劉正輝

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復雜型鋁土礦房柱式采礦法的工藝優(yōu)化與應用

劉正輝

(中國有色金屬工業(yè)第六冶金建設有限公司，河南 鄭州 450006)

我國地下鋁土礦賦存條件復雜，采礦方法大多采用房柱采礦法。中鋁中州礦業(yè)有限公司三門峽分公司段村—雷溝鋁土礦為亞洲最大的地下鋁土礦，礦層賦存條件復雜，在開采過程中將原設計的沿礦體傾向前進式回采改變?yōu)檠氐V體走向后退式回采，從而降低了開采成本、提高了回采過程中的安全性、改善了作業(yè)環(huán)境、提升了設備的使用效率，取得了很好的社會效益與經(jīng)濟效益。

復雜難采礦床；房柱采礦法；后退式回采

我國絕大多數(shù)鋁土礦為沉積型礦床，礦層頂、底板巖性較差，直接頂多為黏土頁巖、鋁土巖、炭質頁巖，少數(shù)為煤層，直接底多為鐵質泥巖、硫鐵礦等；且礦層多為緩傾斜、傾斜礦層，礦層起伏變化大且薄，節(jié)理裂隙發(fā)育，涌水量大。多種因素導致鋁土礦地下開采普遍存在開采難度大、開采技術落后、安全管理難度大、設備功能受限等特點。

1 原設計采礦方法及主要問題

該礦區(qū)鋁土礦呈層狀、似層狀，層位較穩(wěn)定，礦體平均傾角30°左右。礦體平均厚度3 m左右，礦石平均A/S為5.13左右。礦體直接頂板為粘土巖、炭質頁巖，局部直接頂板為煤層、灰?guī)r或砂巖，底板多為鐵質泥巖、鐵質粘土巖，礦體頂?shù)装宸€(wěn)固性差，厚度變化大，多為雞窩礦，且礦體起伏變化大，礦床地質條件屬于中等偏復雜類型。

1.1 采礦方法

以段村礦區(qū)段村2#罐籠井450 m中段7#采場為例，原設計采礦方法為房柱式采礦法。沿運輸巷施工穿脈至礦體底板，貼礦體底板沿礦體走向方向施工切割平巷和電耙硐室，再沿礦體傾斜方向掘進切割上山(見圖1)。以切割上山為自由面自下而上前進式沿礦體傾斜方向回采，采用淺孔落礦，靠近頂板處留30~50 cm礦體作為護頂?shù)V層。出礦采用縱向與橫向防爆型電耙接力耙運出礦，短溜井或穿脈漏斗裝礦。

1.2 主要問題

通過試生產(chǎn)，主要存在的問題有以下幾點：

(1) 礦體頂?shù)装鍘r性差，沿礦體傾向前進式回采過程中人員長期在空區(qū)內(nèi)作業(yè)，安全性低?；夭蛇^程中存在嚴重的安全隱患。

(2) 每條上山必須施工電耙硐室和天井，措施工程較多，天井施工難度大，作業(yè)環(huán)境差。

(3) 礦層傾角大，切割上山施工難度大，工作效率低，切割上山施工成本高。

(4) 切割上山沿傾向布置，電耙耙運距離長，耙運功效低，鋼絲繩、耙斗、耙齒等材料耗費嚴重，大大增加了成本。

(5) 沿礦體傾斜方向礦體起伏變化大，頂板護頂?shù)V層難以留設，不利于頂板控制。容易出現(xiàn)冒頂。

圖1 7#采場原設計采礦工藝

2 采礦方法的工藝優(yōu)化

2.1 采礦工藝優(yōu)化方案

從主運輸巷施工穿脈至礦體底板，沿礦體傾斜方向施工完主要切割上山(2條)后，沿礦體走向布置礦房，后退式回采，切割上山兼作行人、回風、運輸巷(見圖2)。工作面的鑿巖和耙礦都在礦體走向的平巷內(nèi)施工。采用淺孔落礦，靠近頂板處留30~50 cm左右厚礦體作為護頂?shù)V層。出礦采用橫向與縱向防爆型電耙接力耙運出礦，短溜井或穿脈漏斗裝礦。

圖2 7#采場采礦工藝優(yōu)化

2.1 采礦工藝優(yōu)化效果

(1) 礦房沿礦體走向布置，回采采用后退式回采后，避免了人員長期在空區(qū)內(nèi)作業(yè)，大大改善了采礦作業(yè)的安全性。

(2) 采礦工藝優(yōu)化后，每個采場只用施工1個電耙硐室，2個天井，大大降低了措施工程施工工程量，加快了施工進度，降低了施工成本。

(3) 采礦工藝優(yōu)化后，掘進和回采除2條主要切割上山以外，其余的采礦作業(yè)全部在平巷內(nèi)施工。施工成本降低，作業(yè)環(huán)境得到了提升。

(4) 礦房沿礦體走向布置后，電耙耙運距離變短，機械使用效率提高，材料損耗降低。

(5) 礦房沿礦體走向布置，頂板更容易控制，減少了臨時支護率，支護成本降低。

(6) 通過技術經(jīng)濟對比，主要掘進工程量由原來的切割上山變?yōu)榍懈钇较?，作業(yè)環(huán)境改善，電耙硐室、天井的工程量大大減少，單個采場主要工程量直接節(jié)約工程費用10.46萬元。另外在施工進度上，每個循環(huán)作業(yè)減少了0.3~0.5個臺班。單個采場材料節(jié)省約3萬元。工藝優(yōu)化后，支護率幾乎為零，采場安全系數(shù)大大提高，社會經(jīng)濟效益明顯。目前該采礦工藝優(yōu)化方案已在本礦區(qū)推廣使用，反饋效果良好。

3 結 論

(1) 通過試生產(chǎn)表明，房柱式采礦法采礦工藝優(yōu)化后，采礦作業(yè)安全系數(shù)得到了大大改善，人員避免了長期在空區(qū)內(nèi)作業(yè)，消除了安全隱患。工人普遍反映良好。

(2) 通過統(tǒng)計表明，采礦工藝優(yōu)化后，措施工程和施工難度較大的天井工程量大大減少，施工進度也得到了優(yōu)化。

(3) 工人作業(yè)環(huán)境得到了改善，頂板容易維護，鑿巖和電耙出礦都是在平巷內(nèi)進行，施工工效提高，施工難度降低。施工成本節(jié)約較多。

(4) 機械設備效率提高，材料耗損減少，臨時支護率降低。

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[3] 姜建華,陸玉根,汪 亮.緩傾斜薄礦脈沉積型鋁土礦地下采礦方法的探討[J].現(xiàn)代礦業(yè),2014(5).

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(2018?07?18)

劉正輝(1990—)，男，陜西漢中人，助理工程師，主要從事采礦工程相關研究，Email：lzhsr4356@163.com。