陳智宏

（江西銅業(yè)集團有限公司 武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

武山銅礦是江西銅業(yè)集團有限公司下屬的井下大型銅礦山，于2016 年左右提出了“三期技改工程”的設(shè)想，以提升礦山整體規(guī)模效益。近年來受采深增加、礦體賦存狀態(tài)改變、采礦作業(yè)盤區(qū)減少等因素的影響，采礦能力受到制約。為提升采場生產(chǎn)能力、防止生產(chǎn)規(guī)模下降，并配合三期技改工程前期調(diào)研的開展，從2017 年開始，大力開展了單產(chǎn)能力攻關(guān)活動，在活動開展期間，通過對現(xiàn)有采礦方法分析，找到了施工方法及管理措施中的一些不足，有針對性地開展了一系列攻關(guān)措施，取得了一些效果。

但受現(xiàn)有采掘施工設(shè)備設(shè)施的先進性不足及對采礦作業(yè)流程分析不完全等因素的影響，采場單產(chǎn)能力提升沒有達到預(yù)期，采礦作業(yè)成本也居高不下。為更好地配合三期技改工程的設(shè)計工作，同時也為提升礦山綜合效益，有必要對現(xiàn)有采礦方法及工藝特點進行分析，找到影響單產(chǎn)能力及作業(yè)成本的根本原因，為礦山三期建成時如何有效地發(fā)揮出高效低廉效應(yīng)提出切實可行的對策。

2 礦體及圍巖地質(zhì)條件

武山銅礦分南、北兩個礦區(qū)，南礦區(qū)呈馬蹄形，全長約2500m，北礦帶為東西走向直線形，全長約1700m。礦石類型主要為含銅黃鐵礦、含銅碳酸鹽巖，次為含銅高嶺土、銅鉛鋅黃鐵礦、黃鐵礦等，礦體整體穩(wěn)定性一般。圍巖主要以砂巖及大理巖、鐵帽等為主，穩(wěn)定性較好［1］。

3 現(xiàn)狀

為確保施工安全，同時考慮到成本及作業(yè)能力的影響，武山銅礦南北礦區(qū)采取了不同的采礦方法。北礦帶采用下向進路式膠結(jié)充填采礦法（含南礦帶西部），南礦帶礦巖穩(wěn)固性較北礦帶好，同時膠結(jié)充填力不足以覆蓋南部所有采場，因此南礦帶主要采用鋼筋混凝土假底下向進路式水砂充填采礦方法［2］。但現(xiàn)有采礦方法生產(chǎn)能力還遠沒有達到設(shè)計能力，同時，受工序多的影響，作業(yè)人員多、勞動強度大、材料成本耗用大是其特點，特別是南礦帶上向水砂充填采場。

通過近兩年來單產(chǎn)能力攻關(guān)活動，主要在管理措施及作業(yè)連續(xù)性上做了些工作，平均單產(chǎn)能力約110t/d.采場，噸礦采礦成本約200 元。

4 影響因素分析

4.1 影響能力提升因素

（1）采場規(guī)模。采場規(guī)模的大小直接影響到各采場施工的布局，同時施工過程中協(xié)調(diào)能力的大小也受其影響，規(guī)模越小，越難以長時間保有充足的采礦工作面及備采工作面，采場勞動力及機械設(shè)備發(fā)揮不了應(yīng)有效率，采礦能力提升難。通過對近兩年來單產(chǎn)能力攻關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采場分層礦量在1.5萬t 以下的采場，單產(chǎn)能力普遍小于100t/d。雖單產(chǎn)能力大小與采場分層礦量大小不完全成線性關(guān)系，但按線性回歸分析，采場分層礦量越大，單產(chǎn)能力成上升趨勢。見表1、表2。

表1 2018 年膠結(jié)充填采場按分層礦量大小分單產(chǎn)能力統(tǒng)計情況

表2 2018 年水砂充填采場按分層礦量大小分單產(chǎn)能力統(tǒng)計情況

（2）輔助作業(yè)時間。在開拓及圍繞開拓工程同步布置的采準(zhǔn)工程結(jié)束后，采場施工主要涉及采場聯(lián)絡(luò)道及采礦作業(yè)。在膠結(jié)充填作業(yè)采場，通過調(diào)查及測算，采場聯(lián)絡(luò)道通常占分層開采作業(yè)時間的7%左右。而采礦作業(yè)中主要包括：鑿巖、裝藥爆破、出礦、支護、充填等工序，通過對各工序分時作業(yè)寫實，統(tǒng)計出各工序作業(yè)時間見表3。

表3 采場各工序作業(yè)時間統(tǒng)計表

從表3 可以看出，把充填及支護作為輔助作業(yè)時間，其占總采礦作業(yè)時間約50%左右，其中以充填作業(yè)時間長、影響大為主要因素。另外，在主作業(yè)時間上，鑿巖占據(jù)了大部分時間（31%），在后期提升作業(yè)效率方面，也是要主要解決的方向之一。

（3）機械化程度?，F(xiàn)我礦采礦作業(yè)過程中的鑿巖、裝藥、支護等主要工作還是以人力為主，機械化程度低。特別是支護（含砼支護及充填密閉墻施工），不但機械化水平低，而且勞動強度特別大。這也在一定程度制約了生產(chǎn)效率的提升。

4.2 影響成本控制因素

（1）當(dāng)投入一定時，成本控制最直接的影響因素是規(guī)模、及效率。生產(chǎn)規(guī)模上，我礦現(xiàn)已達到并超過設(shè)計能力，因此，在現(xiàn)有系統(tǒng)下，生產(chǎn)規(guī)模再提升潛力不大。效率方面，全員勞動生產(chǎn)率是判別效率上升與否的一項重要指標(biāo)，通過對礦近年來全員勞動生產(chǎn)率指標(biāo)的分析，效率是有所上升的，但對全員勞動生產(chǎn)率上升因素分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，其中影響最主要的因素是人員數(shù)量減少（由2017年初1700 人左右減少至現(xiàn)在1400 人左右）,生產(chǎn)作業(yè)量（采掘總量）方面變化不太大。我礦采、掘、選都大范圍地依靠設(shè)備設(shè)施，要從本質(zhì)上提升效率，在方法不變的情況下，通過提升設(shè)備利用率來實現(xiàn)無疑是最直接有效的，如采場將出礦設(shè)備由0.75m3電動鏟車改進為2m3內(nèi)燃機鏟車后,單產(chǎn)能力由每采場每天50t 提升到時現(xiàn)的110t，全員勞動生產(chǎn)率由原先的7t/人·年左右提升至現(xiàn)在的11.2t/人·年,效益可觀。因此，設(shè)備設(shè)施大型化、先進性是后期效益提升的重要關(guān)注點，有利于成本的節(jié)約。

表4 回采分條的成本消耗表

（2）采礦施工過程中成本消耗與采礦方法關(guān)系密切，以我礦膠結(jié)充填采場為例，其成本主要包含人工、機械、材料等費用，其中人工成本及機械費用受企業(yè)性質(zhì)及投入規(guī)模效應(yīng)的影響，不好比較，而材料成本與日常管理及生產(chǎn)工藝優(yōu)化關(guān)系貼近，在此僅對該成本進行分析比較，以說明成本控制的重點。設(shè)定基礎(chǔ)條件：每分層層高4m、回采分條寬4m、分條長24m、每分層平均分條數(shù)25 條，掘進及采礦施工每循環(huán)炮眼數(shù)為30 個，每循環(huán)進尺為1.8m，尾砂比重1.55t/m3，礦石平均比重3.04t/m3。以此分析采礦全過程成本消耗。表4 為分層掘進聯(lián)絡(luò)道40m、1 個回采分條的成本消耗表（不含出礦、出碴及用水、電、油成本等）。

上述成本消耗列表中，1～11 項為采礦施工成本，合計0.69 萬元，12～26 項為充填成本，合計5.28 萬元。充填材料成本消耗占總采礦作業(yè)成本的90%左右，而采礦施工過程中，坑木及炸藥占成本的81%左右，充填施工過程中水泥占成本的70%。即支護及充填水泥占了采礦作業(yè)成本的約60%左右，為成本控制的主控方向。

5 對策

5.1 提升采礦作業(yè)斷面

通過斷面的提升，有利于發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)。當(dāng)提升斷面后，同樣支護量及充填準(zhǔn)備的工作下，每分條的采礦作業(yè)量會大大增加，同時也便于鑿巖時雙機作業(yè)。當(dāng)然，斷面的提升要在確保施工安全的前提下，也就是確保頂板的穩(wěn)定性，根據(jù)江西理工大學(xué)提供的《武山銅礦大斷面開采條件下分級尾砂膠結(jié)充填試驗研究》，我礦施工斷面是可以提升為（5×4）m2［3］，通過對生產(chǎn)效率及成本比較，當(dāng)斷面提升后能產(chǎn)生以下益處。見表5。

充填用時不變是因為現(xiàn)充填作業(yè)由于上下工序間難以做到100%無縫銜接，充填工作量不飽滿，所以在充填量增加不多時，充填作業(yè)用時不會發(fā)會變化。

當(dāng)斷面適當(dāng)提升，生產(chǎn)效率及成本方面均能取得不錯的效果，但斷面不能無止境的增大，需根據(jù)頂板穩(wěn)定性研究成果予以確定，確保施工的安全、可靠。而頂板穩(wěn)定性是否可通過增加水泥的配比、堅筋的網(wǎng)度、添加粗骨料等方式提升，也需要在必要時開展相應(yīng)的技術(shù)研究予以確定。

表5 采礦作業(yè)斷面由（4×4）m2 改（5×4）m2 生產(chǎn)效率分析表

5.2 提升機械化水平

武山銅礦從建礦以來，除采礦方法略有改進外，其中變化最大的就是設(shè)備，出礦設(shè)備尤其變化大，如采場出礦鏟車、中段運輸出礦電機車及車皮，由于這些設(shè)備的改進，其特點就是設(shè)備大型化，向更大更便捷的方向發(fā)展，才促進了我礦快步達成現(xiàn)有的生產(chǎn)能力。同時機械化水平提升對提升作業(yè)效率有極大的幫助，也有助于降低勞動強度。結(jié)合武山特點，井下可推行的設(shè)備主要有：鑿巖臺車或遙控鑿巖臺車、液壓碎石臺車、混凝土噴射臺車、液壓支護、錨桿臺車、井下混凝土輸送泵及混凝土運輸車、快速拼裝支護鋼模等［4］。其效益表現(xiàn)見表6。

5.3 改進采礦方法

采礦效率及作業(yè)成本最直接也是影響最主要的因素就是采礦方法，武山銅礦現(xiàn)有采礦方法成本高、作業(yè)效率低最主要的原因上文中已作了明確的分析，即采礦工藝復(fù)雜，支護量大、充填次數(shù)頻繁導(dǎo)致輔助作業(yè)時間長，另外，支護量及充填量大也導(dǎo)致支護耗材及充填耗水泥量大，占據(jù)采礦作業(yè)成本的60%以上，成為成本高的主要因素。因此，選擇一種支護量少、充填耗水泥量小且能實現(xiàn)連續(xù)充填的采礦方法，對當(dāng)前武山銅礦提效率、降成本將會很有幫助。

結(jié)合武山銅礦地質(zhì)條件及對國內(nèi)外高效低廉采礦方法的比較分析，注意到“有底柱空場嗣后充填”［6］采礦法具有較好的安全性、經(jīng)濟性及高效性的特點，支護量少、充填體強度可以根據(jù)充填空區(qū)分段控制原則實現(xiàn)少用水泥，大空區(qū)也可以實連續(xù)充填，減少充填準(zhǔn)備時間，大大節(jié)約輔助作時間。同時，根據(jù)該礦地質(zhì)條件現(xiàn)場踏勘，發(fā)現(xiàn)該礦部分采場礦體及圍巖均較為穩(wěn)定，有利于該方法在該礦應(yīng)用。為此，建議在后期采礦施工時，可以選擇該采礦方法進行試驗，以促進采礦方法向高效、低成本的方向邁進，從根本上實現(xiàn)高效低廉效應(yīng)的目標(biāo)。

6 結(jié)束語

高效低廉的采礦生產(chǎn)目標(biāo)，可以通過設(shè)備設(shè)施大型化及自動化來實現(xiàn)，而武山銅礦現(xiàn)有采礦方法因排水、排污量大、采礦量不集中等特點，后期要真正達成設(shè)備設(shè)施大型化及自動化的難度將會非常大。而若通過一定的研究及技術(shù)改進，應(yīng)用新的、高效的采礦方法，在該礦形成“一礦多方法”共存的局勢，同樣可以達到在減少作業(yè)采場的同時采礦量集中且能力大幅提升的目標(biāo)，同時也能較好地實現(xiàn)設(shè)備的大型化，采礦綜合效益將會顯著提高。

對比武山銅礦現(xiàn)階段效率發(fā)揮難提升、成本控制難下降的各種因素，提出了武山銅礦在現(xiàn)有采礦方法下如何實現(xiàn)高效低廉效應(yīng)的具體措施，即合理地擴大采礦施工斷面，同時投入效率更高、能力更大、自適性更好的采礦機械設(shè)備，以降低勞動強度、縮短部分工序的施工作業(yè)時間、及時處理安全隱患，從而達到安全、高效、降成本的目的。