缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术设计

杜振兴　孟智奇

摘 要： 现在，我国的经济在高速地发展，所以会消耗大量的能源，能源的消耗与经济发展是密切相关的，我国在发展工业的过程中需要大量的煤炭、钢铁等资源作为支撑，我国矿山企业也都是经历的五、六十年的发展，我国的矿山资源也进入了一个发展瓶颈期，在缓倾斜中厚矿体的开采是一个重要的问题，在开采的过程中还是存在一些问题，这些问题制约了矿产资源开采的效率，是我国进行矿产开采的一个难题之一。缓倾斜中厚矿体运用自动化的机械进行开采，能够提高其效率，但是，同时也存在着技术上的问题。尤其是在使用房柱法的时候，在对漏斗的底层进行分析时要重点考虑，才能够实现矿产的高质量开采。分段空场开采加上废料充填的工艺流程将发挥采掘效率，保证采掘的巷道的安全，提高一线工人的工作环境。

关键词：缓倾斜中厚矿体；开采技术；工艺流程

在当今社会发展中，全球能源持续紧张，能源危机愈演愈烈，矿山资源作为主要的能源之一。虽然我国具有丰富的矿山资源，但是由于技术能力不高，在一定程度上制约了经济社会的发展，越来越多的矿山的采掘越发困难，越来越复杂，越来越深层，为进一步实现企业可持续发展，突破矿山采掘的瓶颈，缓倾斜中厚矿体机械化采矿已成为矿山企业突破的关键环节。缓倾斜中厚矿体结构的采掘目前是国内外公认的难题，国内外的专家也开展深入的研究，提出很多挖掘工艺和流程，同时开发了一系列的矿山机械设备，但是就一些具体环节，还存在着很多问题有待解决。

1 矿山开采的现实情况及存在问题

我国锰矿山资源不是很足，严重制约中国锰合金的生产，中国锰矿储存量为1.22亿吨，低于南非、克兰、加蓬，是全球第四。到现在为止，我国已经发现了锰矿有几百处，锰矿的含量还是比较丰富的，但是，其他的金属矿产资源却是不足的，而且其质量也是比较低下的，我国的矿产资源只占资源总数的20%左右，而且，各类矿山的结构也是不一样的，这就导致了矿产资源的分布找不到规律，这给矿产资源的开采带来了更大的难度。在我国的广西和湖南地区，矿产资源比较丰富，分别占我国资源总量的30%和20%。但是，这些地区的地势比较险要，而且矿产的分布没有规律，金属矿山开采具有十分错综复杂的工艺流程，是一个集地质、勘探、通风、井下运输、巷道安全、排水等十几项技术的系统工程，其还有地下作业的不确定性和危险性。

现在，在对矿产资源进行开采的过程中，其难点主要集中在两个方面，一个是在矿产开采的过程中容易出现安全问题，还有一个就是矿产资源开采时会受到环境因素的影响。谈到安全，必须联系生产和效益，一味的追求安全，生产停滞，效益低下，企业没有利润；一味的追求生产和效益，不管一线工人的生命安全，矿井是要出事故，造成人死井塌问题的，只有保证一线工人生命安全的企业，才能实现生产效益的最大化。目前。崩塌、矿震、瓦斯突出等的问题都矿山企业的安全隐患。

在对矿产资源开采的环境因素进行分析的过程中，这个问题是十分必要的，其与矿产开采的可持续性是密切相关的，在对矿山进行开采的过程中，会到当地的土壤、大气等造成不良的影响，导致当地水资源的污染，矿山企业附近农田里种出的庄稼没人敢吃，附近的村民病死率远高于其他地区。地面坍塌、水土流失，雾霾，水体污染，耕地减少，对人民生活和农业、其他工业造成了严重的危害，如此发展，必将走上西方国家的环境污染的怪圈。缓倾斜中厚矿体是一种极为复杂和特殊的矿山结构，该种矿山结构的开采也是存在安全和环境两个方面的问题，需要有关技术支持。下面就此项技术研究开展浅析。

2 缓倾斜中厚矿体概念、主要开采技术及存在问题

缓倾斜的中厚矿体主要指的是倾斜角度比较小，一般控制在25度左右，矿层的厚度不是很大，一般在10米左右，类似的矿体结构都可以称为缓倾斜中厚矿体。到目前为止，该种矿体结构伤透矿山企业及专家的脑筋，被认为是最难挖掘的矿体结构，因为该种矿体倾角只有25度左右，没有坡度，对于现行的开采矿石自行滚落机械刮板运输不相适应，必须采用其他机械搬运或人力搬运，目前的矿山企业采矿工作，大多集中在海拔高的矿层，该种矿体结构造成采场管理困难，顶板工作复杂。

通过对现在的缓倾斜中厚矿体的开采技术分析，一般都是采用房柱法和分段空场采矿的方法，这两种方法在矿产的开采中是比较常见的，也是比较传统的方法。很多国外的矿山开采都在使用这两项技术，在缓倾斜中厚矿体开采的过程中，首先要分体矿体的結构，然后运用无轨采矿设备。在使用房柱法的过程中，首先要做的是提高房柱法的应用领域，按照矿山的走向，逐渐向矿山的对角倾向推进，然后实现下台阶的推进，也可以运用斜交走向的方法，从而能够扩大房柱法在使用中的领域。在使用分段空场法的过程中，可以采用下盘脉外采和底盘漏斗分段空场法结合的方法，而且，也可以借助先进的矿山开采设备，不断更新设备，使设备升级，使矿山开采的效率逐步提高，减少矿山开采过程中的工作量，在矿山开采之前，也可以采用技术勘测的方法，从而能够找准矿产的位置。现在，经常使用的方法有水平开采的方法，借助无轨矿山机械的配合，从而能够克服缓倾斜矿产开采过程中具有倾斜角的问题。

房柱法的问题在于矿石损失率高，周围岩石容易塌落，降低岩石的稳固性，一线作业工人的安全保障受到极大威胁，采掘一线的机电设备存在很大的安全隐患，进一步加大采掘工艺的复杂性，大幅提高采掘的成本，不利于矿山企业减能增效。底盘漏斗分段空场采矿法的不足之处在于采掘工作量高，增加了一线工人的劳动强度和作业设备的损耗，凿岩分层爆破难度加大，在给操作者提出更高的技术要求的同时，进一步加大了一线作业者的安全威胁，金属矿石的出矿效率有所降低。由此可见，开采技术还存在很多亟待解决的问题。

3 缓倾斜中厚矿体开采工艺流程

通过对比多个企业的设计方案和工艺流程，经过不断的分析研究，形成笔者认为确实可行的缓倾斜中厚矿体开采工艺流程：首先，选取适合的无轨矿山机电设备（有凿岩台车和铲运机等设备）保障上行水平分层填充法的效能，型号为Boom281全液压凿岩台车、DCY—1.5的铲运机即可满足要求；其次，采场垂直矿体走向布置，矿体水平厚度等于采场长度。再者，可以运用脉外布置的方法，这种方法能够结合下盘布置的方法，能够实现两条矿山的水平方向的联系，更加有利于维护设备安全，降低矿石的损失率，出矿距离有效缩减，最大程度的发挥无轨设备的性能和优势，每相隔5个采场就设计一个巷道，这样就能够在矿山之间建立一个联通的道路，建立起一个完善的运输系统，方便矿产开采后及时运输。最后，按照根据凿岩的特点，能够分析采场的高度，然后设计托底层的高度，确保矿产开采的安全性。

房柱法中，流程1，采用一定质量比混合料填充矿柱，最底层和各分层灰沙比的混合料，以提高下个环节采场回采的安全系数。减少出矿时铲运机对巷道的破坏；流程2，非胶结充填废石或江砂填充矿房，最底层和各分层灰沙比的混合料，崩落矿石和非胶结料之间的隔离层，以防再次损失。

如果缓倾斜中厚矿体的层次比较多，不利于开采，那么，就可以分析各个层次之间的制约关系，然后按照顺序进行逐一的开采。当两层矿体之间的距离小于7m时，矿体可能不是稳定的，在回采过程中，可采用调整开采顺序，回避对矿体不稳定的影响。简单来说，就是将先采上层再采下层的顺序改为先采下层，采空区填充后，再采上层的顺序。另外，要坚持使无轨采掘设备始终保持水平作业环境，坚持利用深孔全液压凿岩台车优良的性能平面布置采准切割工程，从而提高无轨采掘设备的效率。

4 结语

总而言之，在能源危机愈演愈烈的当今社会，矿山资源也愈发短缺，为实现矿山资源的可持续发展，突破金属矿场开采瓶颈，稳定矿石产量，缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术的有关问题是矿山企业目前必须研究的课题，以后将越来越受到人們的关注，将进一步缓解金属矿石资源紧张的局面，有效释放可采矿石资源。在生产过程中，那些缓倾角、层较厚的矿体结构十分常见，各个矿山企业都结合各自生产实际的较为成熟的工艺路线及配套机电设备，笔者查阅的大量的技术资料和文献，进一步综合分析企业实际生产中的路线图，整合相关的技术资料。浅析了缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术目前常用的两种方法及亟待解决的问题，并结合工作实际，简述了缓倾斜中厚矿体开采工艺流程有关要点，从而为相关具体难题攻克，提供科学实用的技术参考。

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