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s 一8 。 6 / 缓倾斜 中厚矿体不稳固顶板采矿 方法的试验研究 冶金部马鞍山矿山研究院 李兆平 - / “ P t 2 / 4. 捷舭 一 ⋯ 棚 鼢 呻 懈 矿 i 鲁, 阻工柱代替矿石柱, 矿房回栗舟屡进行 , 先超前切顶 , 用锚秆加垒盾网支护顶板 . 再落下层矿。 试验区废采空区处理采用了 “ 提孔切割放顶和崩垮工柱 的方法 t , ‘ 关 麓 词 ’ 缀 哩 斜 中 厚 笆不 稳 固 工 柱超 前 切 面分 层 回 采堂 三 圭 塑 { 盆 砑 ,、 诒跌 针 砺. 鹤庆锰矿矿石资源 为低磷、低铁、优质 。 .、 . 富锰矿石,矿石价值高,其 中8 0 %为缓倾斜 2 采 矿 万 法 中厚矿体。对于这种类型的矿体 要隶尽量提 经过多次方案论证,确定采用人工桂锸 高回采率,降低 贫化 率,尽可 能地利用宝贵 杆护顶房 柱法,该方法的主要特 点是将矿 的矿石资源。为此,冶金部矿山司于1 9 8 9 年 块划分为矿房和矿柱,矿房回采之前于矿柱 5胃下达了 “ 鹤庆锰 矿采 矿 方法及 地压 活动 位置 先掘上山,再刷帮挑顶 清底;在采准上 规律 研究课题,要求在安全回采条件下, 山和拉底巷道中砌筑片石柱代替矿桂;矿房 矿房和 矿块 回采率分 别为8 5 和7 8 %,废 石 回采分 层进 行,先超前切顶 ,用快硬水泥卷 混入 率不大于 1 0 , 矿房 生产能 力7 0 t / d 。 锚 杆加 固不稳 固顶板 ,再 落下分 层矿石。采 马鞍山矿 山研究 院和 鹤庆 锰矿共 同承担 了这 矿 方案见 图 l。 项课题. 试验期间共完成了u个矿块的试采, 并将成果在垒矿区推广。 ] A二 1 试验 区段 的地质 条件 试验地点位于该 矿2 5 5 0 I T I 中段北冀2 ~ 4 0 勘探线之间。矿体直接顶板为含锰灰岩, 厚度O. 5 ~O . 7 m, 其上 为薄层状灰岩, 层厚 5 1 0 c m,, 6 ~8 , 层间胶结物 为泥质,遇 水 离层 严重 。底板 为灰岩、泥灰岩。矿体呈 层状、似 层状产出,倾角2 O 。 ~4 0 。 。矿石类 型 以原 生碳 酸锰和氧化锰 为主 , 厚度4 ~6 m。 该中段上 部有F。 断层 穿 过, 导 致上 部矿体 倾角变陡且 厚度变 薄。该矿为新建矿山, 5 万 t , 8 的基建 工作刚结束 , 因此 , 本次试验 采场 也就 是矿山 日常生产采场 。 李拖平工程师安教马辕山栅北路9 号邮编2 4 3 o 0 ● 囝 1 采矿 方 法示意 圈 I 一 电耙碉 室 I 2 一 人工底 桂, 3 一 出矿 漏斗,d 一工间柱I 5 一行 络遭I 6 一中爱运输 潜I r 一锚秆} 8 一落矿炮 眼 9 一上井屡I 1 n 一下分屠 u一运 料回风 道 。 维普资讯 7 3 矿块结 构参数 试验 采场 中段高度2 0 m,矿房斜长3 5 ~ 4 0 m, 矿块宽度g ~儿 m, 矿房 跨度6 ~8 m o 间 柱和底 柱为人工柱 ,间柱宽3 m, 间柱规格尺 寸 为2 . 2 m5 m4 m 接顶 宽 斜长 高 , 间匪2 ~6 m。底柱 规格为2 . 5 4 ~8 3 m 宽 x长 x高 ,间隔2 m,底柱 的间隔 位置 作为电耙硐室。 4采 准工 程 中段 运输 巷道布置 在下盘脉外 。每 个采 场布置一 个出矿漏斗 , 规 格1 . 2 m1 . 2 m,漏 斗 间距8 ~l l 1 “I 1 ,布置在 矿房一侧 , 便于掘 进 上山和 回采矿房 时共 用 。利用原来的探矿 横穿从 中段运输 巷道掘人行 联络道通往拉底 巷道。 拉 底巷道沿矿体 底板掘进, 规格2 . O m 2 . 0 m。采准上 山沿 矿体底板 掘进 与上 中段 回风 巷遭贯通 ,规 格2 . 5 m2 . 5 m。 5人 工 柱砌 筑 在矿房 回采之前进 行人工柱 砌筑是该采 矿 方法最重要 的工艺步 骤。为了保证人工柱 有足 够的养护期及砌 柱和 回采不 相互影响, 人工柱 砌筑应超前 3个矿房进行 。砌筑前对 上 山进 行刷帮挑顶,然 后进行上 山清 底, 并 将 上 山清成 台阶面 ,目的是增强人工柱 的稳 定性 。砌筑材料为片 石、 河 砂 、 水 泥,片 石采 用本 矿采石场 的石灰石,水 泥为 自产的4 2 5 硅酸盐 水泥 为 了解人工柱 承 压 性 能,在 部分人工柱上埋置 了最 大量 程 1 6 MP a的液 压压 力枕 KY一2 0 0 型 , 中国矿 业大学研 制 。 压 力枕 测得数据为顶板 与人工柱 的接 触 压 力,故安装 位置应 尽量靠近 部 。 压 力表 读数表明人工柱具有 良好 的承压 性 能,人工柱压 力值 最 大 曾达 到1 2 MP a 。 2 0 1 5 矿房 2 0 2 1 矿房 的第 2个人工柱上测得 最大 压 力值为0 . 4 MP a , 此时人工 柱仍完好 无损。 在矿房 回采期间,多数人工柱仅仅 出现 了裂缝片 帮等变形方式,极个 别人工柱片帮 范围较大 ,但 在回采期f 蔚并 未失 去其支撑性 能。 因此 试验采 用的人工柱 规格尺寸是 合理 的。 6 回采工 艺 6 . 1 回采赢序 矿块 回采 由西 向东 顺序退采,矿房 回采 从拉 底巷道开始 由下向 上逆矿体 倾斜方 向进 行 。 由于 矿体厚度 为4 ~6 m,故试验采场采 用 了分 层落矿 ,先 超前切顶 ,用锚杆加金属 网加 固顶 板,再 回采下层矿。 6 . 2嚣 岩爆 破 凿岩使用YT一2 4 凿岩机和直径3 8 ram的 “ 一 ” 字型 钎头, 炮 孔 深 度为1 . 5 ~ 1 . 8 m, “ 之 字型 排列, 间距0 . 5 ~0 . 6m。爆破 采 用 岩石炸药,HS 非电导爆管一次点火起爆。 6 . 3矿 石运搬及 出矿 采场 中用2 DP卜一 1 4 k w 的 电耙 出矿 ,矿 石经漏斗装入0 . 7 5 m。 的“ U” 型矿车 ,人工推 车运 至平 硐外矿仓。 6 . 4采场通风 采场 通风采用 自然 通风 的方式,新 鲜风 流 从2 5 5 0 m中段经穿 脉、拉 底巷道进入 采场 工作 面。 污风经安垒 出 口从上 中段回风巷排 出 。 7顶板 支护 矿房 上分 层切顶过 程 中,紧跟 回采工作 面用马鞍 山矿 山研 究院 专利产 品快 硬水 泥卷 锚杆 加固顶 板。该 锚杆 由杆体和水泥 卷两部 分组成,具 有早期强度 高,成本低 ,制造及 安装工艺简 单,能够迅 速提供对顶板锚 固力 的特 点。现 场拉 拔试验结果表 明锚杆安装 后 1 5 分钟即可 提供 1 . 0 6 t 的锚 固 力, 5小时可 提供4 t 锚固 力, 1天 以后锚 固 力达7 t 。 现场 支护时 锚 杆 深 度1 . 8 m, 采场下部 销杆网度l mx l m,上部1 . 2 mx 1 . 2 r a ,为防 维普资讯 8 止顶板浮石冒落,用双股8 铁丝将锚杆编成 网形成锚杆网联合支护系统,保证了安垒回 采 。 8采 空 区处 理 2 5 5 0 m中段北冀缓倾斜中厚矿体用人工 柱 锚杆护顶房柱 法回采后,形成体积不等 、 形状备 异的空 区。为 了避免 因大量空 区存在 而 产生的大规模地压显现 ,确 保本中段相 邻 矿房及 下中段 回采安全, 必须进行 空区处 理。根 据旷体 顶板不 稳固 、地表允许崩 落和 采矿方法本 身特 点 采用了 “ 浅 孔切 割顶板 及崩 垮人工柱 的方珐处 理采空区。 8 . 1 浅 孔切 截顶 板 在空区放顶前,梧倾向和走向布置切顶 炮眼 图 2 。 圈 2切顶 炮 眼布置 示意圉 】 一走向切顶炮眼, 2 一倾商切顶炮眼, 0 一工问柱,4 一工底柱,5 一溜井 切顶炮 眼的作用是控 制空 区垮 落范 围并 将 空 区顶板锚杆护顶 层切 割成 小方块,促使 空区嘎板变护层整体垮落,从而加速空区自 然 冒落。 如图 2 。在采空区顶板上离待采采场一 傅人工柱1 . 5 m处器 倾向布两 排切顶 炮眼, 沿走向布 3组 6排切顶炮 眼,组间距l O ~ l 5 1 n ’切顶炮眼 离人工底 桂7 ~8 m。切】 页 炮 眼 均为 梅花形 布置 , 排 距0 . 5 m, 孔问距 0. 7 m,孔 深 1 . 8 m, 孔 径 3 g 4 2 mr a。 空 区处理采 用 “ 采 放 一”的 方法 ,即 采完两 个矿房后进行 一次空 区处 理。 在采场 上分 层切顶 回采 的’ 同时 , 用YT一2 4 型 凿岩 机钻 磐切 顶炮 眼。 8 . 2崩垮人工间柱 在部分人工桂 内设置爆 破药室,将其崩 垮,增大空 区跨 距,使得空 区顶板岩石更易 垮 落 。人工桂爆破药室 的布置 参数是药室 间距3 ~4 m,规 格0 . 5 mX 0 . 5 mX I . 2 m。 8 . 3空区放磺 爆破 爆破 网路 一般 为非 电毫 秒塑料导 爆管 并 联齐发 或分两段 ,雷管均采用反向联结, 联线时注意管 段平衡 ,不 漏联,最 后用 2发 8 工业 火雷 管加导 火线 一次 点火起爆 据空区放顶现场 冒落观察,空区放顶后 顶板基本按三个发 展阶 段逐 步 冒落并充填空 区 1空区强制放顶后, 使用水 泥卷锚 杆网支护的完整临时护顶层整体垮落。 2随时 间的延长,在空 区范围内不 耐 裹主要 技术经济 指标 号庠 指标名称 单位 计瑚指标 试验指橱 1 矿房生产能力 t / d 7 0 “1 2 . 9 2 矿石 回采率 7 8 9 2 . 7 其中矿房回来率 8 5 9 6 . 2 3 废 石混 率 1 0 6 . O 7 4 采矿 工效 ‘ , 工 班 5 ~7 5 千吨梁准比 m/ k t 1 8 . 1 6 采矿直鼗成奉 元, t 1 5 . 4 3 其中锚耔鄹成本 元, t 1 . 2 3 7 人工柱 砌筑 成奉 元』 t 8 . 7 9 8 奎区处理应奉 元, t O . 5 7 9 主要材料消耗 蚱药 , t 0 . 3 7 导爆 管 毫 i t O . 4 7 3 锚杆 套n O . O 7 2 铁丝 , t - O . 0 6 3 工 柱 11 1 ’ / t O . 1 1 2 2 下转第2 7 页 维普资讯 27 一 期延深工程底 臌返修处理 中广为应 用。 3采 取科学的施 工 。科学 的施 工方 法是防 治巷道底臌 取得成功不 可 忽 视 的环 节 。在 含有膨 胀性矿物地 段巷道施 工时,首 先做到 及时封 闭围岩 暴露 面,切断外界水对 围岩侵 蚀, 同时使围岩 呈三 维受 力状态。其 次做到巷道施工与水沟施工同步,确保水沟 和 巷道 形成一 个牢固整体,并保证工作面的 积水能 最快 从水 沟中排走。 另外 , 对无水沟 的 巷道或水 沟无 洼 与巷道 局步施工的 巷道 ,在 施 工时必须采取 临时排水 措施 ,确 保巷道中 无积水 。再 次,在巷道维护上应采 取分次支 护第一次支护是在封闭围岩基础上给围岩 一 个反 力, 同时 允许围岩有适 当变形第二 次支护在 围岩变形量达到一定值 时进行; 最 后通过观测 再决 定是否还 需第三次支护 。总 之,以达到 巷道 稳定为止。 上接第8 页 断发生顶板局 部胃落,使回采空 间充 满程 度 越来越高 。 3随 回采 工作的 推进及 时间的 延 续, 空 区冒落 高度越 来越 大,顶板薄层灰岩 逐渐 离层 冒落并充满空 区, 随之地表 出现裂 缝,并有 高l O O mm以上 台阶 出现 ,最后地 表 出现陷落 盆地 ,达 到空 区放 顶的 目的。 9主 要技 术 经济指标 试验区段共 完成l 1 个矿房 的回采,采 出 矿量3 . 4 y / t , 主要技术 经济指标见附表。 经矿财务 部 门核算,鉴 定会专 家小组确 认试验 期间共 获经济效益l 8 0 4 万 元,年平 均 效 益约 5 3 4 万 元。 1 O结 语 1现场试验表 明人工桂锚杆房柱 法 适 合于鹤庆锰矿缓倾斜 中厚矿体 的开采技 术 条件 ,是一 种安 垒、 经济 、 合理的采矿 方法 。 2根 据该 段的地质 条件 ,试验采用 的矿 块结 构参 数 及 人工柱 尺寸 是 台理的。 3 人工桂代替矿石 柱大 幅度地提 高 了矿石回采率 ,适 合于 高品位或价值大的 矿床 开采, 在开采条件类似 的矿 山值 得推广 。 4 采用 “ 浅孔切割顶板及崩垮人士 柱” 的放顶 方法 是成 功的, 该方法工艺简 单, 费用低,是一 种有 效的空 区处理 方法。 第九次轻金属矿 山学 术、技 术信 息 交流会 中国有色金属工业轻金属信息网矿山专 k 组暨 中国有色金属学会轻冶学术委员会铟矿山专业委员 会 ,于1 9 9 8 年5 月2 4 ~ 2 7日在河 南渑 池 铝 矿 召开 了 全国第九次轻金属矿山学术、技术信息交流会。方 议收到学术论文和各种技术信息资料4 0 篇 ,这些 论 文包辑 国 内外 铝土 矿 开采 、矿 山生 产实 践 ,开采 会 法 的 分析研 究 ,生产 经 验总 法 ,矿 山 建 设 经 验 教 训 、铝 土矿 开采 和洗 选方 法 的选 择和 展 望 ,矿 床 储 量计算方法、矿山设各改造等等 内容极为广泛。 会 谈围 绕铝 土矿 .石 灰石 矿 山的 强化 企业 管理 ,联 台办 矿 新摸 式 、改革 开采 工 艺 、土 地 复垦 、提 高 矿 山 效益 ,多 种经 营 ,提高 矿 山职 工待 遇阃 翘做 了 广 泛的讨论.挺出台理化建议。 欢 迎 投 稿 欢 迎 订 阅 焉i 兰 维普资讯
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