国外某钾盐矿开采工艺的探讨

左 迪,姚俊耀

国外某钾盐矿开采工艺的探讨

左 迪,姚俊耀

(中赟国际工程有限公司，河南 郑州 450007)

目前固体钾盐矿地下开采正在向设备大型化、高效化的趋势发展，本文根据老挝甘蒙省钾盐矿的矿体赋存及特性，对其分别采用掘采机开采和连采机开采进行了探讨和分析，通过实际生产运用及对比，认为掘采机更适用于甘蒙省钾盐矿的开采。

钾盐矿;开采;掘采机;连采机;探讨

0 钾盐矿开采工艺现状

固体钾盐矿开采包括旱采与水采两种形式，旱采分露天开采与地下开采，水采分硐室开采与钻井水溶[1-3]。地下开采主要分为炮采和机械化开采，炮采为一种传统的开采工艺，目前应用广泛，但由于其出矿效率低，工艺繁琐，逐渐被机械化开采所取代。机械化开采为一种较为新颖的采矿工艺，老挝甘蒙省某钾盐矿主要采用短壁机械化开采。短壁机械化开采是以短工作面机械化采矿为主要标志的采矿方法，其技术发展以高效、安全、绿色、提高矿产资源回收率和采矿功效为目标[4]。短壁机械化开采具有灵活性强、机械化程度高、回采工效高和安全性好的特点。短壁开采的设备目前有两种，一种为连采机，另一种为掘采机（掘进机）。对于连采机，目前在全世界已广泛应用，特别在煤矿和钾盐矿已得到良好的应用[5]，而掘采机为针对钾盐矿研发的新型设备，其特点为大采高，一次切割能力大。

1 矿体开采条件

（1）矿区内矿体赋存。根据甘蒙省某钾盐矿矿区内80个钻孔的矿层厚度统计资料，矿区内钾盐矿体最大厚度为73 m，最小1.5 m，一般在6～25 m之间，平均厚度16 m，其中厚度小于7 m钻孔25个，所占比例为31%；厚度7～11 m钻孔12个，所占比例为15%；厚度11～22 m钻孔23个，所占比例为28%；厚度22～33 m钻孔10个，所占比例为13%；厚度大于33 m钻孔10个，所占比例为13%，见图1。矿区内矿体厚度大于7 m钻孔所占比例为69%，大于11 m钻孔所占比例为54%。

（2）首采盘区内矿体赋存。根据首采区范围

图1 矿区矿体厚度分布直方图

内钻孔统计，共有18个钻孔见矿，其中矿体厚度小于7 m的钻孔2个，平均厚度6.28 m；矿体厚度7～11 m的钻孔4个，平均厚度8.92 m；矿体厚度11～22 m的钻孔9个，平均厚度15.72 m；矿体厚度22～33 m的钻孔3个，平均厚度25.13 m，见图2。首采盘区内矿体厚度大于7 m钻孔所占比例为89%，大于11 m钻孔所占比例为67%。

图2 首采盘区矿体厚度分布直方图

2 采场结构参数

根据该钾盐矿岩石力学试验研究中给出的采场结构参数方案，结合矿体赋存条件、矿岩物理力学性质、围岩稳固性条件以及回采工艺，对采场结构进行分析，确定在采深260 m，采高8 m，条带宽度分别为10，8，6 m，所留矿柱的尺寸分别为12，10，8 m。

3 设备情况

3.1 设备能力

目前，机械化采矿设备主要有两种，一种为连采机采矿，另一种为掘采机（掘进机）采矿。

（1）连采机。目前，开采钾盐矿较大的连采设备一次最大切割高度为5 m，最大宽度为3.5 m。甘蒙省某钾盐矿井下采用连采机分层开采，连采机每次可截割进尺250 mm，截割宽度3.5 m，截割高度4.5 m，截割体积约3.9 m3，截割一刀时间约为3.0 min，每小时进尺5.0 m，每小时出方量约78.8 m3，每天有效采掘时间14 h，平均日产量约2240 t，年产量约75万t。

（2）掘采机（掘进机）。目前，开采钾盐矿较大的掘采设备为一种双臂大采高掘采机，其一次最大切割高度为8.5 m，最大宽度为10.0 m。甘蒙省另一钾盐矿井下采用掘采机开采，掘采机每次可截割进尺600 mm，截割宽度10.0 m，截割高度8.0 m，截割体积约48 m3，截割一刀时间约为25 min，每小时进尺1.4 m，每小时出方量约112 m3，每天有效采掘时间14 h，平均日产量约3183 t，年产量约105万t。

3.2 现场设备使用情况

3.2.1 连采机

根据甘蒙省某钾盐矿将近3个月的正常生产，对连采机切割时间、进尺、出矿量及故障检修时间进行了统计，结果见表1。

表1 连采机近3个月使用情况

根据表1统计，正常生产3个月以来，连采机每天进尺主要集中在60～70 m，产量在1523～1838 t/d，最高峰值达到2527 t/d；连采机平均每月工作天数为25.6 d，平均切割时间313.3 h，平均进尺1557.7 m，平均出矿量4.98万t，年出矿量约60万t；矿石运输采用铲车运输是其制约生产效率的主要环节。通过对后配套进行改造，连采机后配套为梭车运输矿石，产量将会显著增大，平均日产量可达2100 t，年产量约70万t。

3.2.2 掘采机

将近3个月正常生产以来，对掘采机切割时间、进尺、出矿量及故障检修时间进行了统计，结果见表2。

表2 掘采机近3个月使用情况

根据表2统计，正常生产3个月以来，掘采机每天进尺主要集中在15～20 m，产量在2139～2424 t/d，最高峰值达到3439 t/d；掘采机平均每月工作天数为25.6 d，平均切割时间308.7 h，平均进尺415.3 m，平均出矿量6.75万t，年出矿量约80万t；矿石运输采用无轨胶轮车及实际掘采机切割时间是其制约生产效率的环节。通过对后配套进行改造，掘采机后配套为带式输送机运输矿石，实现连续运输后，通过加强管理提高每班次掘采机切割时间，提高工作效率，平均日产量可达3000 t，年产量约100万t。

4 结 论

甘蒙省的钾盐矿矿体厚度较大，平均16.0m，厚度大于11m的矿体占比为54%，所占比例较大，而掘采机具有采高大、一次切割能力大、单产高、效率高、成本低的优点，更适用于该钾盐矿的开采，特别是矿体厚度较大的区域，可减少矿层的开采层数，实现矿山安全、高效生产，连采机虽灵活但分层次数、切割次数较多。

[1] 任明忠.老挝万象平原钾镁盐矿区开采技术条件研究[J].云南地质,2004,23(2):179-187.

[2] 续培信.老挝万象钾盐矿开采方法的探讨[J].中国井矿盐, 2005,36(4):28-31.

[3] 王清明.欧美国家水溶采矿发展的历史概况[J].盐业史研究, 2001(4):45-47.

[4] 周茂普,石 亮.新工艺、新技术、新装备在固体钾盐开采中的应用[J].化肥工业,2016,43(3):69-71.

[5] 郝万东,江小军,张振东,高瑞文,马进功.固体钾盐地下开采工艺与设备配套技术研究[J].采矿工程,2015(12):46-49.

(2019-12-26)

左 迪(1987—)，男，工程师，从事矿山设计工作，Email:24877489@qq.com。