吸性粉尘浓度检测结果 评价单元采样地点 粉尘 性质 CTWA/ mg m －3 CSTEL/ mg m －3 PC－TWA/ mg m －3 超限倍数 2. 0 判断 结果 一采区采矿单元 71541 采场采矿凿岩作业场所矽尘3. 04 ～3. 31 6. 79 ～7. 060. 7不符合 7392 采场出矿作业场所矽尘0. 37 ～0. 40 0. 45 ～0. 550. 70. 79符合 二采区采矿单元 626145 采场采矿凿岩作业场所矽尘2. 90 ～3. 39 6. 11 ～7. 160. 7不符合 626105 采场出矿作业场所矽尘0. 40 ～0. 43 0. 44 ～0. 580. 70. 83符合 三采区采矿单元 335N3 采场采矿凿岩作业场所矽尘2. 20 ～2. 58 4. 07 ～5. 310. 7不符合 335N5 采场出矿作业场所矽尘0. 41 ～0. 48 0. 48 ～0. 540. 70. 77符合 六采区采矿单元 5171 采场采矿凿岩作业场所矽尘3. 15 ～3. 43 6. 66 ～7. 250. 7不符合 51723 采场出矿作业场所矽尘0. 39 ～0. 41 0. 42 ～0. 440. 70. 63符合 表 4作业场所噪声 8h 等效声级检测结果 评价单元检测地点接触时间 LEX， 8h/dB A 接触限值/dB A判断结果 一采区采矿单元 71541 采场凿岩作业场所4 97. 585不符合 7392 采场出矿作业场所8 81. 985符合 二采区采矿单元 626145 采场采矿凿岩作业场所495. 6 85不符合 626105 采场出矿作业场所8 82. 585符合 三采区采矿单元 335N3 采场采矿凿岩作业场所495. 8 85不符合 335N5 采场出矿作业场所8 82. 485符合 六矿区采矿单元 5171 采场采矿凿岩作业场所4 95. 685不符合 51723 采场出矿作业场所8 82. 885符合 4 通过以上检测结果得出 凿采班作业人员 要受到粉尘和噪声的职业危害因素的影响， 但可以 通过个人防护用品来予以控制， 现公司井下劳保用 品发放情况见表 5。 表 5个体防护用品配置与发放情况 岗位工种接触的职业病危害因素防护用品型号性能发放标准 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 凿岩工矽尘、 噪声、 手传振动 防护耳塞3M1110SNR 37dBNRR 29dBn 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 防振手套209904防护手传振动n 选矿工矽尘、 噪声 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 运输工矽尘、 噪声 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 安全员矽尘、 噪声 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 支护工矽尘、 噪声 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 5 通过给凿采班的采矿工 、 支护工、 安全员、 运输工都配备凿岩防护耳塞， 满足了凿采班在职业 健康方面的可行性; 执行凿采班作业时个体防护用 品发放情况见表 6。 81 ChaoXing 第 2 期王士强金厂沟梁金矿井下削壁充填采矿场凿采合一作业组织研究 表 6个体防护用品配置与发放情况 岗位工种接触的职业病危害因素防护用品型号性能发放标准 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 凿岩工矽尘、 噪声、 手传振动 防护耳塞3M1110SNR 37dBNRR 29dBn 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 防振手套209904防护手传振动n 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 选矿工矽尘、 噪声防护耳塞3M1110SNR 37dBNRR 29dBn 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 运输工矽尘、 噪声防护耳塞3M1110SNR 37dBNRR 29dBn 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 安全员矽尘、 噪声防护耳塞3M1110SNR 37dBNRR 29dBn 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 防尘口罩3M5130N95防护非油性颗粒n 支护工矽尘、 噪声防护耳塞3M1110SNR 37dBNRR 29dBn 自救器ZYX45具有供氧功能; 使用时间 45minn 3. 3控制好凿岩产生的水雾 凿岩部分可能会产生水雾， 扩散到采矿工作部 分引起工作环境视线不良， 况且水雾中还含有大量 粉尘， 解决办法就是利用采场天井正压供风， 两侧顺 路排风， 使各部分产生的粉尘、 水雾等悬浮物不会相 互影响。 4凿采班作业过程 该采场 13 个溜井分成 12 段， 两个溜矿井之间 为一个作业段， 有一条中央天井和两条行人顺路组 成， 一中央天井为界将采矿场分成两个部分， 即 A 部分和 B 部分。A 段长约 50m， 包含外顺路， B 段长 约 50m， 包含里顺路， 安全管理人员全程监控凿岩和 采矿作业活动， 作业循环图见表 7。 1 安全员指导凿采人员将 A 段隐患处理完毕 后， A 段开始第一次掏槽凿岩作业， B 段暂无作 业量。 2 安全员指导凿采人员将第一次落矿的 A 段 隐患进行处理， 执行红区管控和双控机制， 然后凿岩 工在 A 段进行第二次掏槽， B 段暂无作业量。 3 安全员执行红区管控和双控机制排险后， A 段开始进行采矿作业 将矿石搬运至溜井 ， B 段开 始进行第一次掏槽凿岩。 4 安全员执行红区管控和双控机制排险后， A 段第依然进行采矿作业， B 段进行第二次掏槽凿岩。 5 安全员执行红区管控和双控机制排险后， A 段进行削壁凿岩， B 段进行采矿作业。 6 安全员执行红区管控和双控机制排险后， A 段依然削壁凿岩， B 段进行采矿作业。 7 安全员执行红区管控和双控机制排险后， A 段进行充填作业， B 段进行削壁凿岩。 8 安全员执行红区管控和双控机制排险后， A 段进行充填作业， B 段进行削壁凿岩， 然后依次进行 作业循环即可。 从该作业循环表中可以看出， 凿采合一需要 8 天一个循环， 与现在执行的作业循环一样也是 8 天 一个循环， 可以说采用凿采班作业不会使生产率降 低， 具体见表 8。 5结论 1 采矿场指派的现有的安全、 质量管理人员， 直接监督和指导一个采矿场的凿岩作业和采矿作 业， 将采场的安全和质量同时监管， 提高了管理人员 的利用率， 减少管理人员人工成本， 同时使安全和质 量得到集中化管理， 削壁合理控制减少压、 悬帮的产 生， 减少支护量， 达到采矿场安全、 高效、 增加金属回 收， 提高贫化等目的。 91 ChaoXing 中国矿山工程2020 年 第 49 卷 表 7凿采合一班作业循环表 作业顺序班次白班四点零点 序号时间A 段B 段A， B 段A， B 段 1第 1 天第一次掏槽凿岩无A 段爆破通风无 1第 2 天第二次掏槽凿岩无A 段爆破通风无 2第 3 天采矿第一次掏槽凿岩B 段爆破通风无 2第 4 天采矿第二次掏槽凿岩B 段爆破通风无 3第 5 天第一次削壁凿岩采矿无无 3第 6 天第二次削壁凿岩采矿A 段爆破通风无 4第 7 天第一次充填作业第一次削壁凿岩B 段爆破通风无 4第 8 天第二次充填作业第二次削壁凿岩B 段爆破通风无 1第 9 天第一次掏槽凿岩无A 段爆破通风无 1第 10 天第二次掏槽凿岩无A 段爆破通风无 2第 11 天采矿第一次掏槽凿岩B 段爆破通风无 2第 12 天采矿第二次掏槽凿岩B 段爆破通风无 3第 13 天第一次削壁凿岩采矿无无 3第 14 天第二次削壁凿岩采矿A 段爆破通风无 4第 15 天第一次充填作业第一次削壁凿岩B 段爆破通风无 4第 16 天第二次充填作业第二次削壁凿岩B 段爆破通风无 表 8现行班次作业循环表 作业顺序班次白班四点零点 序号时间作业段位作业环节作业环节作业环节 1第 1 天1 ～3第一次掏槽凿岩爆破通风采矿 4 ～6第一次削壁凿岩爆破通风充填 2第 2 天1 ～3第二次掏槽凿岩爆破通风采矿 4 ～6第二次削壁凿岩爆破通风充填 3第 3 天10 ～12第一次掏槽凿岩爆破通风采矿 1 ～3第一次削壁凿岩爆破通风充填 4第 4 天10 ～12第二次掏槽凿岩爆破通风采矿 1 ～3第二次削壁凿岩爆破通风充填 1第 5 天7 ～9第一次掏槽凿岩爆破通风采矿 10 ～12第一次削壁凿岩爆破通风充填 2第 6 天7 ～9第二次掏槽凿岩爆破通风采矿 10 ～12第二次削壁凿岩爆破通风充填 3第 7 天4 ～6第一次掏槽凿岩爆破通风采矿 7 ～9第一次削壁凿岩爆破通风充填 4第 8 天4 ～6第二次掏槽凿岩爆破通风采矿 7 ～9第二次削壁凿岩爆破通风充填 1第 9 天1 ～3第一次掏槽凿岩爆破通风采矿 4 ～6第一次削壁凿岩爆破通风充填 2第 10 天1 ～3第二次掏槽凿岩爆破通风采矿 4 ～6第二次削壁凿岩爆破通风充填 3第 11 天10 ～12第一次掏槽凿岩爆破通风采矿 1 ～3第一次削壁凿岩爆破通风充填 4第 12 天10 ～12第二次掏槽凿岩爆破通风采矿 1 ～3第二次削壁凿岩爆破通风充填 下转第 28 页 02 ChaoXing 中国矿山工程2020 年 第 49 卷 图 13垂直应力分布云图 开挖后也应注重对底板的处理。 图 14切眼前后煤壁位移量 5结论 利用数值模拟对巷道以及切眼进行了模拟， 近 图 15切眼顶底板移近量 距离下部煤层以被动架棚为主， 并辅助以锚杆支护， 近距离下部煤层的棚式支护围岩的应力和变形得到 了较好的控制， 采用的支护方案是合理可行的， 支护 效果良好。 ［ 参考文献］ ［ 1］ 剧锦茂． 近距离煤层回采巷道过上覆采空区及煤柱支 护技术研究［ D］ ． 太原 太原理工大学， 2018． ［ 2］ 郭伟． 极近距离煤层采空区下回采巷道稳定性分析及 控制技术研究［ D］ ． 太原 太原理工大学， 2015． ［ 3］ 郭伟． 西铭矿近距离煤层采空区下工作面切眼支护设 计［ J］ ． 煤矿现代化， 2018 6  49 －52． 上接第 20 页 2 凿采班只有两个班有人作业， 等同于一个 作业地点 16h 有人作业， 而现行的 24h 作业地点有 人作业， 对比之下， 凿采班可以人员集中得到管理， “精准管理” 减少分散管理带来的人员和设备的 浪费。 3 一个循环只要 4d 提升就行， 这样就流出足 够的时间进行提升系统检修， 不会占用其他班次时 间， 大大提高提升系统的安全和技术管理。 4 通过凿采班实行可以对采矿场进行全面控 制， 不留管理死角， 提高安全管理和质量管理水平， 同时延长工人休息时间， 使其工作更加有精力， 也使 提升系统管理更加合理优化。 ［ 参考文献］ ［ 1］ 采矿手册 编委会． 采矿手册［ M］ ． 北京 冶金工业出 版社， 1990． ［ 2］ 解世俊． 金属矿床地下开采［ M］ ． 北京 冶金工业出版 社， 2008． ［ 3］ 邢娟娟． 企业作业场所职业危害辨识与控制［M］ ． 北 京 中国工人出版社， 2009． ［ 4］ 吴超． 矿井通风与空气调节［ M］ ． 湖南 中南大学出版 社， 2008． 82 ChaoXing