机械化盘区下向分层进路充填采矿法实践经验总结1

机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法的实践与总结1马元磊，2滕济禹，3王立勋，4党志超（莱钢集团莱芜矿业有限公司 山东 莱芜）摘要：莱钢集团莱芜矿业有限公司推行机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法近三年时间，该采矿方法的安全性、高效性、先进性逐步体现，彻底颠覆了传统落后的7655风动凿岩机人工挑矿。本文以马庄铁矿为例，对机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法的实践经验进行总结。关键词：采矿方法 机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法 凿岩台车 锚杆台车前言莱钢集团莱芜矿业有限公司下属的三个矿山-马庄铁矿、业庄铁矿、谷家台铁矿先前采用的采矿方法为上向分层胶结充填采矿法，该采矿方法存在诸多缺点：（1）安全性不高 人员直接在暴漏的矿石顶板之下作业，易发生矿石冒顶伤人事故；（2）采矿效率低 该采矿方法采用传统落后的7655风动凿岩机凿岩，凿岩效率低，采矿效率低；（3）支护工作量大 该采矿方法需要施工长锚索预支护，对揭露矿石顶板进行挂网喷浆支护，工作量极大；（4）工人劳动强度大 传统落后的7655凿岩机人工挑矿方式，凿岩、支护等工序机械化程度较低，主要靠人工下苦力完成，造成工人劳动强度大；（5）采矿成本高 安全风险大、采矿效率低、支护量大、工人工资高综合造成采矿成本较高。随着采矿技术的不断发展，传统落后的7655风动凿岩机人工挑矿法已很难适应市场需求。为适应矿山开采先进性，与世界先进采矿方法接轨，莱芜矿业有限公司于2012年开始推行机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法。1 地质概况马庄铁矿属于接触交代矽卡岩型矿床，矿体赋存于大理岩和闪长岩的接触带上，为高温热液接触交代矽卡岩型矿床。矿体上盘为大理岩，节理发育（f=610）；下盘为闪长岩（f=812）、蚀变闪长岩（f=38）。松散状铁矿石f=3，块状磁铁矿f=1214。主矿体沿走向长约2200m，在-151线之间。主矿体中间（-29线一带）存在无矿带，分为主矿体东和主矿体西两部分。主矿体东赋存在-127线，沿走向长1500m，倾向延伸150590m，矿体厚度47.09m（真厚度），最小厚度2.92m，平均厚度13.29m，走向NNE，倾向SEE，倾角6570。主矿体西赋存于3051A线，沿走向长度1100m，倾向延伸140260m，最大厚度26.9m，最薄2.3m，平均厚度11.21m，走向NE,倾向SE，倾角4550。铁矿石属于高硫含铜、钴型富铁矿石，平均品位含铁45.32% ，矿石以块状构造为主，其次为松散状构造、浸染状构造、条带状构造、角砾状构造和斑杂构造。2 机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法2.1 采矿方法概述机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法的实质是：以铺网吊挂胶结充填体作为人工假顶，在人工假顶的保护下进路掘进式采矿，自上而下分层回采和逐层充填，回采作业采用BM281凿岩台车、HT82凿岩台车、锚杆台车、喷浆台车、大斗容铲运机、装药服务车、运药车等一系列大型设备形成一条完整的机械化生产线。该采矿方法具有矿石贫化损失小、生产效率高、采矿作业安全系数高等优点。2.2 盘区布置沿矿体走向每100m划分为一个盘区，将矿体划分为盘区，以盘区作为回采单元组织生产。盘区内进路布置方式采用沿脉和穿脉交替布置，进路矿房长度为30m50m。2.3 采准布置垂直方向上每隔20m布置两条分段沿脉，上下盘各一条，分段沿脉可服务5个分层，上两层、平一层、下两层，各分段沿脉通过斜坡道贯通，同一水平上下盘两条分段沿脉通过穿脉巷道贯通，供人员、设备、风流通行。水平方向每50m布置一条溜井和一条泄水井，溜井用于出渣，泄水井用于泄水、通风、管线架设、充填管道铺设；各分段水平施工穿脉巷道、沿脉运输巷道、溜井联通巷、泄水井联通巷道。详见图1 采矿方案示意图。图1 采矿方案示意图1-下盘沿脉巷道 2-溜井联通巷 3-泄水井联通巷 4-上盘沿脉巷道 5-爆堆 6-转层斜坡道 7-穿脉巷道 8-出矿溜井 9-泄水井2.4 回采工艺2.4.1进路尺寸和布置方式进路尺寸5m5m，进路布置方式采用沿脉和穿脉交替布置,第一层沿脉布置，第二层穿脉布置，依此循环。2.4.2回采顺序盘区整体回采顺序自上而下，同一个分层进路采矿坚持“隔三采一”的原则。 2.4.3凿岩（1）采矿凿岩工作使用BM281凿岩台车。炮孔深度3.95m，孔径45mm，采用直眼筒形掏槽方式，炮孔数量根据两帮和顶板介质的不同而异，最少46个，最多75个。（2）采准掘进凿岩工作采用HT82凿岩台车。炮孔深度2.65m，孔径45mm，采用直眼筒形掏槽方式，采准巷道净断面3.6m3.8m，炮孔通常布置3944个。2.4.4装药爆破（1）装药工作。使用运药卡车把爆破器材运输到作业迎头，装药工人直接在装药服务台车平台上人工完成装药，平均装药系数60.56%。（2）爆破工作。使用38mm卷状2号岩石乳化炸药，连续装药，使用毫秒微差塑料导爆管起爆。为保证进路周边矿岩稳固性，顶板孔和周边孔采用32mm卷状2号岩石乳化炸药不耦合装药。（3）采矿BM281凿岩台车炮孔深度3.95m，爆破进尺3.4米，炮孔利用率86.1%，炸药单耗0.52kg/t，眼米崩矿量为1.02t/m；采准掘进HT82凿岩台车炮孔深度2.65m，爆破进尺2.3米，炮孔利用率86.8%，炸药单耗1.01kg/t。2.5出矿出矿工作采用2m铲运机出矿倒入溜井，2m铲运机日出矿能力为900吨。2.6顶板支护第一层采矿进路直接顶板矿石，爆破之后稳固性较差，采用锚杆台车施工网度为1m1m锚杆支护，局部锚网喷浆支护，随掘进随支护。转层之后顶板为钢筋网吊挂的胶结充填体，顶板充填体预铺碎渣层用作缓冲，爆破之后充填体稳固性较好，一般不用支护，只需处理顶板局部碎石，边帮不稳固区域进行锚喷支护。2.7吊挂铺网、封堵充填2.7.1吊挂铺网第一层吊挂施工需网度为1m1m的吊挂锚杆，在每根锚杆上安装一根吊筋，吊筋使用10mm螺纹钢制作，吊筋网度1m1m，每根吊筋下端安装吊环预埋至碎矿石中，以备下层进路吊挂。第二层开始吊挂锚杆直接吊挂在预设吊挂环上。底板纵向铺设间距为1.5米的三角桁架，在三角桁架上铺设网度为30cm40cm的钢筋网，利用吊筋吊挂住三角桁架，所铺设的钢筋网周边预留0.3m用来与相邻进路矿房钢筋网搭接，使整个分层水平钢筋网形成一个整体。2.7.2封堵充填（1）封堵工作采用无缝钢管、木板、麻袋片形成封堵墙，无缝钢管作为立柱支撑，木板作为挡板，麻袋片进行滤水。局部采用细钢丝绳作为拉筋进行加固立柱。（2）进路充填采用同水平接顶充填方式，胶固粉作为充填胶凝材料，尾矿作为充填惰性辅料，充填浓度65%以上，保证充填体强度应达到：3d-1.5MPa,28d-3.5MPa。为保证接顶，每间隔10m安装一条充填进料管道和回气管道，充填主管道通过三通或者四通实现对充填进料管道进料顺序的控制。2.8 技术经济指标（1）盘区生产能力：15000t18000t/月（2）损失率：5%（3）贫化率：8%（4）千吨采准比：6.46m/千吨3 采矿方法运用过程几个典型问题的处理措施3.1运用初期进路掘进爆破进尺低，处理措施（1）掏槽孔采用1-6-6筒形掏槽方式，中心一个孔，第一圈和第二圈分别6个孔，中心孔与第一圈孔间距控制在16cm以内；（2）辅助孔间距控制在60cm85cm；（3）周边孔间距控制在60cm以内；（4）利用毫秒延期导爆管雷管实现毫秒微差爆破，使炸药爆炸形成的应力波更集中作用于需爆破区域；（5）采用大孔径空孔掏槽方案，为掏槽孔提供更大自由面；（6）使用75大直径药卷，更有利于集中炸药爆破威力，保证掏槽的成功率。3.2第一层进路矿房顶板为落松散矿石易冒落，处理措施（1）采矿顺序坚持“隔三采一”的原则，避免出现相邻进路矿房中间的矿柱或者接顶充填体被压坏造成顶板下沉；（2）进路掘进开门须垂直于原有采准工程，尽量减少开门对边帮的破坏；（3）封堵墙封堵位置以尽量减小采准巷道暴露面积为原则，局部采用梯形突出结构；（4）采用光面爆破技术减少对松散矿石的爆破震动，顶板孔孔距30cm，采用隔孔装药方式；（5）相邻矿房充填接顶必须接实，充填体凝固7天方可进行相邻矿房回采工作；3.3吊挂充填体易冒落，处理措施（1）为防止出现充填体下沉吊筋未受力现象，需在顶板和底板各安装吊筋，把顶底板吊筋拉直受力之后焊接在一起，焊接长度不小于5cm，以保证焊点牢固；（2）相邻矿房钢筋网须搭接焊接牢固，使同水平钢筋网形成一个整体；（3）下一水平炮孔与吊挂充填体的距离控制在60cm70cm；（4）底板预铺碎矿石作为下一水平爆破缓冲层，减少对顶板吊挂充填体的破坏；（5）底板第一层充填体胶固粉用量控制在300kg/立方米以上，第一层充填高度不小于1.5m。3.4同一个盘区设备运行相互干扰，处理措施（1）合理布置进路迎头个数，每个盘区同时开采45个迎头最佳；（2）避免管线杂乱，影响机械设备行走路线，每个作业迎头安设一个水管阀门和一个配电盘，水管阀门供台车凿岩使用，配电盘安装专用插座供台车和铲运机使用；（3）装药服务车、清理铲运机等辅助设备采用油电混合动力设备，减少电缆铺设，利于大型设备行走线路畅通无阻。4 结论莱钢集团莱芜矿业有限公司推行机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法近三年时间，该采矿方法诸多优点逐步得到体现，诸如：采矿作业人员安全性显著提高、采矿效率显著提高、采矿成本显著降低、人工劳动强度显著减低。随着采矿技术的不断发展和进步，全自动智能凿岩设备和无人驾驶智能铲矿设备将会不断地得到应用，机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法的机械化程度将会不断得以提高，该采矿方法所带来的经济效益将更加可观。参考文献1 亓俊峰，何治亭，马继业充填采矿技术世界铁矿生产技术，2004年10月2 杨照群孔底起爆机理探讨与应用莱钢科技3 白忠民，王怀佳新型胶结材料充填采空区的研究与实践西部探矿工程，2002年第5期4 解世俊金属矿床地下开采（第2版）北京：冶金工业出版社，2008.01，2452575 杨金维，余伟健，高谦金川二矿机械化盘区充填采矿方法优化与应用矿业工程研究，2010年9月6 高建科下向胶结充填采矿法在金川镍矿的应用金属矿山，2005年9月第一作者简介姓名：马元磊性别：男出生年月：1987-01籍贯：山东省 潍坊市现职务：采矿技术员职称：助理工程师从事工作：采矿技术研究方向：采矿工程通讯地址：山东省莱芜市鲁中西大街71# 莱钢集团莱芜矿业有限公司 生产科电话：189063417976