缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术探究

邹志江

摘 要：本文主要对缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术进行了研究，介绍了某工程概况，分析了该工程中采用的机械化采矿技术，包括采矿方法、采切工程以及回采工艺，并研究了设备选型和配置，以为相关工程科学选用机械化采矿技术提供一定参考。

关键词：缓倾斜中厚矿体;机械化;采矿技术

一、前言

在我国矿产资源开发过程中，缓倾斜中厚矿体始终面临较大技术难题，此种结构矿产在开采期间相关工艺尚不成熟，容易在采矿期间出现多种风险和问题。相比于其他结构的矿体，缓倾斜中厚矿体涉及到的安全隐患更大，在开采工艺不成熟情况下难以保证生产质量和安全。为改善此现状，有必要在缓倾斜中厚矿体开采过程中引入新工艺，尤其要关注应用机械化采矿技术，以有效提升生产效率，保障生产质量及安全。

二、工程概述

某矿产矿体顺着走向共长2710m，倾角是28°～31°，厚度在6.0～7.7m区间，平均6.8m。该矿山的矿体主要由条带状、致密块状磷块岩所构成，节理发育，P2O5的含量是28.16%，普氏系数在8.8～22.1区间，不具备良好的稳固性。该矿山矿层底板属于砂岩，相对稳固，而顶板属于白云岩，稳固性中等。该矿山开采初期主要使用传统开采方法，整体开采效率较低，且随着生产规模以及矿体埋深的不断增大，地质条件更加恶劣，明显增加了开采风险。所以，综合考虑之后决定应用机械化采矿技术。

三、采矿技术

1、采矿方法

结合该矿山各项技术条件，决定采用中深孔落矿嗣后充填采矿方法，适合用于在无轨设备当中。在此采矿方法应用中，中段和分段高度分别是55m、12m，整个采场共长17m，后期可结合实际矿岩条件动态调整采场结构参数。在回采期间，矿房开采在前，矿柱开采在后。对于矿房，主要选择胶结充填，而充填矿柱则选择非胶结充填。

2、采切工程

順着矿山走向方向，间隔距离保持在30m情况下采掘脉外出矿进路;顺着矿山垂向方向，间隔距离保持在10m情况下采掘脉外分段平巷。之后，紧邻上盘采掘沿脉采准巷道，并于和采场端部相距2.5m左右的位置采掘切割上山。使上分段巷道和切割上山相互贯通，由此保证采场具有优良的通风性。

3、回采工艺

在凿岩爆破环节，凿岩作业主要应用凿岩台车，装药也应用专门的装药台车，选择中深孔进行爆破操作，此环节要结合实际情况合理设置炮孔布局参数。爆破选择粒装的铵油炸药，以非电毫秒延期雷管、导爆索为起爆装置，起爆形式选择复式起爆网络。

对于采场通风，主要利用脉外出矿进路向采场引入新鲜风流，并通过切割上山向上分段的沿脉方向采准巷道中排入污风，在整个采场中形成全面贯通的风流体系。

在矿石搬运环节，主要通过铲运机将爆破所崩落矿石向溜矿井中运输，不过矿体底板会有部分残留矿石。通过现场试验，发现该矿山的矿石安息角在35°左右，据此可结合矿体厚度以及采场高度，对底板所残留的矿石量进行计算[1]。因为挖掘机具有较强爬坡能力，所以在铲出底板三角矿期间，可选用具有远程遥控功能的挖掘机，无需人员入场即可高效采收矿石，使矿石回收率明显提升，并维护作业安全[2]。

完成出矿作业后，进入到磷石膏充填环节。充填期间，首先结合现场情况进行充填管道的假设，建立充填挡墙，随后装设排水管道，进而充填磷石膏料浆，并针对充填体采取有效的养护措施。对于矿房，主要选择胶结充填，充填体上部150cm部位强度是2.7MPa，则下部强度保持在1.0～1.1MPa区间。矿柱主要选择非胶结充填，充填体上部150cm位置的强度也设置在2.5MPa，以确保铲车能够安全行走。

在采场支护施工中，联合应用金属网支护和管缝式锚杆，对于部分破碎地段，则选用锚索支护方式，采场支护作业主要运用了锚索台车及锚杆台车。

四、设备选型及配置

凿岩施工中，主要配置电脑凿岩台车，属于四轮驱动，并配备有重型钻臂、电脑控制钻进系统以及鹰式高臂座，还可结合实际情况选择多种型号的大功率凿岩机，以有效提升生产效率。凿岩台车设计中渗透了模块化理念，所布局的检修点比较合理，方便维护。此外，还应用成熟度较高的总线分布系统技术，配置有照明系统、电缆卷筒、液压驱动空压机、增压水泵、可调式控制面板、进气过滤系统、封闭驾驶室等，符合防落石冲击要求。

装药环节配备的装药台车主要动力是压气，可实现自动化的找孔、吸药以及送管，并可自由升降，便于放置起爆药包，也方便堵塞操作。该台车能够实时呈现出装药操作进程，符合中深孔装药提出的技术要求，可有效弥补传统操作中面临的爆破效果失稳、装药质量偏低、装药效率不高、安全性不佳、作业环境恶劣、人工作业强度大等缺陷[3]。

此工程开采中还运用遥控式挖掘机和柴油铲运机进行矿石搬运，其中，遥控式挖掘机可高效铲出采场底板的三角矿，工作人员运用发射器自由寻找最佳视觉位置，在保证安全的前提下远程操控挖掘机作业。运用此设备，可有效解决采场作业视线不清、环境恶劣以及工艺要求特殊等问题。柴油铲运机拥有4.6m3的斗容，适合应用在最小断面为2.5m×3.5m且转弯最小半径是3.5m的裸体巷道中可顺利运行，可进行物料铲取作业，卸载部位的空间高度应至少5m，且卸载高度最低不小于1.65m，同时最佳运距要在250m以内，若高于此运距，铲运机工作效率会逐渐下降。

采场和巷道支护作业中，配置有锚索台车和锚杆台车。其中，锚索台车可满足25m以上的注浆锚索安装要求，并可独立进行钻孔、穿锚索以及注浆等作业。锚杆台车包含了多种转架装置及标准型凿岩钻车，能够安装多种直径的标准型锚杆，并可进行钻孔、锚杆安装以及注浆等作业。

五、结束语

本文所介绍工程在开采过程中通过应用机械化采矿技术，有效提升了掘进作业的安全性，并获得良好的经济效益、社会效益，各项技术指标都表现优良。所以，在缓倾斜中厚矿体开采过程中引入机械化采矿技术，可有效保障作业安全，降低人工劳动强度，提升生产效率，降低矿石损失率，并有力推进矿山智能化开采进程。

参考文献：

[1]王智峰，谭成杰.地下矿山缓倾斜中厚矿体采矿方法优化研究[J].世界有色金属，2020（10）：39-40.

[2]张莉鹏.金牛公司缓倾斜至倾斜中厚矿体无轨机械化采矿技术[J].现代矿业，2020，36（03）：53-55.

[3]林永峰.缓倾斜中厚矿体连续高效采矿方法研究[J].世界有色金属，2020（17）：47-48+51.