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井下回采过溜井放矿硐室及安全绕道的方法研究
2019-02-18
详细疏理了大红山铁矿有轨运输穿脉中溜井矿仓、放矿硐室和溜井安全绕道的布置 情况与下分段采准切割工程的布置情况,通过中深孔布置或采取一些措施,研究出一种安全、高效 的回采过穿、溜井矿仓、放矿硐室和安全绕道的方法,确保下分段能够正常组织生产,维持了企业的 正常生产经营活动。
Serial No. 597 January. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 597期 2019 年 1 月第 1 期 井下回采过溜井放矿硐室及安全绕道的方法研究 沙ꢀ 斌 玉溪大红山矿业有限公司) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 详细疏理了大红山铁矿有轨运输穿脉中溜井矿仓、放矿硐室和溜井安全绕道的布置 情况与下分段采准切割工程的布置情况,通过中深孔布置或采取一些措施,研究出一种安全、高效 的回采过穿、溜井矿仓、放矿硐室和安全绕道的方法,确保下分段能够正常组织生产,维持了企业的 正常生产经营活动。 关键词ꢀ 矿石溜井及放矿绕道ꢀ 中深孔ꢀ 持续生产 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 01. 017 ꢀ ꢀ 大红山铁矿 400 万 t/ a 采矿工程采用无底柱分 1ꢀ 研究对像及地质情况 段崩落采矿法采矿,一期回采 400 ~ 705 m 标高矿 石,最低回采分段为 400 m 分段,结构参数分段高度 由于 380 m 分段的穿脉、放矿硐室及安全绕道 的布置方式基本一致,同时与 370 m 分段回采进路 的位 置 布 置 基 本 一 致, 因 此 370 m 分 段 回 采 过 380 m 分段的各穿脉放矿硐室及其安全绕道具有 相似性,只要研究出 370 m 分段回采进路回采通过 1 个溜井放矿硐室及安全绕道的安全经过方法,便 可推广到其他的溜井放矿硐室及安全绕道。 本次 × 进路间距为 20 m×20 m,分段每 100 m 布置 1 条穿 脉,穿脉中每约 100 m 布置 1 条溜井,中段高度为 00 m,中段有轨运输在 380 m 标高,采用上、下盘沿 脉加穿脉环形单轨布置的运输方式,其中共布置了 1 # # # # # 条穿脉(2 、4 、6 、8 和 10 ),穿脉间距 100 m,有 5 # 以 370 m 分段回采过 380 m 分段 6 穿的 K604 溜井 轨运输中段的穿脉与下分段各穿脉的空间位置基本 上下对应,穿脉中每间隔 100 m 有 1 个放矿硐室及 放矿硐室及安全通道的方法为研究目标。 [ 1-3] 一 条 安 全 绕 道 。 400 万 t/ a 二 期 既 要 考 K604 溜井位于矿体内,附近矿体形态变化不 大,矿体呈似层状产出,矿体结构较简单。 矿石自然 类型以磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿和赤磁铁矿为主, 范围内无断层及围岩侵入,地质条件相对较好。 矿 虑 400 万 t/ a 一期正常的生产衔接,又要提前进行 二期首采分段掘进工作,避免有轨运输与掘进工作 交叉作业影响。 在 380 m 标高以下 10 m 即 370 m 分段,建设首采生产分段,持续生产分段设在有轨运 输分段下部,虽可避免生产与建设同时进行的影响, 但却造成了持续生产分段回采过 380 m 分段各穿 脉、放矿硐室及其绕道时的难度较大, 主要难点 是 380 m 分段放矿硐室为了确保溜井出现跑矿时 放矿人员的安全,在其放矿硐室侧边又增加了人行 绕道,370 m 分段对应的回采进路中深孔难于凿岩 控制放硐硐室及安全绕道上部的矿石,增加了 370 [ 6-7] 岩稳固系数 f=8 ~ 12,属中等至稳固矿岩 。 2ꢀ K604 溜井放矿硐室及绕道的布置形式及 周边工程情况 2. 1ꢀ K604 溜井放矿硐室及绕道的布置形式 K604 溜井放矿硐室宽 7. 5 m,高 3. 4 m,安全绕 道长 13. 01 m,高约有 2 m。 K604 溜井放矿硐室及 绕道的布置形式如图 1 所示。 [ 4-5] m 分段回采过这部份矿石的难度 。 为了确保 3 70 m 分段生产持续正常组织,370 m 分段回采过上 部有轨运输穿脉及放矿硐室及其安全绕道的方法非 常有研究价值,且具有向同类矿山推广意义。 ꢀ ꢀ 沙ꢀ 斌(1973—),男,工程师,653100 云南省玉溪市。 图 1ꢀ K604 溜井放矿硐室及绕道的布置形式(单位:m) 7 5 总第 597 期 现代矿业 2019 年 1 月第 1 期 2 . 2ꢀ 370 m 分段 K604 溜井放矿硐室及绕道下的 周边工程情况 ꢀ 370 m 分段是为了安全有序地进行回采作业、 下,达到既能安全施工、回采,又能保证生产正常进 行。 采取最经济的处理方案,同时力争回采经济技 术指标最优,减少杂物混入降低回采品位,最大化地 提高矿石资源利用率,减缓回采下降速度,延长矿山 服务年限。 经过研究讨论后,提出了几个处理方案, 最终采取以下 2 个方案。 ꢀ 衔接 380 m 分段矿石回采而增设的一个副分段,回 采设计时考虑了 380 m 运输中段的复杂性。 根据运 输穿脉及放矿溜井的位置,进行 370 m 分段采切工 程的设计,回采顺序严格按照设计要求。 3 . 1. 1ꢀ 方案一 方案一:在 370 m 分段施工措施联道及 380 m 在 380 m K604 溜井的矿仓、放矿硐室及安全绕 # # # 道下面主要工程是 370 m 分段 2 穿脉、421 和 422 分段局部施工中孔处理。 回采进路,穿脉宽度为 4. 8 m,进路宽度为 6. 1 m,2 条进路中心间距为 20 m,分段高度为 30 m。 370 m 分段巷道底板距离 380 m 分段巷道底板约 10 m。 K604 溜井的放矿硐室和溜井安全绕道位于 370 m 在 370 m 回采矿石期间,当回采至 380 m 溜井 的放矿硐室和溜井安全绕道位置时,先通过测量定 位,根据 380 m 溜井的放矿硐室和溜井安全绕道位 置,进行回采及中深孔设计。 在按照回采设计在 # # 21 和 422 回采进路间,溜井的矿仓位于 370 m 分 # # 4 段 2 穿的正上方。 380 m 分段 6 穿位于 370 m 分段 3 70 m 分段施工措施联道及 380 m 分段局部施工中 [ 8-9] 。 具体见图 2 和图 3。 的侧上方 孔处理。 目的是避免大量人员、材料进入到 380 m 分段不安全的区域进行充填,确保施工安全,降低矿 石贫化率。 施工步骤如下。 ( 1)过 370 m 分段穿脉时,在穿脉中施工 2 排 中深孔,2 排均需压顶,采用 Sandvik DL421-15C 凿 岩台车 施 工, 钻 孔 直 径 为 102 mm, 排 位 方 位 角 [ 10] 。 1 57° ( 2)过 380 m 分段穿脉时,在 370 m 分段进路 中施工 2 排扇形短孔,采用 Sandvik DL421-15C 凿岩 台车施工,钻孔直径为 102 mm,排位方位角 157°。 ( 3)在过 380 m 分段穿脉的同时遇到溜井矿 仓,需要在矿仓正前方施工 2 排垂直中孔,采用 90 机施工,钻孔直径为 90 mm,排位方位角 157°,每排 布置 5 个孔,中间孔布置在矿仓中心线上,孔间距 图 2ꢀ 380 m 和 370 m 局部复合图 1 . 6 m。 4)在过溜井绕道时,为满足中深孔施工条件, ( 需要在 370 m 分段进路间三角体掘进 1 条措施联 道,联道中心线方位角 337°,中心线距 370 m 分段 穿脉中心线 8. 5 m,联道规格 4. 8 m×3. 8 m(1 / 3 三 3 心拱),长 14. 2 m,预计工程量 239. 822 m 。 联道施 工完成后,施工中深孔,排位方位角 157°。 中深孔 采用 Sandvik DL421-15C 凿岩台车施工,钻孔直径为 1 02 mm,靠联道一侧需要压顶,边孔角为 30°。 布置 在联道中的中深孔,每排布置 4 个孔,采用 90 机施 工,钻孔直径为 90 mm。 图 3ꢀ A-A 剖面 3 ꢀ 370 m 过 K604 溜井矿仓、放矿硐室及安 ( 5)过完绕道之后,因抵抗线较大,需要加密排 全绕道的方法 3 位,共施工 2 排扇形中深孔,采用 Sandvik DL421- 15C 凿岩台车施工,钻孔直径为 102 mm,排位方位 . 1ꢀ 方案确定 根据生产情况,结合采区现状,在现有的条件 7 6 ꢀ ꢀ 沙ꢀ 斌:井下回采过溜井放矿硐室及安全绕道的方法研究ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 1 月第 1 期 角 157°。 见图 4、图 5 所示。 ꢀ ꢀ 方案优点:在 370 m 分段施工措施联道可避免 交叉作业,施工工艺相对简单,施工难度小,施工安 全,劳动力投入小。 3 方案缺点:预计工程量 239. 822 m ,预计工程 费用 76 743. 04 元,相对工程费用投入较高;中深孔 施工精度要求高,施工困难;370 m 分段掘进爆破对 # 2 穿脉电铲运行影响较大。 3 . 1. 2ꢀ 方案二 方案二:在 380 m 分段对溜井绕道进行混凝土 充填。 # 提前在 380 m 分段 6 穿脉对 K604 溜井绕道进 行混凝土充填,充填完成后,按照中深孔设计要求, 在 370 m 分段施工倾斜排中深孔。 预计混凝土充填 图 4ꢀ 中深孔平面布置 3 量 90. 49 m ,预计工程费用 60 628. 3 元。 图 5ꢀ 第 37、37′排中深孔布置 ꢀ ꢀ 方案优点:相对工程费用投入较低;中深孔施工 石贫化高。 工程费用较高。 较容易。 综合考虑,为尽快完成过穿中深孔施工,减少对 生产组织的影响,并考虑到人员、设备的安全,确定 采用方案一施工。 方案缺点:人员进入 380 m 分段,在相对破碎的 地带作业,安全得不到保证,且交叉作业影响严重; 设备材料搬运困难,劳动强度大;施工困难,施工工 期长。 混凝土充填接顶较困难,只能靠混凝土输送 泵。 爆破后充填混凝土混入矿石,无法剔除,导致矿 3. 2ꢀ 预计工程量 3. 2. 1ꢀ 措施联道预计工程量 措施联道预计工程量见表 1。 7 7 总第 597 期 现代矿业 2019 年 1 月第 1 期 表 1ꢀ 措施联道预计工程量 溜井绕道时,为防止埋孔,相邻炮孔须一次性起爆, 随后后排一次性起爆。 规格 长度 断面 2 工程量 名称 3 / m / m / m / m 5 ꢀ 结ꢀ 论 ( 措施联道 圆角 4. 8×3. 8 14. 2 16. 61 1. 8 235. 862 3. 96 1)采用在 370 m 分段施工措施联道及 380 m 分段局部施工中孔处理方式,经过精心组织实施, 70 m 分段成功通过中深孔爆破,实现了 380 m 分 ϕ3 合计 239. 822 3 3 . 2. 2ꢀ 中深孔工程量 段 K604 溜井矿仓、穿脉、放矿硐室和安全绕道的正 常爆破,回采工作顺序过渡,实现了 370 m 分段的正 常回采。 中深 孔 ( 102 mm) 合 计 3 898. 6 m, 中 深 孔 90 mm)合计 386. 0 m。 ( 4 ꢀ 技术要求 ( 2)在选取处理方式时,应根据实际情况及施 ( 1)在掘进措施联道时,巷道要求光面爆破,确 保巷道成形,施工中严格控制好巷道的方位。 2) 中深孔凿岩过程中,Sandvik DL421-15C 凿 工条件,选取安全可靠、施工方便、最优经济、处理时 间短的方式。 ( ( 3)采用无底柱崩落法有轨运输布置,回采运 岩台车为三机芯凿岩,中间机芯高 2. 1 m,两边凿岩 输分段矿石时,采用以上处理方式,完全可以解决放 矿硐石及绕道对施工中深孔的影响,实现采矿生产 安全、有序正常进行。 机芯 高 为 1. 94 m, 两 边 的 机 芯 距 中 间 机 芯 均 # # # 为 0. 6 m,机芯从南往北标号为 1 、2 、3 ;90 机凿岩 为单机芯凿岩,机芯高 2. 0 m。 ( 4)采用的 2 种处理方式,在大红山铁矿取得 ( 3)在中深孔施工过程中,须严格按照中深孔 设计的机高、方位、倾角、孔深进行施工。 4)中深孔施工时有不能按设计施工或参数模 了较好的效果,也给同类矿山解决类似问题提供了 较好的经验,具有较高的科技价值和推广意义。 ( 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 糊不清等情况时,由施工人员和设计人员进行协商 解决,不允许施工作业人员擅自修改,若需修改的, 必需通过技术人员确认。 修改补打的孔需有施工人 员签字,废孔要求对孔口进行堵塞。 [ [ 1]ꢀ 于润沧. 采矿工程师手册[M]. 北京:冶金工业出版社,2009. 2]ꢀ 昆明有色冶金设计研究院. 玉溪大红山矿业有限公司 400 万 t 一期 05 初步设计[R]. 昆明:昆明有色冶金设计研究院,2005. 3]ꢀ 昆明有色冶金设计研究院. 玉溪矿业公司大红山铁矿 400 万 t 二期初设 [R]. 昆明:昆明有色冶金设计研究院,2012. 4]ꢀ 刘仁刚,王ꢀ 健,徐ꢀ 刚. 高分段大间距无底柱分段崩落法在 大红山铁矿的应用[J]. 现代矿业,2009(8):84-86. 5]ꢀ 余南中. 大红山矿区的设计与实践[ M]. 北京:冶金工业出版 社,2017. [ [ [ [ ( 5)在中深孔施工时,管理人员必须加强对中 深孔施工质量的管理,以保证中深孔的合格率。 6)中深孔的验收,机芯合格率 100% ,若机芯 ( 不合格则整排孔不予验收,无现场施工卡片不予验 收;中深孔倾角误差不得超过±2°,孔深误差不得超 过±0. 5 m,排距误差不得超过±0. 2 m。 6]ꢀ 昆明有色冶金设计研究院,易门矿务局. 大红山铜矿采矿方法 试验采区稳定性研究:岩石物理力学性质试验[R]. 昆明:昆 明研究设计院,2001. ( 7)中深孔钻凿过程中,作业人员要经常观察 设备是否因振动而偏移,若偏移则应该立即停止施 工,校正后方可继续施工。 [7]ꢀ 昆明理工大学. 玉溪矿业公司大红山铁矿力学性质的研究报 告[R]. 昆明:昆明理工大学,2008. [ 8]ꢀ 玉溪大红山矿业有限公司. 溪大红山矿业有限公司采矿凿岩 生产技术管理标准[ M]. 玉溪:玉溪大红山矿业有限公司, ( 8)为确保 380 m 分段穿脉装药的安全,370 m 分段穿脉对应范围必须停止爆破,待爆破 380 m 分 段穿脉后方可恢复 370 m 分段穿脉进路爆破。 2 007. [ 9]ꢀ 昆明钢铁集团有限责任公司,中南大学,昆明有色冶金设计研 究院. 大红山铁矿深井高温缓倾斜厚大矿体采矿综合技术研 究总结报告[R]. 昆明:昆明有色冶金设计研究院,2007. ( 9)380 m 分段穿脉内溜井必须放空,溜井井筒 及矿仓为自由面爆破。 10)在过370 m 分 段 穿 脉 及380 m 分 段 穿 脉 ( 收稿日期 2018-09-02ꢀ 责任编辑ꢀ 徐志宏) ( 7 8
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