石膏的矿山开采.doc

石膏的矿山开采

中国石膏矿床规模大、质量好的多为沉积型。1996年全国石膏总产量达2 800万ｔ。开采的矿山分布在20个省（区）有500多个，但年产10万ｔ以上的大中型矿山仅30多个，其中年产50万ｔ的有6个：应城石膏矿、邵东石膏矿、邳州石膏矿、平邑石膏矿、华鲁石膏集团（苍山）、太原石膏矿。年产40万ｔ的有南京石膏矿。我国石膏开采的大致情况：一是储量丰富，但资源分布不均匀，东北三省、浙江、福建、河南、海南等省缺石膏，供销的运输问题一直是影响许多地区石膏行业发展的难点；二是贫矿多、富矿少，雪花石膏和普通石膏多、纤维石膏少，这在一定程度上影响建筑石膏制品工业的发展；三是开采的技术装备水平，虽然大中型矿山与国内其他矿产的开采水平相差不多，但众多小型矿山比较落后；四是矿物的特性对开采的影响，纤维石膏质软易磨损，开采装运时应尽量不使其变成粉矿而损耗，避免捣运、避免用耙矿设备、避免采用漏斗放矿。雪花石膏也有易磨损问题，如太原石膏矿，回采工作面曾用电耙运搬矿石。由于矿石软，因此常变成很细的尘埃，迷漫于工作面。洒水后，又由于矿石中含泥质，因此使工作面泥泞不堪，后改用了装运机。雪花石膏价廉，比纤维石膏稍硬，在磨损方面，没有纤维石膏要求高。雪花石膏和普通石膏的开采可用无轨开采，采用房柱法和全面法采矿，如太原石膏矿、灵石石膏矿；纤维石膏一直用长壁选别充填采矿法，如应城石膏矿和荆门石膏矿等，开采的特殊性强。雪花石膏、普通石膏属廉价矿石，纤维石膏价约3倍于雪花石膏，价格较贵，这也影响采矿方法的选择。

（一） 开采方法及开采规模的划分

　　中国石膏矿的开采方法，有露天开采法和地下开采法，但主要是地下开采法。露天开采的矿山有宁夏甘塘石膏矿、甘肃景泰石膏矿、青海西宁石膏矿、四川大为石膏矿等，规模都不大。下面仅阐述地下开采，开采规模划分见表4.18.8。

表 4.18.8石膏矿开采规模划分表（万ｔ／ａ）

（二） 开 拓 运 输

　　石膏矿的井下开拓运输方法各矿山根据具体情况确定，应城石膏矿四分矿、平邑石膏矿、邵东石膏矿等采用竖井开拓；应城石膏矿三分矿、通化石膏矿等采用斜井开拓；南京石膏矿等采用竖井、斜井联合开拓；太原石膏矿、灵石石膏矿等采用平硐开拓。
　　灵石石膏矿曾用过平硐溜井开拓，但不成功。由于雪花石膏和普通石膏在大溜井放矿过程中易粉尘化，且夹有泥质，因此在水的作用下常造成溜井的堵塞事故，生产不正常；无水时漏斗放矿又尘埃迷漫，一般通风措施也难以解决，技术经济效果不佳。
　　太原石膏矿采用平硐无轨开拓，全无轨化开采比较成功。无轨开拓又称斜坡道开拓，在国外很盛行，平硐无轨开拓是其特例。采用无轨设备出矿，全无轨化开采，太原石膏矿是中国矿业界第二个实例，既典型又具有先进性。该矿采用无轨化开采的有利条件是： ① 矿体埋藏高于地面，为缓倾斜层状倾角一般为5°～10°，适合平硐开拓和汽车在矿体内分层开采时的运输。 ② 一般盘区巷道和采准切割巷道基本上都建于矿体内，虽然采用汽车运输，巷道断面大，但基建时回收矿石量也大，使巷道的基建费用下降。 ③ 雪花石膏、普通石膏及其围岩稳固性较好。采空区高达10ｍ，矿房跨度12～15ｍ，经久不垮，允许采用大型无轨设备；巷道断面虽大（平均断面面积达14m2），但实际统计支护率仅8％，巷道支护率小是该矿采用无轨开采成功的主要原因之一。 ④ 采用无轨开采，可边基建边生产，可局部投产、简易投产，见效快。 ⑤ 生产规模不大，坑内运输车辆不多，通风问题比较好解决。由于采用了无轨化开采，该矿玉泉矿区规模年产40万ｔ，于1993年竣工，总投资仅1 750万元，每吨矿石的单位投资仅43.75元，而这一时期同样规模的矿山都在100元以上。尽管还有不完善之处，但这种开拓方法是适用于这类石膏矿床的。

（三） 开 采 工 艺

　　石膏矿的开采工艺分为两类：一是纤维石膏矿的开采；二是雪花石膏、普通石膏矿和硬石膏矿的开采。这两类石膏矿由于矿石及围岩物理力学性质差异，开采工艺差异甚大。
　　纤维石膏的硬度小，其岩石坚固性系数：平行纤维时ｆ＝1.2，垂直纤维时ｆ＝1.5，且性脆，容易变成粉矿而损耗。由于矿石价格较高，国内的主要纤维石膏矿多采用长壁选别充填采矿法。选别落矿开采炮眼不得布置在纤维石膏带上，割岩机不能在纤维石膏带中掏槽，落矿后在工作面人工选别，将矸石充填在采空区，矿石装入矿车。图4.18.5为应城石膏矿采用的沿倾向推进的长壁选别充填采矿法。在6个小区内轮流进行割岩机掏槽、打眼爆破、充填、装矿、运输等工序，工作面工人的工效为1.08ｔ／（工·班）。矿块生产能力为150～220ｔ／ｄ。

图 4.18.5应城石膏矿长壁选别充填采矿法
１．提升机房；２．主要运输巷道；３．上山提升机道；４．小绞车道；５．区段运输巷道；６．充填区；７．切割巷道；８．通风巷道；９．风门
应城石膏矿长壁选别充填采矿法

　　雪花石膏矿、普通石膏矿和硬石膏矿开采工艺类似。以太原石膏矿为例，矿石及围岩都致密稳固，矿石的坚固性系数ｆ＝3，有的采空区暴露面积达1 500m2也经久不垮。多层状矿体，总厚达4～13m，采用房柱法（一般房宽8～12ｍ）和全面法采矿。石膏矿凿岩工作容易，一个班出矿的矿量只需2h的凿岩时间，但炸药消耗量大，一般为0.34kg/ｔ。采空区要采用强制放顶。南京石膏矿和定远石膏矿都采用房柱法，但结合矿体的产状等又各有一些特点。通化石膏矿采用全面法。
　　无轨开采对通风问题要求较高。为控制坑内有害气体的浓度，多采用综合措施：柴油设备尾气要净化；加强通风来稀释；控制产量或产量大时要求增加出矿班次，增加出矿时间；柴油前装机等不能进坑，因为它始终处于怠速运转状态，排出有害气体浓度大。冶金工业部矿山安全规程中要求坑内柴油设备单位功率的需风量指标为4m3／（kW·min）。但国内的柴油自卸汽车的发动机都是直喷式，按美国标准还需增加风量。太原石膏矿通风坑口采用了二台4-72-11NO20B离心式通风机并联抽出运行以增加风量。

（四） 常用技术装备

　　石膏矿地下开采的技术装备主要是提升、运输、压气、通风、排水和采矿场的装矿设备、凿岩设备等。
　　提升设备举例见表4.18.9。
　　大中型矿山压气设备多用排气量为40m3／min和20m3／min空压机，排气压力0.8MPa，功率前者250kW，后者130kW。
　　石膏矿床排水量较大，排水设备通常用排水管直径为Φ159～Φ299mm，二趟管，一趟工作，一趟备用。通常选用国产D型泵。

表 4.18.9提升设备举例表

　　通风设备多用4-72型离心式风机，大中型矿山通风机功率约为155～320kW。
　　有轨运输的运输设备，轨距都是600mm，电机车用7t和10t架线式；无轨运输采用10t坑内用自卸汽车，也有用8.8kW和11kW拖拉机出矿，用拖拉机出矿是不合通风要求的。
　　雪花石膏矿、普通石膏及硬石膏矿其装矿设备多用轮胎式电动装载机、2m3铲斗或较小铲斗的电动铲运机，为避免井下空气的污染不采用柴油设备；由于纤维石膏价值高及其物理力学特性，应城石膏矿回采工作面仍采用人工装矿。
　　凿岩设备多为轻型凿岩机和电钻等。