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缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论及技术

2019-04-11 16:20 来源:采矿工程论文 人参与在线咨询

摘要:在社会经济的高速发展之下,需要矿业企业能应用现代化机械采矿技术进行矿产资源的开采,以便满足社会生产发展的需要。中国矿产资源开采期间,地质地貌条件恶劣所致的开采难题较多,尤其缓倾斜中厚矿体作业中开采难度非常大。针对此种矿体的基本情况,研究了机械化采矿理论与技术,分析了该项技术的应用要点,以此为更多缓倾斜中厚矿体的有效开采提供参考经验。

关键词:缓倾斜;中厚矿体;机械化;采矿;理论;技术

0引言

缓倾斜中厚矿体在中国很多地方分布,该种矿体的厚度为5m~20m,倾斜角度为5°~30°,在这两种因素的限制下,其实际开采难度较大,资源开采量远低于普通矿体。通过分析该种矿体的开采作业情况可了解到目前尚无高质量、高效率的开采缓倾斜中厚矿体的有效方法,因此要求矿业企业对于机械化采矿理论、开采技术方面的内容多加研究,从而形成一套有效的缓倾斜中厚矿体开采方案,提升资源开采的效率和质量。

1缓倾斜中厚矿体资源开采的难点

目前缓倾斜中厚矿体开采过程中,多使用无轨采掘设备进行机械化生产,取得了理想的应用效果。此法丰富了矿体作业中涉及的相关理论,并且扩大了矿体常规开采作业中用到的分段空场采矿法、房柱法等作业方法的应用范围且提高了其应用效率。但受限于矿体倾斜角度及较厚的厚度,无轨采掘设备应用期间有非常多的应用难题,导致作业效率较低,具体问题主要有:开采期间由于部分地方倾斜角度略小,自重过小的矿体岩石难以直接崩落到地面,需要矿山企业花费较高成本、较多时间将这些岩石块借助搬运设备送出;倾斜角度过大情况下无法在作业面布设完整的防护网,跌落的岩石给作业人员的人身安全造成了巨大威胁[1];此外较低的机械化水平也阻碍着无轨大型自动化设备在缓倾斜中厚矿体作业中的有效应用。因此,需要研究该种矿体的采矿理论和作业技术,促使机械化作业水平能得到显著提高。

2缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术

2.1无轨机械化开采矿体的方案

在进行机械化采矿理论、技术的探究时,选取中国云南一处金属矿体作为研究对象。该矿体完全符合缓倾斜中厚矿体的特点,分析该矿体可知目前该煤矿开采过程中遇到的问题为:a)采空区顶板存在大面积的暴露区域,采矿企业应用护顶技术的难度显著提升,且护顶所需成本较高,机械化的无轨设备进入作业区域的阻碍较多[2];b)作业期间由于倾斜角角度差异,矿区内的矿石需再次爆破为小矿石,采用大型运输设备搬运的方法处理矿石,矿石搬运的工作效率非常低[3]。所以在确定缓倾斜中厚矿体开采方案时,需做到针对具体问题利用专门的作业方法来处理的方式完善方案。针对护顶技术难题可在作业期间对于开采区域内的顶板形状进行优化处理,要求形状呈现为长条形,基于大盘区、小分段的理念对顶板跨度进行科学合理的控制,以此尽量在较少暴露的顶板面积下做好顶板支护工作。针对矿石搬运问题,则需在作业过程中应用重力放矿的形式进行搬运,即先集矿,布设矿石收集装置收集完毕后,再使用铲运机将全部矿石运输出去,以此为后续矿体使用大型无轨设备构建一个良好的作业环境,显著提升机械化作业的工作效率。因此在制订缓倾斜中厚矿体回采作业方案时需有效规避上述两方面问题的不利影响,以倾斜方向分段,按倾斜度走向布置矿房,以此让水平工作状态下的机械化设备能按照房柱法的作业要求进行采矿,所以该金属矿结合矿区实际情况,制定了依据矿藏走向分布情况布置的矿房下盘脉外采准机械化房柱采矿嗣后废石尾砂混合充填采矿法,采矿企业之后利用该方案进行的矿藏开采工作效率较之以往明显提升。

2.2盘区布置

在对缓倾斜中厚矿体生产作业的研究中,要求规范化布置盘区,以此保证研究结果的准确性。对盘区布设位置正确与否进行判断时,需要矿山企业工作人员对于盘区的走向长度进行详细的调查了解,结合布置时所需的标准参数、矿柱宽度及矿房跨度参数对布置情况进行分析,所有参数均需输入计算机进行计算处理,且矿山企业需依托计算机技术对布置的盘区进行实时监控,如果在监控中发现有参数异常问题则需及时对参数作以调整,确保布置的盘区科学且合理。计算机系统在工作时会构建多个结构模型,将缓倾斜中厚矿体的具体倾斜度数、矿柱分布情况表示出来,此时工作人员可将不同模型进行比较,依托标准化参数来对矿体作业参数加以调整,促使矿房支柱宽度、体积参数与要求的参数一致,使矿房具有良好的稳定性,促使采矿工作能正常有序地开展。通过对盘区布置情况的研究分析,可对不合理布置参数进行合理优化,计算机系统在其中发挥着参数验证的作用,待各项参数均正确,并且进行填充作业之后便可采用大型无轨自动设备进行机械化采矿工作,依托合理布置的盘区及标准化程度高的参数进行作业,开采效率提升效果会非常明显。

2.3机械化开采作业

根据上述研究出的开采方案及盘区布置方法对坡道斜向的盘区、平巷等位置作采切处理。对运输巷道断面尺寸进行测量确定,要求其断面高度为4m,宽度为4.3m;凿岩车主要有两种,型号分别为Boomr104与281;铲运机则以柴油作为动能进行矿石运输。作业时使用的常规作业方案需根据研究得出的数据参数加以改进,即提前准备好施工所需设备,之后对作业区域进行钻孔、测量孔深、送管等作业,而后布置切割槽,对于矿体分布较厚的矿体要划分作业空间,方便钻孔设备能在相应的空间内进行钻入、切割、爆破。爆破开采作业期间采用扇形炮孔布置方式,以切割槽为自由面,从两侧向中间进行爆破,一般情况下初次爆破崩矿距离稍短,后续爆破时需要扩大崩矿距离,确保崩矿效果良好。出矿时可选用型号为TORO400E的电动铲运车将开采矿物输送出去,该设备工作期间发动机热量控制在较小范围内,以此提升动力,确保转弯半径的科学合理性,使得出矿设备的运转灵活性得以提升。

3结语

近年来机械化采矿技术在多种类型的矿产资源开采中有着较为广泛的应用,但在缓倾斜中厚矿体开采作业中,该技术的应用效果不甚理想,要求相关研究人员针对此类机械作业难度大的矿体进行多方面研究,基于机械化开采理论、技术多引进一些现代化的机械设备,攻克缓倾斜中厚矿体的作业难点问题,实现机械化采矿技术在该种矿体开采作业中的有效性。

参考文献:

[1]李佳臻.缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术的运用分析[J].烟台职业学院学报,2017,23(1):85-87.

[2]云龙辉.缓倾斜中厚矿体机械化采矿技术在某矿山的应用[J].现代矿业,2016,32(12):176-177.

[3]董凯程,杨小聪,田云飞,等.缓倾斜薄至中厚矿体采矿方法研究[J].矿业研究与开发,2016,36(5):10-13.

作者:耿旺 单位:西山煤电集团马兰矿

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