赤峰山金红岭矿业公司采矿施工的关键技术及工艺分析

2020-04-22赵东升杨立辉

中国金属通报 2020年3期

赵东升，张硕，杨立辉

（赤峰山金红岭有色矿业有限责任公司，内蒙古赤峰 025450）

赤峰山金红岭矿业公司成立于2010年，从公司成立至今，已经掌握了成熟的红岭铅锌矿的开采技术，保证采矿施工的安全和效率。为了使采矿施工能够更优化，需不断对采矿工艺进行研究，采用更先进的技术到采矿施工中，为企业获得更多的经济效益。

1 红岭矿业公司开采存在的问题和选择开采方法

（1）似层状矿体。该种形式的矿体有着明显矿岩界限，非常适合工业性质的开发利用。根据该种矿体的形式，建议采用机械化开采作业，机械化作业使用在似层状的矿体中，能够有效提高开采效率，而且采用机械化作业，开采过程中安全系数高，能够有效保证作业人员的生命安全。

（2）急倾斜矿体。在红岭矿业公司矿体中，该种矿体的倾角度大，由于该种问题，需要采用的施工是一种自重放矿方式。同时在开采该种矿体时，矿体的深度大，深度大相应的地压也会增加。因此在选择开采工艺中，需要有效控制地压方法，减少开采不良事故发生率[1]。

（3）中厚矿体。对矿体分析后获得，该种矿体是在厚矿体和薄矿体之间，因此是一种中厚型的矿体。在中厚型矿体的开采过程中，会因为矿体赋存条件，遇到矿体厚度突变情况，因此，在采用回采技术时需要考虑该种问题的处理方法。

（4）选择合理的开采方法。根据以上问题的分析，对矿体开采过程中，可以采用无底柱浅孔留矿开采法。该种方法使用时间久远，有着成熟的经验可以借鉴，因此，能够保证开采的顺利进行；而且采用的无底柱浅孔留矿开展法，非常适合大型机械化作业，符合红岭铅锌矿体开展的需要条件。并且采用无底柱浅孔留矿开展法有着开采效率高，维护地压安全简单的优势。综上所述，在红岭铅锌矿的开采时可以选择无底柱浅孔留矿开采法。

2 红岭矿业公司基本情况

矿体呈似层状走向59°，倾向北西矿体平均倾角73°，属急倾斜矿体。矿体平均水平厚度4.2m。矿体上下盘围岩稳固，矿体稳固。岩石普氏硬度系数f=8～10，铅锌矿石f=8～12，矿石密度3.6t/m，岩石密度2.7t/m，矿岩松散系数1.6，自然安息角46°。矿区范围内无大的地表水体，水文地质条件简单。

3 无底柱浅孔留矿开采法

采用的该种开采方法中需要选择两种联合开采方式，一个是脉内顺路天井开采；另一个是底部无轨铲运机出矿方式。使用的天井中需要沿着矿块两翼斜向布置，并且在出矿水平处的905m设计一条脉外运输港，该巷要和其他7条出矿进路相连通，同时还要和倒车硐室连通。具体采用的该种采矿方法，在图1中表示。

图1 无底柱浅孔留矿采矿法

（1）采矿结构参数。在本次设计的采矿方案中，采矿阶梯高度为50m，顶柱厚度为5m，采场设计的规格为长92.3m，宽4.35m，高51m。设计的天井为顺路天井，同时，因为本矿块为独立矿块，两翼不留间柱，也不留底柱。

（2）回采顺序。本次采用的回采工艺中主要采用自采下而上分层回采，采用分层回采中设计的高度在1.8m～2.2m，回采使用的机械为气腿凿岩机。采用该种机械回采时，需要使用爆破方式，爆破中采用水平炮孔，炮孔呈现平行排列，设计的炮孔深度在2m～4m之间，最小的抵抗线设计为0.5m～1.1m之间，爆破孔的距离设计为0.7m～1.1m之间。凿岩的工作面设计中采用的是梯形布置，凿岩工作面设计为3个，每一个工作面施工时可以适用3排炮孔。

采用该种施工工艺的设计方法中，没有设计间柱，使用的是顺路天井的布置形式，施工过程中采用的是随工作面推进，在下部天井中采用随采随没的方法。使用该种采矿设计方法，需要用的物料、设备等物资，需从3中段内天井自上而下进入到工作面。

（3）爆破工艺。采用的爆破装药方式中使用的是人工装药，炸药类型为岩石乳化炸药，炸药卷的直径为32mm。引爆装置采用导爆管雷管，使用引爆器引爆。人工装置炸药时，每个爆破孔使用一个起爆炸药卷；对炮孔装填炸药时，需注意炸药包和爆破孔壁之间的距离，装填时需要尽量缩小距离，使炸药起爆时能够发挥最大作用力。

（4）防尘和通风。采用爆破工艺施工时，起爆后会有大量的有毒有害气体和粉尘，因此，需要开展通风防尘工艺。矿场内污染空气的排除，主要依靠通风机完成。在矿场的顶板水平布置一个抽风机，抽风机的主要功能是将污染空气引入到穿脉中，污染空气进入到穿脉后会有流入回风井，通过回风井将污染空气排放到地表。

在地底开展矿业施工中，该种工作环境恶劣，影响工作人员的身体健康。为了解决以上问题，可以在地下采场多设计排放机，采用该种设计方法，是保证地下采场的空气流通，改善地下矿场开采的工作环境，以此来保证工作人员的身体健康。

（5）支护工艺。采场进行通风作业后，工作人员还不能够进入到工作现场，需要进行排险作业。排险作业开展时需要两个人员同时进入现场，对爆破的顶板和两帮浮石开展清理工作。排险过程中，如果有不稳定地段，需要开展支护工作，一般情况下支护采用管缝锚杆支护。采用该种支护的参数如下：锚杆直接为40mm，长度在1800mm，使用材质为Q235钢材。在出矿区域附近的采矿地方，可以采用锚网支护方式，该种支护的参数为间距800mm，排距为1000mm，采用梅花桩布置格局。采用网状中使用的网丝为钢丝，钢丝网的参数如下：钢丝使用的直径为5mm～6mm，材质为Q235钢材，网间距为100mm，排距为100mm。

（6）出矿与平场。出矿是在底部出矿进路内进行，出矿分成两种，一种是局部出矿；另一种是大量出矿。局部出矿中出矿量在三分之一，剩下的三分之二留作下一个循环工作平台完成，因此有三分之二的矿体留在矿内。

采用出矿过程中，每一出矿巷出矿时要尽量保持底板的平整，出矿完成后，是对采场进行平场工作，平场后的顶板和底板的距离为1.8m～2.2m。完成这个作业后，可以循环到下一个循环作业中。

（7）存窿放矿。矿块的回采完成后，可以进行大量出矿工作，出矿过程中使用机械化作业，使用电铲车大量出矿，经过矿道的运输车辆将矿石运出矿洞。在出矿过程中，要保证每个矿路出矿的均匀性，采用该种方法的主要原因是矿石能够均匀下降，以此来减少矿石的贫化和损失。

（8）回填。矿场采集完成后，会留下采空区域，对于该种区域的处理时，主要采用回填方法来弥补采空，防止矿洞塌陷。回填时可以使用废石回填，也可以采用尾砂填充。

4 采用无底柱浅孔开采的优缺点

（1）优点。①使用该种采矿工艺使用的机械化程度高：机械化使用能够提高工作效率，使人工成本下降。无底柱浅孔开采时大量使用了铲运车，这些机械的使用，可以大量减少矿工的劳动强度，使矿业节省成本，提高经济效益。②作业安全性高：该种采矿方式中使用的回采技术，每次采矿的区域空间小，使矿体受到的压力减小。矿体压力减少，降低塌方事故发生几率，使施工人员能够获得生命安全保障。③矿体适用性强。采用该种采矿的施工工艺中，对矿体边界的处理能力强，能够在矿体复变严重时最大限度的减少采矿损失。

（2）局限性。①平场工作量大：开采过程中需要对矿场开展平场工作，这个工作量非常大，特别是在中厚度的矿体中，该种工作量会大大地增加。②每次局部放矿量不容易掌控：不容易掌控过程中会给下一道工序作业人员的正常施工带来影响，不利于安全高效开展工作。