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提高貧鎳礦體充填采礦效率的有效布置方法

發布時間:2015-05-15 10:49:24

鎳礦是我國資源儲量為豐富的礦產資源,該礦石穩定性極差,屬于典型的破碎礦巖的大型貧礦體。目前,對我國來說,提高貧礦產量,降低采礦成本,實現規模化效益是貧礦采礦生產的核心問題。為此我們提出了將原設計的自然崩落法改為下向分層膠結充填法開采的方法。

充填法開采貧礦存在的問題

(1)大型鏟裝設備利用問題。在底寬3.5m,腰寬7m,高6m的大斷面六角形進路中,配套設施不健全:現場未配備檢撬車,進路高度達到6m后,人工檢撬頂部非常困難,勞動強度大,效率低下;為了便于撬碴和裝藥,現場采用先爆破底部炮孔,然后在礦堆上裝藥再爆破上部炮孔的方法,降低了生產效率且增加了爆破成本;分層道高度為3m,進路開口時必須人工挑頂,施工效率低,安全性差,不利于鑿巖臺車效率的發揮。

(2)大斷面進路形成與穩定性控制問題。金川礦山目前采用下向矩形進路和六角形進路兩種采礦方法。矩形斷面施工簡單,便于控制,但進路受力條件差,不利于進路的穩定。而六角形進路圍巖應力分布有利于采場的穩定,但進路斷面形成給爆破參數優化和控制提出更高要求。因此,對于礦巖條件極不穩固的貧礦開采,大斷面六角形進路的形成與穩定性控制問題,是貧礦開采所面臨的另一技術難題。

(3)充填法采礦持續穩定生產問題。提高貧礦充填法開采的生產規模,必須選擇一種回采效率高,轉層速度快,損失貧化率低的采礦方法。傳統的六角形單一采場雖具有小、快、靈的特點,但在實際生產過程中存在不足。主要表現在一個單一采場在回采結束后,從后轉層準備、充填實施到下分層拉開開始出礦,至少需要20d的時間。在此期間采場將喪失出礦能力,嚴重制約著采場生產能力的提高和供礦的均衡性。

進路式回采分層道優化布置

針對六角形進路采礦存在的問題,提出了單分層道布置方案和雙分層道方案交替使用布置。

單分層道布置形式

單分層道是在回采邊緣或小礦體時采用的一種布置方式,該方案是充填前將分層道回填原高度一半的礦石,下層開采后,在上層分層道下部掘進,落下回填層后,形成與進路等高的分層道。分層道規格為矩形斷面;進路垂直分層道布置,進路規格為六角形進路,采場每分層下降比上分層標高低一半的高度開層。

該布置方案是在傳統的小斷面六角形進路回采方案基礎上,通過調整采場布局方式和采切工程參數,可以適應大型采裝設備的使用;同時可以實現采場多作業面同時回采,擴大回采能力;保留了六角形進路回采強度大、開層速度快的特點。對于厚大礦體,將一個采場再劃分為若干個回采區間,在回采過程中對回采順序進行靈活調整,來實現多個作業面作業及采場連續生產,以提高生產能力。

雙分層道布置形式

雙分層道布置方案是在每個礦塊布置兩條分層道,每分層只需使用一條,可上下層交替使用,轉層時不需要回填礦石。將每個盤區劃分為若干采場,分層道可靈活布置在垂直或沿礦體走向的采場兩端,分層道規格為矩形斷面;進路垂直分層道布置,進路規格為六角形水平進路。采場每分層比上分層下降2.5m開層,開層后回采上分層礦柱,充填時利用分層道預留的充填井接入充填管即可完成充填。

雙分層道布置方案有采礦方法靈活性高、作業面多、適合大型采裝設備使用等優點,保留了傳統六角形進路回采強度大、在不規則礦體中易布置采場、施工方便,開層速度快的優點。

總之,發展新的分層道布置形式,使回采工藝更加靈活。研究提出了單分層道回填布置方案和雙分層交錯布置方案,改變了以往采場分層道只能布置在穿脈方向,采場必須采用后退式回采的問題。通過切割工程的多向布置,將采場劃分為若干個回采區間,實現了采場回采區、備采區和充填區的分離,使作業方式更加靈活,一個采場內可同時作業的工作面大幅度增加,為提高生產能力創造了有利條件。同時,將穿脈分層道規格調整為與進路相同規格參數,當穿脈分層道頂板出現異常情況時,可對穿脈分層道充填后將相鄰進路作為分層道,解決了傳統方法分層道位置無法改變的問題。

鎳礦是我國資源儲量為豐富的礦產資源,該礦石穩定性極差,屬于典型的破碎礦巖的大型貧礦體。目前,對我國來說,提高貧礦產量,降低采礦成本,實現規模化效益是貧礦采礦生產的核心問題。為此我們提出了將原設計的自然崩落法改為下向分層膠結充填法開采的方法。

充填法開采貧礦存在的問題

(1)大型鏟裝設備利用問題。在底寬3.5m,腰寬7m,高6m的大斷面六角形進路中,配套設施不健全:現場未配備檢撬車,進路高度達到6m后,人工檢撬頂部非常困難,勞動強度大,效率低下;為了便于撬碴和裝藥,現場采用先爆破底部炮孔,然后在礦堆上裝藥再爆破上部炮孔的方法,降低了生產效率且增加了爆破成本;分層道高度為3m,進路開口時必須人工挑頂,施工效率低,安全性差,不利于鑿巖臺車效率的發揮。

(2)大斷面進路形成與穩定性控制問題。金川礦山目前采用下向矩形進路和六角形進路兩種采礦方法。矩形斷面施工簡單,便于控制,但進路受力條件差,不利于進路的穩定。而六角形進路圍巖應力分布有利于采場的穩定,但進路斷面形成給爆破參數優化和控制提出更高要求。因此,對于礦巖條件極不穩固的貧礦開采,大斷面六角形進路的形成與穩定性控制問題,是貧礦開采所面臨的另一技術難題。

(3)充填法采礦持續穩定生產問題。提高貧礦充填法開采的生產規模,必須選擇一種回采效率高,轉層速度快,損失貧化率低的采礦方法。傳統的六角形單一采場雖具有小、快、靈的特點,但在實際生產過程中存在不足。主要表現在一個單一采場在回采結束后,從后轉層準備、充填實施到下分層拉開開始出礦,至少需要20d的時間。在此期間采場將喪失出礦能力,嚴重制約著采場生產能力的提高和供礦的均衡性。

進路式回采分層道優化布置

針對六角形進路采礦存在的問題,提出了單分層道布置方案和雙分層道方案交替使用布置。

單分層道布置形式

單分層道是在回采邊緣或小礦體時采用的一種布置方式,該方案是充填前將分層道回填原高度一半的礦石,下層開采后,在上層分層道下部掘進,落下回填層后,形成與進路等高的分層道。分層道規格為矩形斷面;進路垂直分層道布置,進路規格為六角形進路,采場每分層下降比上分層標高低一半的高度開層。

該布置方案是在傳統的小斷面六角形進路回采方案基礎上,通過調整采場布局方式和采切工程參數,可以適應大型采裝設備的使用;同時可以實現采場多作業面同時回采,擴大回采能力;保留了六角形進路回采強度大、開層速度快的特點。對于厚大礦體,將一個采場再劃分為若干個回采區間,在回采過程中對回采順序進行靈活調整,來實現多個作業面作業及采場連續生產,以提高生產能力。

雙分層道布置形式

雙分層道布置方案是在每個礦塊布置兩條分層道,每分層只需使用一條,可上下層交替使用,轉層時不需要回填礦石。將每個盤區劃分為若干采場,分層道可靈活布置在垂直或沿礦體走向的采場兩端,分層道規格為矩形斷面;進路垂直分層道布置,進路規格為六角形水平進路。采場每分層比上分層下降2.5m開層,開層后回采上分層礦柱,充填時利用分層道預留的充填井接入充填管即可完成充填。

雙分層道布置方案有采礦方法靈活性高、作業面多、適合大型采裝設備使用等優點,保留了傳統六角形進路回采強度大、在不規則礦體中易布置采場、施工方便,開層速度快的優點。

總之,發展新的分層道布置形式,使回采工藝更加靈活。研究提出了單分層道回填布置方案和雙分層交錯布置方案,改變了以往采場分層道只能布置在穿脈方向,采場必須采用后退式回采的問題。通過切割工程的多向布置,將采場劃分為若干個回采區間,實現了采場回采區、備采區和充填區的分離,使作業方式更加靈活,一個采場內可同時作業的工作面大幅度增加,為提高生產能力創造了有利條件。同時,將穿脈分層道規格調整為與進路相同規格參數,當穿脈分層道頂板出現異常情況時,可對穿脈分層道充填后將相鄰進路作為分層道,解決了傳統方法分層道位置無法改變的問題。

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