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发布时间：2020-12-05 15:43所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
摘要：红透山矿业公司铜锌矿所采用的采矿方法为上向水平分层充填法，在实际生产过程中存在一定的问题，制约采矿效率的提高，针对其存在的问题，为提高采场循环速度和生产效率，同时也为后续便于发展盘区机械化安全高效采矿方法创造条件。提出并进行了台阶式
摘要：红透山矿业公司铜锌矿所采用的采矿方法为上向水平分层充填法，在实际生产过程中存在一定的问题，制约采矿效率的提高，针对其存在的问题，为提高采场循环速度和生产效率，同时也为后续便于发展盘区机械化安全高效采矿方法创造条件。提出并进行了台阶式顶板上向水平分层充填法的试验研究，该方法最大程度地减少采准工程量，最大限度地提高回收率，并针对盘区机械化采场暴露面大、应力集中和顶板节理裂隙发育等不利安全因素影响，采用长锚索预控顶支护技术措施，有效地控制了采场顶板冒落现象，解决了采场顶板暴露面积过大带来的开采安全问题。
关键词：台阶式顶板上向水平分层充填法;盘区机械化回采;长锚索支护;安全高效采矿方法
1引言
红透山铜锌矿是1958年建成投产的中小型有色金属矿山，年产矿石量为63万t。应用最为普遍的采矿方法为上向水平分层尾砂充填法，该方法根据出矿设备的不同，分为铲运机车出矿上向水平分层尾砂充填采矿方法和电耙子出矿上向水平分层尾砂充填采矿方法。不论是铲运机出矿还是电耙子出矿的上向水平分层尾砂充填法，都是将矿块分为矿房和矿柱两部分，第一步回采矿房，第二步回收矿柱。
每分层采矿结束后，采用尾砂进行充填胶结0.5m后地面作为下分层采矿的工作平台。在采场充填期间没有矿量产生，因此对生产来说，处于被动状态。同时，由于多年的开采，目前铜锌矿采矿作业面广、地点多，上下采场相互影响、相互制约，并且占线长、工艺环复杂、设备效率低且老化严重等问题凸显。生产效率一直处于低水平状态，为提高生产作业能力，降低生产工序成本及人工成本，提高效率，对该矿山的采矿方法、充填工艺进行研究分析，并提出相应的改革措施建议。
2采矿方法存在的弊端
铜锌矿现在使用的采矿方法是沿革20世纪70年的工艺。目前沿用的采矿方法为：上向水平分层尾砂充填法和分段凿岩阶段矿房嗣后充填法(小中段)。
由于厚大矿块的相继结束，两种采矿方法使用比例也悄然改变，由最初的6∶1到现在的39∶1(充填法97.5%，小中段2.5%)。充填法是一种不能连续生产的采矿方法，在充填期间需要小中段或留矿法存窿矿量来弥补。因小中段采场数量的减少(东部矿脉窄、倾角缓、分支复合频繁，不宜使用小中段法)，为了保障采矿量，不得不增加充填法数量，直至今天，小中段采矿3个，充填法采场62个。充填法采场数量的增加，有两个显著弊端，一是采矿方法自身存在的问题、不能够连续生产，战线长;二是充填工艺存在的问题由于尾砂供应量固定，增加采场充填周期，限制采场循环，采场效率低。
2.1采矿方法存在的问题
(1)被动调节产量。充填法采场不能连续采矿，随采随出，均衡供矿，无存窿矿量调节能力，仅能依靠采场数量来调节产量;(2)出矿设备效率低，限制采矿能力。电耙出矿适用于矿脉窄且规则矿体，当矿脉变化复杂时，耙矿效率明显下降，延长采场循环周期，使整体采矿效率降低;(3)采矿效率低，战线长。现采场综合采矿能力为46t/d，同时作业40余个采场，纵横延展2km，采场间相互影响、制约，致使采矿效率低。
2.2充填工艺存在的问题
(1)低浓度充填。现一直沿用20世纪70年代卧式砂仓沉沙，电耙供砂，分级尾砂充填工艺，因供砂量不稳定、不连续，导致充填料桨浓度低形成两相流充填;(2)密闭作业效率低，高强度作业。采场内的挡墙和溜井均为混凝土结构，浇筑混凝土是采用原始方式人工来完成，因此，繁重的劳动强度降低了工作效率。
(3)胶结地面质量差，增大两率指标。低浓度充填产生离析现象，降低胶结地面强度，在凿岩、出矿期间会有大量尾砂混入，降低供矿品位增大贫化率;(4)增加排水费用。矿区水文地质条件简单，裂隙水和滴水现象不常见，井下排水主要来源于充填和凿岩水，充填水占每年排水费用的2/3。
3制约采场生产能力因素
采矿过程中，采场生产能力的影响因素是多方面的，大到系统，小到一个生产环节，往往是以组合的形式出现。如生产凿岩水影响地面进而影响供矿品位、增加损失率。根据各个生产环节的调查，涉及影响生产能力的因素包括地质探矿精度、采矿设计的合理性、凿岩爆破的参数、采矿面积、无轨设备的运行与维修等方面进行的综合分析，归纳出各种因素相互影响、相互作用的关系。
关键因素是凿岩爆破效率、无轨设备故障率、出矿效率和充填四个方面。其中出矿效率即运输设备与运输距离不匹配问题在铜锌矿生产过程中越来越凸显。全矿三个重要生产中段(-827中段、-767中段和-707中段)都步入远距离运输和运输干扰阶段。以-827中段运输为例：现有运输设备为10t电机车配1.7m3矿车，每台电机车最多能带动6台矿车，每排车运输矿量约为11t左右，运输距离在1000m以内，耗时约18min，超过1500m，耗时均超40min(道路、压降等因素)，另外加上废石倒运干扰，每天出矿时间只能保证在13～15h。如果有近的采场搭配，每天能保证在400t出矿量，否则只能完成350t矿量。因此，提高矿山产能除更换采场出矿设备外，还要考虑更换中段运输设备或集中中段运输加以解决。
4采矿方法优化思路
采矿方法的变革应在矿山现有设备、设施和作业工人及管理干部所掌握的技能基础上进行，新的采矿方法尽量避免设备再投入、工艺再摸索。根据铜锌矿矿体赋存状态和现有采矿方法存在的缺点，可以采用台阶式顶板上向水平分层充填法[1]。该采矿方法具有采、出、充既可同时作业，又可交叉作业特点，同时在时间上能够最大限度地提高利用率。但该方法也存在一个缺点，就是在充填支模和布置脱水笼后不能进行爆破活动，这是因为爆破时产生的冲击波会破坏溜井模板和脱水设施。但是充填改造系统完成后就不存在这方面的问题了。
5具体措施
采场整合初期拟定将相邻或相近标高采场合并成一个采区，采用高效灵活的铲运机[2]代替效率低的电耙子。全矿共有28个作业地点具备整合条件，通过整合可以形成12个采区。
5.1整合采场生产能力估算
矿山生产是由多个生产环节组成的，它包括了掘进、采矿、出矿、充填、运输、提升、通风、供水、排水、压气等等。但其中最主要的还是采矿场生产能力这个基本环节，其他环节的能力不足，也要影响到矿山生产能力的发挥，也应给予必要的重视。
采矿论文投稿期刊：《采矿与安全工程学报》(季刊)创刊于1984年，被“中国科技论文在线来源期刊”、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊收录。是由中国矿业大学和中国煤炭工业劳动保护科学技术学会联合主办的一级学术期刊。
6结语
通过上述技改和优化形成的台阶式顶板上向水平分层充填法，在完成年63万吨生产任务预计比原充填法综合成本降10%，充填成本降15%，采矿效率提高60%，贫化率降5%，损失率降0.5%，该方法将在全矿推广。
参考文献：
[1]国绍林，宋召法，等.踏步式上向水平分层充填采矿法回采步距优化及应用[J].采矿工程，2019，40(01)：26-29.
[2]邓良，等.机械化点柱式上向水平分层充填法在大红山铜矿的应用[J].有色金属设计，2017，44(02)：10-13.
[3]周辉.深埋隧洞围岩破裂结构特征及其与岩爆的关系//新观点新学说学术沙龙文集51：岩爆机制探索[C].北京：中国科学技术出版社，2011：106-114.
作者：赵兴柱
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《上向水平分层尾砂充填法采矿技术研究》