机械采矿技术在矿山倾斜厚重矿体中的应用

徐 宝，陈晓玲

（1.武威职业学院，甘肃 武威 733000；2.武威市凉州区发放学区，甘肃 武威 733000）

目前我国采矿业中，针对倾斜重厚矿体多用下方漏斗式方法进行开采，但是此技术方法需要在深孔液压开矿设备的辅助下进行[1]。利用此技术，可提高倾斜重厚矿体的开采效率，节省时间以及提高开采质量。随着采矿业的不断发展，机械采矿技术的应用也会越来越广泛，因此对于机械采矿技术理论及应用的研究也变得尤为重要。

1 矿山倾斜厚重矿体的特点

与其他矿体相比，矿山倾斜厚重矿体的倾斜角度大，角度的变化范围也较大，即最小的倾斜角度为50度，最大的倾斜角度可以达到300度[2]。此类矿体的开采厚度也必须严格控制在5m～20m范围内，如果超出此范围进行开采，则容易造成机械设备的损坏，致使开采时间延长，影响开采活动的继续进行；所以此类矿体开采时，需要具备很好的开采条件及开采设备。同时，由于现在开采技术的不完善，在对于倾斜厚重矿山的开采中，为了保证机械设备的充分利用和提高其工作效率，需要设计好运输路线，铺设好运输轨道，并做好相关的保护工作。

2 机械采矿技术的应用分析

2.1 理论基础

在矿山倾斜厚重矿体的开采中，由于开采活动的不断进行，以至于采空区的顶板面积逐渐增大，大型机械设备不能进入采空区及其周围地区进行开采活动；同时由于矿体的坡度角度的不确定，倾斜度较小的矿体中崩落的矿石不能自行掉落，需要借助机械设备进行搬运，在一定程度上对于矿山的开采效率造成了很大的影响[3]。为此，将矿区顶板优化为长条形等可以缩小矿区顶板的跨度，从而达到稳定的效果；为保证矿区施工人员和机械设备的安全，可以对采空区进行废矿石的填充，借助重力作用及集中机械搬运的方式，来实现矿区施工效率以及矿区的安全保护。

2.2 工作流程

针对矿山倾斜矿体的开采，采取矿区分段的方法可以有效地提高开采效率，能充分发挥设备的作用，从而提高工作效率并减少采矿人员的工作量。其工作流程为：

（1）切割矿体是指对于矿区斜坡、矿体岩石等进行切割，运输矿石的轨道凿面尺寸为4.3m×3.9m，并通过液压台车的组合，使用铲运车完成出渣的工作，其挖掘尺度为1.5m。

（2）矿房分割是针对厚度较大的矿体进行分割，分割时先实施爆破，爆破孔之间的距离为1.3mm，其深为26mm，其半径为40mm，并在爆破的两侧分别设置一个弧形炮孔，以至于为爆破提供最够大的分割空间。由图1可见，其为矿区3号运输通道的炮孔实际分布情况。崩裂矿区时，由两侧向中间实施爆破。3号矿房实际长度为85m，并且分3个阶段完成崩裂，3次崩裂的间距分别为24m，30m和31m，其中第一次崩裂受空间限制的影响，仅为24m，两侧分别为11m和13m；剩下两次分别为30m和31m，两者之间的空区各自崩裂15m和15.5m。

图1 爆破时设置的弧形炮孔

（3）崩裂矿体其顺序为由两侧向中间靠拢，并在预留的空区进行崩裂。如果矿区的矿体长度较大，可以分几个阶段实施崩裂。提高矿体的开采效率即提高矿体的机械设备的工作效率，同时其也是提高采矿业生产能力的主要因素。因此在采矿业中，对开采效率较高的机械设备的使用对于提高出矿率尤为重要。例如汤姆公司自发研制的以电力为核心的铲运机，此铲运机有产热小、无烟排放、满载率高、适用范围广的特点，特别适用于矿山倾斜厚重矿体的开采。其开采矿体的速率可达210t/h，大矿石的开采率与其他铲运机相比，可以降低到4%，能极大地提高矿山倾斜厚重矿体的开采效率。

（4）矿井通风，即根据矿体的运输情况，在矿井中适当的位置进行挖掘通风井，以便于矿井内与矿体外的空气流通，确保矿井内工作人员有新鲜的空气；同时回采工程中，也可以利用废石填充此通风井，充分地利用此设施，进而减少实际的工程量。

（5）采空区的处理，其主要方法为废石填充，此方法可以有效地控制对自然环境的污染，同时节省企业开采矿体的成本。据统计，每个矿房的容纳量为6500m3，并减少了废石搬运和处理的成本。

2.3 与传统采矿技术的应用对比分析

以新疆铁矿为例，选取倾斜度为80度的统一厚重矿体，并通过传统采矿技术与机械采矿技术在矿山倾斜厚重的矿体的应用数据进行对比分析，机械采矿技术选用汤姆公司自发研制的以电力为核心技术的铲运机。见表1，生产力是指在一定工作时间做开采矿体的数量，其中机械采矿技术的生产力接近于传统采矿技术的4倍，在机械采矿技术的应用过程中，其损失较传统采矿技术的损失少，但是机械采矿技术的贫化率较高；此外，两种采矿技术的成本都差不多，由此可知，在矿山倾斜厚重矿体的开采活动中，机械采矿技术在成本接近的情况下，有很高的矿体生产力，同时在开采时损失的矿体较少，进而提高采矿的质量及采矿业的经济效益。

表1 机械采矿技术与传统采矿技术数据分析表

3 结语

机械采矿技术在矿山倾斜厚重的矿体开采过程中，要对矿山倾斜厚重的矿体进行分析和研究，并选择适合的机械设备进行开采；同时，要对采矿环境包括矿体分割、矿区爆破及矿井通风进行合理地设计和维护，在开采矿体的同时，保证施工人员的安全，减少自然环境的污染和促进矿体可持续发展。通过此技术的应用，有效地提高工作效率，并且降低开采成本，增加企业的经济效益。

[1]崔松,董峰,黄丹．机械化条带后退式采矿法在某磷矿的应用研究[J]．中国矿业,2017,26(s2)：280-282．

[2]赵坤,李自国．缓倾斜中厚矿体房柱法回采方案优化与应用[J]．轻金属,2017，66(1)：5-9．

[3]赵长政,王贻明,徐恒,等．某锡矿缓倾斜中厚矿体的分段空场嗣后充填采矿法[J]．金属矿山,2017,13(1)：20-24．