石膏矿采矿方法的创新与应用.pdf

I S S 1 67l一2 9 0o CN 431 3 4 7／TD 采矿技术第8卷第5期 Mi n i n g Te c h no l o g y，Vo 1 ． 8， No． 5 2 0 0 8年 9月 Se p ． 2 00 8 石 膏 矿 采 矿 方 法 的 创 新 与 应 用 樊晓 明 辽宁沈煤集团本溪石膏矿有限责任公司 ， 辽宁 本溪市 1 1 7 0 0 0 摘要 沈煤集团本 溪石 膏矿和辽阳石膏矿由于原用采矿 方法与石膏开采技术条件 不相 适应 ， 开采过程 中， 存在诸多问题 ， 为提 高矿井规模和企业经济效益 ， 对原采矿 方法进行 了 创新改造 ， 通过几年 来的应用推广， 证明新方法具有巷道布置简单 ， 顶板管理容 易， 生产 系 统简化， 大幅降低 了生产成本 ， 确保矿 山安全生产等优点。 关键词 石膏矿 ； 房柱采矿法； 技术改造 本溪石膏矿和辽阳石膏矿隶属沈煤集 团。两矿 分别在 1 9 8 8年和 1 9 9 0年开始建设 。先后 于 1 9 9 3 年和 1 9 9 5年投产 ， 生产规模都为 l 5万 t ／ a 。两矿地 质特征， 矿床赋存状态及可采层数均大致相 同， 所以 井田开拓 、 巷道布置和采矿方法选择也是一样。设 计采矿方法都为分层 留永久性连续矿柱 的房柱法。 采矿方法经多年实践 ， 存在以下几项重大问题。 1 由于两矿房上 、 下间距仅 2 ． 0 m左右 ， 下层 矿房顶板 ， 由于受开采放炮振动影响造成破坏 ， 顶板 难于管理 ， 经常出现 冒顶事故 ， 安全得不到保障。 2 巷道准备工程量大 ， 由于采区巷道双套 布 置造成工作面接续紧张。 3 生产工作面分散 ， 难于实现集 中生产 ， 矿井 生产能力受到制约。 4 由于矿房 冒顶矸石混入石膏矿石 ， 产 品质 量得不到保证。 由于 以上问题 的存在 ， 矿山企业经济效益徘徊 在亏损的边缘。2 0 0 1年 因两个矿 山企业体制上 的 变更 ， 矿科技人员进行科技攻关 ， 先后到南方诸多石 膏矿考察学习， 并总结多年开采经验 ， 结合矿山的 自 然地质条件 ， 在原房柱法基础上 ， 研究采用一次采全 高房柱采矿法。 经 2 0 0 1年以后的应用 ， 这一采矿方法获得 了显 著的成功。两矿安全得 到了保障 ， 生产规模逐年增 长， 到现在辽 阳石膏矿生产能力为 7 0万 t ／ a ， 本溪石 膏矿为 5 0万 t ／ a ， 取得 了巨大的经济效益。 1 巷道布置和开采工 艺 1 ． 1 原采矿方法 分层房柱法 的巷道布置和开采 工 艺 本溪石膏矿和辽 阳石膏矿设计的采矿方法都为 分层房柱法 ， 2 0 0 1 年前两 矿都采用此法。其工艺过 程为把可采的两矿层 见图 1 分成两个可采层分别 布置矿房进行 开采 ， 矿房之 间 留永久性矿柱 见 图 2 。在巷道布置上 ， 分别在两个开采层 中布置两条 运输巷和两条回风巷 见 图 2 ， H 为一开采层 的回 风巷； Y 为一 膏层 的运输巷 ； H 为二膏层 的 回风 巷 ， Y 为二膏层的运输巷 ， 当此片盘开采完毕后 ， 做 为开采下一片盘的回风巷 。一膏层和二膏层沿矿层 走向每 1 2 m分别掘一个开切眼与 回风巷和运输巷 联络贯通 ， 形成开采 矿房 ， 构成 通风 、 运输 、 开采 系 统。一膏层和二膏层 上 、 下形成的两个 矿房 的中心 必须对齐， 采宽一致 ， 每侧 开采 4 r n ， 矿房 中心与切 眼中心相 同， 上 、 下两个矿房 间距 2 ． 0 m左右的夹 岩 ， 左右相邻矿房 留有 4 m永久矿柱 。 2 6 顶板 ＼／＼／ 砖红色 白云质 泥 3 2 ．0m 页岩互层 1 ． 6 m I 1 膏 一层 石膏 泥质 白云质夹岩 2 Om 夹岩 2 ．4m I 2 膏 二层石膏 1 5 底板 泥质 白云质砂 页岩 1 90m 图 1 石膏矿层顶底柱状 维普资讯 1 0 采矿技术 运输巷 运输巷 Y 2 H， 回风巷 H ， 图 2原 采 矿 方 法 开采顺序为先掘进一层膏开切眼， 形成一膏矿 房， 然后两侧进行开帮 ， 达到 8 m采宽即结束 ， 一层 膏采完后 ， 再在二层膏内掘二膏开切眼， 贯通后两侧 开帮到 8 m停止开采 ， 这样完成上下两层膏的开采。 顶板管理采用留永久性矿柱 ， 地表不允许陷落。 一 层矿房顶板采用锚 杆支护 ， 二层矿房顶板采用木 点柱支护 ， 在开采二膏矿房时其顶板管理难度相 当 大， 主要是 由于只剩下 2 ． 0 m左右厚的岩层 ， 即做一 膏矿房底板又做二膏矿房顶板 ， 多次经受开切 眼掘 进和开采时的放炮震动 ， 极易冒落 ， 对人身作业威胁 较大 ， 而且破碎 冒落 的岩石 ， 混入石膏 ， 造成产 品质 量得不到保证。 1 ． 2 一次采全膏房柱法巷道布置和开采工艺 针对原采矿方法存在的难 以解决 的问题 ， 简化 巷道布置 ， 充分利用资源， 实现集 中安全生产 ， 经多 年探索研究 ， 确定采用一次采全高房柱法 。一 、 二两 矿层连同夹石一起 回采 ， 采高为 6 m左右 见图 3 ， 矿房采宽为 8 m， 留设 4 m永久矿柱 ， 矿房长度约 6 0 m， 即只在二层石膏夹岩 中集 中布置共用一条 回风 巷和一条运输巷 ， 同时下一片盘运输巷也做上一片 盘的回风巷 ， 沿走 向每隔 1 2 m在二层膏 中掘进开切 眼贯通运输巷和 回风巷 ， 形成开采矿房 ， 构成通 风、 运输 、 开采系统。 集 中回风巷 集中运输巷 图 3新采矿方 法 开采顺 序为先沿二层膏掘通开切眼形成矿房 ， 然后沿矿房中心两侧开帮至 8 m结束二层膏开采 ； 在二层膏采空区从上到下崩落 2 m夹岩充填到矿房 内， 2 m夹岩崩落宽度为 8 m， 同二层膏采宽相同， 将 崩落的夹岩表面进行平整 ， 形成规则的渣槽 ， 变成人 工假底 ， 最后从上至下崩落一膏层 ， 耙矿将矿石运出 矿房 ， 从而完成一次采全高房柱法的全过程 。 顶板管理仍采用留永久性连续矿柱 ， 控制矿房 采空区顶板下沉 ， 开采二膏时 ， 顶板支护仍采用木点 柱 ， 放落夹岩时的顶板采用锚杆支护 ， 一膏顶板也仍 采用锚杆支护 ， 这样大大减少了开采石膏时的顶板 震动 ， 使顶板基本完整， 控制 了冒顶事故的发生 。 2 采矿方法 比较 1 巷道布置简单 ， 回风大巷 ， 运输大巷和开切 眼工程量减少一半 ， 即掘进率下降 了 5 0 ％ ， 工程投 入大幅下降， 解决 了矿房接续紧张局面。 2 实现了集中生产 ， 矿房单产提高一倍 ， 矿井 生产能力提升空间巨大。 3 生产系统简化 ， 节省 了大量的材料和设备 ， 如轨道、 风简 、 风水管路 、 电缆 、 采掘运输设备等用量 下降了约 5 0 ％ 。 4 由于巷道 的改变 ， 解放了大巷间的安全矿 柱 ， 矿井回采率提高 1 0 ％ 以上 ， 充分利用和节省 了 大量矿产资源。 5 由于开采工艺 的改变 ， 彻底解决了二膏顶 板管理难问题 。易震动破碎的夹岩顶板被崩落充填 到采空区， 减少了顶板的放炮震动 ， 使开采过程中的 安全系数大大提高 。 6 由于开采工艺 的简化集中 ， 使劳动组织管 理简单化， 生产效率大幅提高 ， 安全生产管理相应也 得到加强。 7 由于一次开采全高解决了上下两层矿房对 不齐 的问题 ， 避免 了矿柱失稳隐患。 8 在开采过程中增加 了爆破 自由面 ， 降低了 抵抗线 ， 使火药用量下 降 2 0 ％ ， 石膏合格块率 由原 来 的 4 0 ％左 右 上 升 到 7 0 ％ 以上 ， 满足 了块 率 的 要求。 3 结 论 一 次采全高房柱法的推广应用 ， 实现了矿井集 中生产， 简化了生产各个系统， 使矿井生产能力大幅 度提高 ， 生产成本大幅下降 ， 彻底解决了顶板难管问 题 ， 实现了矿井安全生产。通过此新采矿方法 的应 用 ， 使两个矿山企业走出了低谷 ， 矿井的经济效益非 常可 观 。 维普资讯