大段高上向进路采矿法在白象山铁矿的应用

大段高上向进路采矿法在白象山铁矿的应用

聂新玉

中煤第七十一工程处有限责任公司安徽宿州234000

摘要：本文以白象山铁矿上向进路采矿法为依托，在白象山铁矿特殊地质水文条件的局限下，将上向进路采矿法进行优化，即一条进路分上下两层，先采上分层矿石，再采下分层矿石。上分层矿石采完后可作为下分层采矿的凿岩硐室，下分层采矿爆破孔采用下向竖向中深孔，侧向崩矿，此种上向进路采矿法优化工艺可以满足凿岩和出矿平行施工，极大的提高了采矿效率，降低采矿成本。

关键词：进路式采矿；上下分层；竖向中深孔；欲裂爆破；锚网支护

1.工程概况

白象山铁矿初步设计由中国有色工程设计研究总院承担，设计生产能力200万t/a，但生产关健工程能力均留有矿山生产规模发展到250万t/a的余地。主体采矿方法为机械化盘区上向进路采矿法。

2.矿岩稳固性

2.1主矿体基本稳定，但矿体夹石层和矿体顶底板围岩局部具有软化岩石特征，位于上下盘20m范围内存在一个近矿围岩不稳定带，是影响矿山开采的主要工程地质问题。

2.2矿体的直接顶底板围岩主要为闪长岩、角页岩，其次为砂页岩。矿体顶底板近矿围岩均不同程度地存在一个不稳定带，其厚度一般为10～20m。

2.3矿区内断裂构造较为发育，勘探共发现10条断层。可分为成矿前断层及成矿后断层。其中地下开采影响较大的有3条断层，分别为F1、F2和F3。

3、采场布置参数

当矿体水平厚度超过20～30m时，进路可垂直矿体走向布置（图3-1）；如果矿体水平厚度小于20～30m时，进路一般沿矿体走向布置（3-2）。每条进路宽度为6m，高度12m。

图3-1垂直矿体走向布置进路的上向进路采矿法

4.工艺原理

非煤矿山在矿体整体性较好，且矿层不含裂隙水的条件下采用大段高上向进路采矿法采矿。其工艺原理是：

4.1将采矿进路分成上下两个分层，上分层高度3.5m，利用boomer281凿岩台车施工水平炮孔，掘进后全断面锚网支护，为下分层凿岩出矿提供安全空间。

4.2从进路另一侧底部施工导硐，为施工下分层切割槽提供底部空间。导硐采用boomer281凿岩台车施工水平炮孔。

4.3采用SDM90TS型凿岩台车施工下分层切割槽炮孔，爆破后形成切割槽，为大爆破提供自由面。

4.4采用SDM90TS型凿岩台车施工竖向炮孔，竖向炮孔深度8.5m，采用欲裂爆破控制边帮围岩稳定。

4.5利用LH410（4m³）型铲运机和U-12型运矿车出矿，出矿效率高，在出矿的同时，可进行中深孔凿岩施工，实现了出矿与凿岩的平行施工，提高了采矿效率，实现了安全快速生产，收到了很好的经济效益和社会效益。

5.施工工艺

5.1boome281凿岩台车施工工艺

采用阿特拉斯Simber281凿岩台车凿岩，直眼圆形掏槽，光面爆破。炮掘工艺流程如下：

打眼→放炮→通风排烟→检查瞎炮处理/敲帮问顶清除浮矸→临时支护→排矸

爆破采用光面、减震弱冲爆破技术，掏槽眼为直眼掏槽，全断面炮眼直径为φ42mm，人工装药，选用岩石乳化炸药、毫秒延期导爆管雷管，全断面一次爆破。放炮器选用MFB-200型放炮器，

上分层出矸采用LH410型铲运机出矿，直接倒入溜井。

图3-2沿矿体走向布置进路的上向进路采矿法

5.2锚网支护工艺

5.2.1锚杆孔施工

锚杆孔采用MQT－130型锚杆钻机施工，孔径32mm。打眼前必须坚持敲帮问顶制度，仔细检查顶帮围岩支护情况，确认安全后,方可开始工作，打锚杆眼前首先按照中、腰线严格检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时必须进行处理；然后按照锚杆布置要求施工。锚杆眼的位置要准确，锚杆眼位误差分别不得超过100mm、±150mm，锚杆眼向误差不得大于15°。锚杆眼深度应与锚杆长度相匹配，打眼时应在钎子上做好标志，严格按锚杆长度打眼（预留出锚杆的外露长度），锚杆眼打好后，应将眼内的岩渣、积水清理干净。打眼的顺序，应按由中间正顶向两边的顺序依次进行。

5.2.2锚杆安装

1、安装前，应将眼内的积水、岩粉用压风吹扫干净。吹扫时，操作人员应站在孔口一侧，眼孔方向不得有人，打眼深度为1700mm（锚杆长1800mm）。

2、把2卷树脂锚固剂送入眼底，把锚杆插入锚杆眼内，使锚杆顶住树脂锚固剂，外端头套上螺帽，用带有专用套筒的风动钻机卡住螺帽，开动钻机，使钻机带动杆体旋转将锚杆旋入树脂锚固剂，对锚固剂进行搅拌，直到锚杆达到设计深度，方可撤去钻机。边推进边搅拌，严禁用机具直接将锚杆顶入眼底。

3、搅拌旋转17-20s后，卸下螺帽，挂好网，上好托盘，拧上螺帽，10-15s之后，拧紧螺帽给锚杆施加一定预紧力，拧紧力距不小于150N•m。

4、锚杆露出螺帽长度不大于50mm，不小于20mm。

5.2.3锚杆施工质量与要求：

1、锚杆的锚固力必须符合设计要求，锚杆锚固力不小于设计锚杆间排距不能超过设计±50mm。

2、每班打眼爆破前，对迎头10m范围内的锚杆重新进行检查、紧固，确认安全后方可施工，当班施工的锚杆当班必须进行二次紧固，检查锚杆、锚索的安装是否符合设计要求，凡是不符合设计要求的必须重新补打，然后将所有喷浆支护段的锚杆、锚索重新紧固，破网重新连接，每次喷浆施工前必须由当班安监员对所施工范围内的锚网支护进行检查，确认合格后方可进行喷浆支护。

6.材料与设备

6.1压风

风源来自地面压风机房，自风井井井筒经-390m水平马头门接入迎头，分别用ф159mm铁管和ф50mm及ф25mm胶管接至迎头。地面风压为6MPa，迎头风压最小为3.5MPa。

6.2供电。

电源来自-390m临时水平变电所，供电方式为集中供电，经DW80-350开关橡胶电缆接至DW80-200开关，再用不同平方电缆，经过综合保护开关，供迎头机械设备用。

6.3供水

沿风井井壁附设一趟Φ108×（4-6）mm供水管一趟，管路沿井壁采用树脂锚杆固定，每6m设一副管卡，每80m设支管座一处，井底、井口设托管梁，该管路在井底设自动减压装置来满足掘进工作面的用水量。支管路采用Φ50×3.5mm钢管。

6.4通风

主扇风机安装在-390m中段石门巷道中。进路采矿属独头掘进，选用FBDNo7.1（2x30kW）局扇进行辅助通风,；主风筒采用Ф1000mm，各进路风筒采用Ф800mm。

6.5排水

矿山排水系统已经建成（共5台MD500型大泵），各工作面涌水（含充填泄水）自流进入运输巷道水沟，汇入矿山整体排水系统，由设在副井附近的水泵房经排水设备排至地表。

7.结论

从2015年以来，白象山铁矿在-390m水平5盘区、-430m水平3盘区，-390m水平6盘区采用大段高上向进路采矿法采矿，相比较单水平进路采矿工艺，大段高进路采矿法将进路分成上下两个分层，上分层高度3.5m，掘进后全断面锚网支护，为下分层凿岩出矿提供安全空间。下分层高度8.5m，采用竖向孔凿岩台车施工竖向孔，铲运机在下分层底部出矿，实现了凿岩、出矿平行施工，提高了出矿效率，实现了安全快速生产，经过成本核算，采矿成本比之前单水平进路采矿施工降低了在不同盘区降低了4.68~5.20元/吨不等，收到了很好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]王运敏.现代采矿手册.北京：冶金工业出版社，2012

[2]王旭光.钻爆破手册北京：冶金工业出版社，2010