无轨设备在某铀矿缓倾斜矿体开采中的应用研究

李尚英，刘 刚，陈国军，杨春柳，李兆鹏

(中核北方铀业有限公司， 辽宁葫芦岛市 125105)

无轨设备在某铀矿缓倾斜矿体开采中的应用研究

李尚英，刘 刚，陈国军，杨春柳，李兆鹏

(中核北方铀业有限公司， 辽宁葫芦岛市 125105)

针对某铀矿Ⅱ1矿体空间赋存形态复杂、下部缓倾斜矿体的现状，提出全面法和房柱法相结合的设计思路，采用无轨设备开采，并在4#采场进行了试验。试验表明，在缓倾斜－水平矿体中应用无轨设备开采，可安全、高效地回收资源，显著提高产能。

缓倾斜矿体;全面法;房柱法;无轨开采

1 简 介

某铀矿Ⅱ1矿体走向NNE，倾向NW，其空间赋存形态复杂，上部倾斜角度大(45°～55°)、下部倾斜角度急剧减小(5°～15°)，现准备开采下部矿体。设计范围内矿体厚度4～7 m，f=10～13，矿化较连续，矿块和围岩稳固，按照设计，采用房柱法开采下部矿体。虽然房柱法技术的应用已经相当成熟[1～4]，但其在应用中仍存在两方面的问题:一是随着采矿作业的进行，采空区顶板暴露面积逐渐扩大，顶板越来越不稳固，需要的护顶工作量大;二是由于矿体倾角缓[5，6]，采场内崩落的矿石无法实现重力运搬，人工凿岩和电耙绞车出矿，相比无轨设备开采，劳动生产率低，劳动强度大，难以满足生产能力的要求。鉴于房柱法在开采中存在的问题，以及该矿山无轨开采技术应用的日臻成熟，提出全面法和房柱法相结合的设计思路，采用无轨设备进行开采试验。通过实践，着重研究以下两方面内容:

(1)全面法和房柱法相结合的采矿方法及其产能;

(2)掌握无轨设备在缓倾斜－水平矿体开采中的应用。

2 采矿方法选择

通过对开采技术条件的分析，认为较适合的采矿方法有全面法和房柱法。

2.1 采矿方法及设计参数

全面法是在各中段把矿体划分为多个矿块进行回采，在采场中留规则或不规则的矿柱，或不划分矿块，连续回采，在采场内留不规则矿柱。当顶板不稳固时，也可把矿块沿走向划分成分间进行回采，需留设顶柱和底柱。

房柱法是将矿体划分若干个矿房和矿柱，先采矿房，矿柱视顶板稳固情况和矿石品位来决定是否回采，不留顶柱和底柱。

结合这两种采矿方法的优缺点(见表1)和矿体的赋存情况、矿岩稳固性，提出一种具有全面法和房柱法优点相结合的安全高效的采矿方法:全面房柱法(无轨回采)。该方法是在房柱法的基础上结合全面法的结构参数、采准和回采工艺的特点，采用斜坡道将矿体分为多个采场，以斜坡道为切割空间进行回采，采用无轨设备凿岩和出矿，在采场中根据顶板的稳固情况，留一些不规则矿柱来保证安全的一种采矿方法。

表1 房柱法和全面法优缺点比较

全面房柱法方案如图1所示。采场走向长度50 m;长度为矿体的倾斜长度;采场高度即为矿体厚度。矿体倾角平缓，因此沿矿体倾斜方向划分矿房和矿柱。矿房跨度15 m;矿柱采用两种方法留设，一是利用矿体内的夹石作为矿柱支撑顶板;二是利用品位较低的矿体以2 m×4 m的规格留设，矿柱间距为10 m。

采准时，斜坡道可充当无轨设备运行巷道，而采准工作完成时，又可充当爆破自由面。溜矿井布置在斜坡道处，通过下部溜矿井联络道与下阶段穿脉相连通，形成完整的出矿系统。斜坡道与溜矿井布置在脉内，在形成过程中采下的矿石可直接出窿，既提高了生产效率，又降低了成本。采准工程主要有脉内斜坡道、切割平巷、脉内溜井和矿井联络道等。

图1 全面房柱采矿法

(1)凿岩爆破。在施工脉内斜坡道和切割平巷时，采用凿岩台车和人工凿岩相结合凿岩;采用岩石粉状乳化炸药，电雷管起爆。

(2)采场通风。每次爆破后，采用机械式通风。新鲜风流从下水平经穿脉进入采场斜坡道，再由斜坡道进入采场工作面，从上部或侧边的回风巷道经上水平回风斜井排至地表。

(3)采场出矿。用铲运机出矿，矿石经采场溜矿井经中段主巷、竖井运至地表。

(4)矿柱回收。对回采过程中留设的高品位矿石矿柱进行回收时，采用单体液压支柱或浇筑人工混凝土支柱来代替矿柱支撑采场顶板，降低矿石的损失率。回采结束后，将支柱撤出，液压支柱可循环使用。

(5)采空区处理。由于矿体较缓，矿体回采后采空区暴露面积非常大，有必要对采空区进行处理。处理方法有多种，如嗣后一次充填，或者砌筑人工矿柱并对剩余采空区局部回填，或者对顶板进行爆破，利用崩落的岩石充填采空区。

2.2 主要技术经济指标对比

经过开采试验，将所得的技术经济指标进行整理。技术经济指标分析比较表明，全面房柱法无轨开采在采准比、采场生产能力上具有较大的优势，劳动生产率有较大提高，生产成本明显降低。全面房柱法和普通房柱法的主要技术经济指标见表2。

表2 两种采矿方法主要技术经济指标对比

3 综合评述

3.1 主要结论

通过采矿试验，总结得出以下几点结论。

(1)应用全面法和房柱法相结合开采，两者的优点都能体现出来，弊端也可以克服，只要管理得当，劳动生产率、安全性、损失贫化率、成本等经济技术指标都能得到很好的控制，经济效益可观，特别是解决了缓倾斜－水平矿体的开采技术问题。

(2)几乎所有的采准工程都布置在脉内，废石掘进量降到了最低，可显著降低采场的采切比，大大降低了采矿成本。

(3)本次试验表明，无轨设备开采，采用先进的凿岩台车凿岩、铲运机出矿，单个矿块生产能力远大于其他设备开采能力，采场的日生产能力从70～120 t提高到400 t以上。

(4)无轨设备具有机动灵活、劳动效率高、作业安全等优点，合理地布置采准切割工程，为无轨采掘设备创造较为水平的作业环境，可发挥凿岩台车的优势，充分发挥无轨采掘设备的效率。

3.2 存在的不足

(1)贫化率的控制。在回采4#采场过程中发现，实际地质状况与报告有较大出入，矿体矿化不均匀，夹石很多，回采过程中必然要随矿石一起崩落，导致工作量加大，增加采矿成本和管理难度，同时导致贫化率增大，为解决这一问题需加大物探工作，增大跟班密度。

(2)矿柱的合理布置。在采场作业过程中会形成较大的采空区，而采场顶板层状沉积构造存在塌落的危险，所以矿柱的设置应合理，但又不能影响无轨设备的安全正常运行。

(3)采场通风的优化。由于采场机械化设备较多，产生的油烟污染需要及时排除，这对通风的要求较高，需要对目前的通风进一步优化。

(4)全面法结合房柱法采用无轨设备开采，在该矿山应用尚属首次，对于其在开采中产生的其他问题，尚需要长期观察总结。

[1] 程战明.降低缓倾斜矿体损失贫化的实践[J].中国矿山工程，2009，38(4):1 －2.

[2] 齐庆浩，周 俊.缓倾斜薄矿体探矿的生产实践[J].现代矿业，2010，(5):87 －88.

[3] 郭金峰，王汉生.南非Tweefontein铬矿缓倾斜薄矿体开采技术实践与评述[J].金属矿山，2010，4:18 －21.

[4] 胡际平.现代地下矿山采矿方法典型实例(六)－分段房柱采矿法[J].国外金属矿山，1990，7:49 －51.

[5] 肖 宏，刘文剑，刘玉红.黄金洞金矿采矿方法的优选[J].采矿技术，2009，8(5):5 －6.

[6] 苏 丹，陈 健，张春鹏，等.缓倾斜薄矿脉混合开采工程实践[J].采矿技术，2010，10(1):5 －7.

2011－02－28)

李尚英(1956－)，男，秦皇岛市人，高级工程师，主要研究领域为采矿技术，Email:ycl858630@yeah.net。