浅谈固体钾盐矿连采机开采施工技术应用

浅谈固体钾盐矿连采机开采施工技术应用

马景迅张鹏

中煤第七十一工程处有限责任公司安徽宿州234000

摘要：根据测算中国农业钾肥基础需求量约400万——500万吨氧化钾(折640万～800万吨KC1)，我国总的实际需要量在700万～970万吨(KC1)，我国总产量在500万吨(KC1)左右，尚有200万～470万吨缺口，为保证农业和工业的可持续发展，我国钾盐需求量的30％～50％需长期进口，我国钾盐的长期供应战略应坚持“国内、国际并举”的方针。而老挝钾盐矿的机械化开采，具有重要的示范意义，是破解我国钾肥资源短缺瓶颈的有益探索，对老挝其它钾盐矿的开采有着重要的引领作用。

关键词：固体钾盐矿床；连采机；采矿；技术

老挝开元钾盐矿项目为地下井工法固体矿床，矿层赋存连续，矿体较厚；钾石岩的腐蚀性对机械化开采的管理、设备维护要求高；连采机的开采方式与传统的开采工艺在巷道布置、开拓方式、系统管理等方面有明显差异。中煤第七十一处有限责任公司承接的老挝开元钾盐矿项目以来，以精细化管理、科学的组织、丰富的施工技术人才储备及多年来丰富的地下矿山施工经验，综合采用了“固体钾盐矿连采机开采技术”，在钾盐矿开采方面取得了显著成效，连续多个月产量超过25万吨，在老挝当地的几家钾盐开采企业中脱颖而出。

1项目实施经过及现状

老挝开元矿业氯化钾项目位于老挝人民民主共和国甘蒙省他曲县兰姆拉村境内，分为一期和二期两个开采阶段。一期矿井设计生产能力为50万吨氯化钾/年，分为首采一和首采二两个主采盘区，2013年10月，由于我们前期施工、管理标准化规范化较高，业主决定由我们全面接管一期工程。

接手一期工程后，我们展现出了高度的专业化施工队伍的水平，4个月时间就顺利完成了一期剩余收尾工程，2014年完成采矿149万吨，成熟掌握了进口和国产连采机械施工工艺，并培养打造出7支优秀的连采队伍。2015年项目部不断优化管理组织模式，摸索钾盐矿开采技术和工艺，全年完成采矿量249万吨，超出年初合同计划的220万吨任务。目前井下现有7个施工队（4个连采队，3个掘进队）。

2固体钾盐矿连采机施工特点

2.1采用进路充填采矿法。采区采用连采机进行采矿，采场为双翼90°前进式采矿，单侧矿房长度120m，采用“采八留十”方式（采场宽度8m），采场高度9m，分两次掘进，即先掘进上部4.5m高矿房，再进行下部矿房开采；

2.2采取工作面打水平超前钻孔、探顶雷达，探明矿层实际储量、倾角，以利于更精确布置采场；应用探顶雷达探明采场顶板岩性及厚度，及时调整顶板支护参数，确保顶板稳定。克服了钾盐矿因特殊的形成原因造成的矿层赋存不连续、变化大以及前期地质勘探不足的问题；

2.3合理选择矿房布置方式，矿房采取双翼90°布置，单侧矿房长度120m，采场宽度8m，相邻矿房间留设10m宽矿柱，有效避免了相邻矿房受到采动影响；

2.4地面建设充填站，在尾矿中添加凝固剂高压膏体，充填体通过管道进入采场进行充填；

2.5加强机械设备检修，制定专项设备管理办法，降低了机械设备的故障率，延长了使用年限，克服石盐地层对机械设备腐蚀的影响。

3原理分析

3.1采区采用12HM36-JM6860连采机进行采矿，先自行掘进准备工作面，再进行前进式回采。由于12HM36-JM6860连采机最大切割高度为4.6m，当矿体的厚度大于连采机的最大切割高度，分层自上而下进行切割开采，采场落矿、装载、运输等工序，采用连续采矿机、梭车、破碎机、可伸缩胶带机依次完成，然后转入到盘区胶带、采区胶带到井下储矿仓，再由竖井箕斗提升出地面。

3.2采区巷道开拓前布置三个水平钻孔，单个水平钻孔长50m，超前探测矿层的倾角及走向，以利于更精确布置采场；采用探顶雷达（型号：拉脱维亚zond-12e）探测顶板，根据顶板介质反射波长，探明顶板稳定岩层厚度，及时改变顶板支护参数，确保采区顶板稳定。克服了钾盐矿因特殊的形成原因造成的矿层赋存不连续、变化大以及前期地质勘探不足的问题影响钾盐矿的采矿；

3.3矿房采取双翼90°布置，单侧矿房长度120m，采场宽度8m，相邻矿房间留设10m宽矿柱，为减小采区顶板暴露面积，两个的矿房平行交错布置，每延一次皮带可开采4个矿房，每个矿房分两次采完，第一次采掘，二次拉底，采高均为4.5m，最终采空区断面高达到9m，所有矿房均为矩形断面。

3.4地面设充填站，在尾矿中添加凝固剂高压膏体，充填体通过管道进入采场进行充填，充填后控制了矿房的稳定，避免地面下沉造成原有地貌的改变，满足环保要求。

3.5钾盐矿的开采过程中设备的腐蚀比较严重，加强机械设备检修，制定专项设备管理办法，降低了机械设备的故障率，延长了设备使用年限。

机械化配套方案

固体钾盐矿连采机开采工法工艺流程（附图一）

4经济效益及社会效益

针对钾盐矿矿层赋存特点及矿层本身的特性，采用进路充填采矿法，选择12HM36-JM6860连采机、10SC32-48C梭车、PZL460/150型履带式装载破碎机、ZL50型铲车、DTL100/602×90大功率输送机及立井15t箕斗提升机械化设备配套；EBZ-260型综掘机掘进，进行后续巷道的开拓。经过老挝开元钾盐矿一盘区1-3胶带巷西采区、二盘区2号胶带巷西采区、一盘区1-4号胶带巷东采区的实践应用，目前该采矿方法已经在该矿全面投入使用，收到了很好的经济效益和社会效益。

5总结

老挝开元项目部已经形成了一整套适应钾盐矿开采、管理的各项管理制度，并在不断完善，下一步我们还将着手编制老挝国家的钾盐矿开采施工规范。2018年又先后两次刷新采矿纪录，最高月产量达31万吨，甲方多次发来贺信，我们创造的成功经验在2015年度和2016年度世界钾盐大会上受到推崇，引来国内外同行和中科院院士曾绵平关注的目光。