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某缓倾斜磷矿采矿方法优化研究 宋 华， 刘 敏 （ 北京博鼎诚工程设计有限公司涿州分公司， 河北 涿州市 ０ ７ ２ ７ ５ ０） 摘 要 某磷矿生产初期采用电耙出矿房柱采矿法， 后电耙被列入矿产资源节约与综合利 用限制类技术目录， 故矿山企业委托设计单位对采矿方法进行优化， 针对优化后的分段房 柱采矿法结构参数、 采切工程、 回采工艺、 经济效益等进行了介绍。矿山应用实践表明， 优 化后的采矿方法能够有效的提高矿块生产能力和生产效率， 降低采矿成本６．２ ５％。 关键词 缓倾斜； 分段房柱法； 优化研究 ０ 引 言 该磷矿为地下开采矿山， 年产量９ ０万ｔ／ａ， 生产 初期采用电耙出矿房柱采矿法。据国土资源部发布 的 矿产资源节约与综合利用鼓励、 限制和淘汰技术 目录 （ 国土资发［ ２ ０ １ ４］１ ７ ６号） 规定， 普通电耙因其 能耗高、 效率低、 电耙道容易损坏、 维修难等缺点， 大 中型矿山主矿体采矿限制使用普通电耙出矿［ １］。为 使矿山生产符合国土资源部规定， 淘汰限制类设备， 提高生产效率， 需对采矿方法进行优化， 将电耙出矿 改为其他出矿方式。 该磷矿矿体倾角为１ ２ ～３ ０ ， 属缓倾斜矿体， 由 于该倾角超出设备爬坡极限， 同时崩落后的矿石无 法自溜至运输巷， 除电耙出矿外， 国内外矿山出矿方 案不多［ ２］。经不同采矿方法综合及改进， 确定使用 分段房柱采矿法， 该采矿方法能够很好的适应矿体 赋存条件， 提高矿块生产能力， 对提高矿山经济效益 具有重要意义［ ２－５］。 １ 矿山概况 该磷矿位于四川省凉山彝族自治州， 属沉积型 磷块岩。磷矿体工程控制走向长度为４ ０ ０ ０ｍ， 矿体 产状倾向为２ ７ ０ ～３ ０ ０ ， 倾角为１ ２ ～３ ０ ， 平均厚度 为１ ０．０ １ｍ， 平均品位（ 含 Ｐ ２Ｏ５ ） 为２ １． ４ ９％。磷矿 体赋存于寒武系下统麦地坪组地层中， 呈层状产出， 其顶板岩石为中厚层状含磷白云岩， 岩层完整， 岩石 坚硬， 稳固性较好， 单轴极限抗压强度为１ ２ ４～１ ３ ４ ＭＰ ａ， 抗剪强度为２ ９ ＭＰ ａ； 底板为薄层状的含磷白 云质及硅质白云岩， 层间结构良好， 干岩石的抗压强 度为１ ３ ４ＭＰ ａ， 湿岩石为４ ３ＭＰ ａ， 干岩石抗剪强度 为２ ９ＭＰ ａ， 湿岩石为２ ８ＭＰ ａ。 矿山建设规模为９ ０万ｔ／ａ， 采用连续工作制， 年 工作日３ ０ ０ｄ， 日工作３班， 每班工作８ｈ。 ２ 采矿方法优化研究 ２．１ 原采矿方法 矿山原采矿方法为房柱采矿法， 该采矿方法较 为成熟， 应用广泛［ ６］。 （ １）矿块构成要素。矿块沿矿体走向布置， 矿 块走向长７ ０ｍ， 斜长６ ０ｍ， 中段高度为２ ５ｍ。矿块 间留设４ｍ宽连续间柱， 顶、 底柱宽度均为４ｍ ， 矿 房内留设４ｍ５ｍ的点柱。 （ ２）采准、 切割工程布置。采准工程为脉内运 输平巷、 电耙硐室。脉内运输平巷沿矿体走向布置 于脉内， 规格为２．６ｍ３．２ ７ｍ； 电耙硐室位于脉内 运输平巷下部矿柱内， 规格为２． ５ｍ２．５ｍ２ｍ。 切割工程为脉内切割上山和拉底平巷。切割上 山沿矿体倾向布置， 沿矿房中心线掘进， 施工时从下 往上掘进， 规格为２．５ｍ２．５ｍ。拉底平巷位于矿 房下部， 规格为２．５ｍ２．５ｍ。 （ ３）回采工艺。矿块回采时先采拉底层， 再回 采上部矿体； 矿房在矿体倾斜方向沿切割上山自下 而上回采。 回采拉底层时用 ＹＴ－２ ７凿岩机钻凿垂直于工 作面的平行炮孔， 炮孔平行排列， 直径为３ ８ｍｍ； 采 用普通硝酸铵炸药， 人工装药， 导爆管雷管一次起 爆。回采上部矿层时采用 ＹＧ ８ ０凿岩机钻凿孔径 ６ ５ｍｍ， 网度为（１．３～１．５）ｍ（１．３～１．５）ｍ 的上向 炮孔； 采用铵油炸药， 装药机装药， 导爆管雷管一次 起爆。 Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ １ ６ ７ １－２ ９ ０ ０ Ｃ Ｎ ４ ３－１ ３ ４ ７／Ｔ Ｄ 采矿技术 第１ ９卷 第１期 Ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｖ ｏ ｌ ． １ ９，Ｎ ｏ ．１ ２ ０ １ ９年１月 Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ９ ChaoXing 采下的矿石使用３ ０ｋＷ 电耙出矿， 由电耙耙至 放矿口， 溜放到中段运输平巷内装入矿车。 ２．２ 优化后采矿方法 矿块内巷道工程若沿矿体倾向布置， 超出凿岩 及出矿设备爬坡极限能力， 且矿体倾角小于矿石自 然安息角， 爆破后矿石不能抛掷到中段运输巷， 工程 沿矿体倾向布置方案不可行。经综合房柱法、 分段 空场法等多种采矿方法， 设计将房柱法在倾向方向 分段， 分段巷沿矿体走向布置， 斜坡道脉内伪倾斜布 置， 有效解决设备进出及矿石运输等问题， 减少建设 工程量， 缩短矿块准备周期［ ７－８］。优化后的分段房柱 采矿法见图１。 图１ 分段房柱法矿块布置 （１）矿块构成要素。矿块沿矿体走向伪倾斜布 置， 矿块走向长为１ ８ ０ｍ， 斜长为６ ０ｍ， 中段高度为 ２ ５ｍ。共分４个分段， 分段沿矿体倾向斜长为１ ４ ｍ。矿块间留设８ ｍ宽连续间柱， 顶、 底柱各宽４ ｍ， 矿块内留设３排１ ２列４ｍ５ｍ 的点柱， 矿房宽 ９ｍ。 （ ２）采准、 切割工程布置。采准工程为分段运 输平巷和斜坡道。分段运输平巷沿矿体走向布置， 三心拱断面为３．０ ｍ３．１ ｍ； 斜坡道布置在间柱 内， 采用伪倾斜布置， 坡度为１ ２ 左右， 联络中段运 输平巷与分段运输平巷。 切割工程为拉底工程及切割天井。拉底工程在 分段运输平巷内采用浅孔凿岩机沿矿体倾向钻凿浅 孔， 炮孔直径Φ ４ ０ｍｍ， 浅孔爆破， 采出矿层下部２．８ ｍ高的矿体， 形成拉底层； 在拉底层端部， 利用中深 孔凿岩机钻凿上向中深孔， 爆破形成切割天井， 尺寸 为２． ５ｍ２ｍ， 为后续中深孔爆破回采提供爆破补 偿空间。 采准、 切割工程出矿采用２ｍ ３柴油铲运机， 运 至中段溜井。 （ ３）回采工艺。矿房内从上至下逐分段沿矿体 走向方向后退式回采， 采用集中凿岩、 集中出矿方 式， 凿岩和出矿在不同的矿块（ 或分段） 中进行。 回采时采用中深孔凿岩机钻凿上向垂直中深 孔， 炮孔直径Φ ６ ５ｍｍ， 炮孔采用梅花形排列， 孔间 距１． ５～１．８ｍ ， 排距１． ８ｍ ［９］。 采准切割采用浅孔爆破， 一般采用普通卷状硝 铵岩石炸药， 遇水较大的矿块采用乳化炸药。回采 采用中深孔爆破， 采用粉状硝铵岩石炸药， 装药器装 药， 导爆管雷管一次起爆［ １ ０］。 落矿从切割天井开始扩槽， 扩槽完成后开始成 排爆破， 沿矿体走向方向后退式回采， 倾向方向从上 至下逐分段回采。 采场矿石运搬 采用２ｍ ３柴油铲运机出矿， 采 下的矿石经分段运输平巷、 斜坡道、 中段运输平巷倒 运至中段溜井［ １ １］。配备０． ３ｍ ３履带式液压反铲用 于辅助作业。 ２．３ 矿山生产应用效果评价 经过一段时间的实践， 对比原房柱采矿法， 分段 房柱采矿法主要优势体现在以下几个方面 （ １）矿块生产能力提高 出矿设备利用高效的 铲运机代替低效的电耙， 原采矿方法矿块生产能力 仅为２ ０ ０ｔ／ｄ， 优化后的采矿方法矿块生产能力可达 ３ ６ ０ｔ／ｄ， 效率提高８ ０％， 同时工作的矿块数由原来 的１ ０个减少为６个， 同时回采中段数量由３个减少 为２个， 降低了生产管理难度。 （ ２）设备数量减少 优化后的采矿方法采用集 中凿岩、 集中出矿， 凿岩和出矿在不同的矿块（ 或分 段） 中进行， 设备空闲等待时间大大缩短， 设备效率 显著提高， 减少了全矿设备需求量， 减少了设备资金 投入。 （ ３）劳动定员数量减少 原采矿方法每个矿块 内需１名电耙司机， 现采矿方法每个矿块需１名铲 运机司机， 由于同时工作矿块数量减少， 全矿出矿工 ３１ 宋 华， 等 某缓倾斜磷矿采矿方法优化研究 ChaoXing 人由１ ０人减少为６人， 降低了人工成本， 提高了劳 动生产效率。 （ ４）综合经济效益提高 由于优化后的采矿方 法能够有效提高矿块生产能力， 减少设备数量， 减少 劳动定员数量， 经核算， 采矿成本可降低６．２ ５％， 提 高了综合经济效益。 ３ 结 论 矿山变更采矿方法一年多的实践表明， 优化后 的采矿方法能够很好适应矿山地质现状， 在保证安 全生产的前提下， 提高了矿块的生产能力， 减少了设 备数量， 减少了劳动定员数量， 有效降低了生产管理 难度， 提高了生产效率， 降低采矿成本６． ２ ５％。 参考文献 ［１］国土资发［２ ０ １ ４］１ ７ ６号．国土资源部．矿产资源节约与综合利 用鼓励、 限制和淘汰技术目录［Ｓ］． ［２］黄胜生．国内外缓倾斜中厚矿体采矿方法现状［Ｊ］．矿业研究 与开发，２ ０ ０ １， ２ １（４） ２ １－２ ４． ［３］修 雷， 乔 木， 李志军， 等． 缓倾斜中厚矿体开采方法研究 ［Ｊ］． 有色金属（ 矿山部分） ，２ ０ １ １（３） ９－１ ０＋６ ３． ［４］廖绍波．缓倾斜薄矿体采矿方法探索与评价［Ｊ］．华东科技， ２ ０ １ ５（１） ３ ７ ２－３ ７ ３． ［５］吴铁军， 李兆鹏， 王之虎． 无轨开采技术在某铀矿山的应用 ［Ｊ］．有色金属（ 矿山部分） ，２ ０ １ ５（６） ６－９． ［６］周 勇， 贺应来． 普通房柱法采矿对矿柱稳定性分析［Ｊ］ 价值 工程，２ ０ １ ４（ １ ８） ５ ４－５ ５． ［７］翁 平， 黄 斌．伪倾斜房柱法在倾斜薄矿体中的应用［Ｊ］．矿 产勘查，２ ０ １ ０（５） ２ 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