张家口缓倾斜薄矿脉开采设计说明

缓倾斜薄矿脉安全高效开采技术研究东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室二〇一四年五月1.矿体开采技术条件本设计主要针对缓倾斜薄矿脉的开采条件，开展安全高效开采技术研究。该矿体倾角平均为24°左右，矿体真厚度为3m左右，局部区域出现变厚的情况。矿体及围岩较稳定，矿石无结块性和自然性，属于典型的缓倾斜薄矿脉。2.采矿方法设计方案要求根据矿体赋存情况和开采技术条件，本设计主要考虑以下技术要求：（1）安全性：应避免或减少工人在采场顶板下作业，降低工人作业的安全隐患；（2）高效性：考虑采用中深孔落矿方式取代浅孔落矿方式，以提高采场的生产能力和效率；（3）矿石运搬：联合应用机械运搬和爆力运搬手段，解决矿体倾角小，采场崩落的矿石运搬困难等问题。（4）矿石损失贫化控制：开展中深孔控制爆破技术研究，有效控制采幅，降低采场矿石的损失和贫化；（5）采切工程布置优化：回采工艺简单、采切工程量小。综合考虑以上技术要求，提出采用水平中深孔房柱采矿法开采缓倾斜薄矿体。3.采矿设计方案3.1结构和参数水平中深孔房柱式采矿法是基于传统房柱采矿法的改进，其仍然主要用于回采水平和缓倾斜矿体。在采区内矿房和矿柱交替布置，回采矿房时，根据矿岩条件，留设连续或间断的规则矿柱，以维护顶板岩体的稳定性。其主要结构参数为：矿房沿倾斜布置，矿房长49m，垂高20m，矿房宽20~30m，矿房厚度为矿体全厚。矿房间留设2~3m厚的连续规则间柱，矿房上部留设2~3m厚的顶柱，不留底柱。采矿方法示意图如下：1-矿体；2-运输巷道；3-放矿溜井；4-电耙硐室；5-切割平巷；6-崩落矿石；7-电耙；8-水平中深炮孔；9-联络平巷；10-间柱；11-凿岩上山；12-顶柱图1水平中深孔房柱采矿方法图3.2采准切割工作(1)采准切割工程采准、切割工程主要有脉外运输平巷2、放矿溜井3、电耙硐室4、切割平巷5、联络平巷9和凿岩上山11。(2)施工顺序在矿体下盘距离矿体3~5m处施工脉外运输巷道2，巷道断面尺寸为2.5m×2.5m；自下盘脉外运输巷道，向每个矿房的中心线位置掘进放矿溜井3，溜井尺寸为2m×2m；；在矿房下部的矿柱(顶柱)中掘进电耙硐室4，硐室尺寸为2m×2m×2m；沿矿房中心线并紧贴底板掘进凿岩上山11，上山的断面尺寸为2.5m×2.5m，以利于行人、通风和运搬设备或材料；各个矿房间掘进联络平巷9，其断面尺寸为2.5m×2.5m；在矿房下部边界处掘进切割平巷3，其断面尺寸为2.5m×2.5m，既可作为起始回采时的自由面，又可以作为去相邻矿房的通道。(3)工程量统计及计算表1水平中深孔房柱法采切工程量计算表名称规格（m×m）断面积（m2）长度（m）数量长度（m）掘进量(m3)运输巷道2.5×2.56.2520120125放矿溜井2×2431312电耙硐室2×242128切割平巷2.5×2.56.2520120125上山2.5×2.56.2539.59139.59247.44联络平巷2.5×2.56.2520120125合计----104.59642.44表2.矿房各部分矿量计算表名称尺寸矿量矿房49.17×20×32950.2顶柱2×3×20120间柱2×3×39.59237.54采切矿量-505.44采出矿石-2087.22矿块采准工程量的计算：采准系数（千吨采切比）=104.59×1000/2592.66×2.7=14.94m/kt采准工作比重=505.44/2592.66=19.5%矿石损失率计算：矿石损失率=357.54/2950.2=12.1%矿石贫化率：通过类比法可得一般在4%~5%之间。3.3回采工作矿房内自下部切割平巷开始，逆倾斜向上回采。回采时，使用YGZ-90型中深孔凿岩机，在凿岩上山中向两侧矿体钻凿水平中深炮孔，以矿房下部的切割平巷为自由空间，进行爆破。每次爆破两排炮孔，爆下的矿石采用电耙绞车辅助爆力运搬将矿石运至放矿溜井中，并放至运输巷道进行装车。查阅现有数据可知，当抛掷距离小于7m时的爆力运矿效率接近100%，对于倾角为24°的缓倾斜薄矿体其爆力运搬的有效抛掷距离可达15m。因此，本方案当矿体斜长小于15m时，可主要借助爆力运搬来完成矿石的运搬，而当矿体斜长超过15m时，则可通过适当增大炸药单耗来提高爆力运搬的效率，同时辅助电耙进行矿石的运搬。（1）凿岩设备：采用YGZ90导轨式中深孔凿岩机。（2）爆破参数：炮孔采用排间直列（方形）布置方式，最小抵抗线1.2m，孔间距1.5m，排间距1.2m，孔径55~75mm，孔深7.55m。一次落矿量=2.5×7.75×3×2×2.7=313.86t总炮孔长度=7.55×8=60.4m每米崩矿量=一次落矿量/总炮孔长度=313.86/60.4=5.2t/m图2方形炮孔布置（3）矿石运搬：采场内利用2JP-55电耙将爆破落下的矿石耙入溜井，经溜井进入运输巷道。电耙的耙斗容积为0.6m3，耙运距离不超过40m时台班生产能力为80t，采用“三八制”，每天的生产能力为240t。电耙设备的参数如下：绞车型号耙斗滑轮外形尺寸/mm耙运距离/m生产能力/t代号容积/m3代号直径/mm长宽高台班台年2JP-55Q2840.6Q312250197510108454080~1005~6万4.水平中深孔房柱法方案特点4.1水平中深孔房柱法经济技术指标采准系数：14.94m/kt；采准工作比重：19.5%；每米崩矿量：5.2t/m台班效率：80t/台班；矿石损失率：12.1%；矿石贫化率：4%~5%；矿块生产能力：240t/d。4.2水平中深孔房柱法方案优点（1）水平中深孔房柱法是开采水平及缓倾斜矿体较有效的方法。（2）该方法工作组织简单，通风良好，采矿成本较低，矿石贫化率小。（3）该方法采用水平中深孔落矿，与传统的浅孔落矿相比较，可在一定程度上提高采场的生产能力和生产效率。（4）该方法，工人主要在凿岩上山中作业，避免和减少了在采场顶板下作业的安全问题；（5）该方法采用爆力运搬技术，有效解决了缓倾斜矿体矿石运搬困难的问题。