岳新強(qiáng)，鄭宏觀

（1．中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410083；2．新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)，新疆 哈密市 839000；3．伊犁利源實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司， 新疆 新源縣 835800）

1 礦山開(kāi)采現(xiàn)狀

鐵木里克鐵礦于2001年投產(chǎn)，其Fe1－1號(hào)礦體采用平硐＋斜井開(kāi)拓方式進(jìn)行過(guò)開(kāi)采，采礦方法為房柱采礦法。在當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，礦山?jīng)]有進(jìn)行正規(guī)的采礦單體設(shè)計(jì)，無(wú)序開(kāi)采、采富棄貧現(xiàn)象嚴(yán)重，加之頂板圍巖不穩(wěn)固，地表以下有15～20m的黃土覆蓋，大部分礦石因頂板垮落而積壓在礦房?jī)?nèi)無(wú)法回收，致使Fe1－1礦體南段1800中段以上礦體很難采出，造成了極大的資源浪費(fèi)。

目前Fe1－1礦體（南段）1800m標(biāo)高以上布置了2個(gè)中段，分別為1800m中段和1820m中段，在1820m中段布置了5個(gè)礦房，1800m中段布置了4個(gè)礦房，礦塊長(zhǎng)50m，間柱寬10m，底柱5m，礦房在回采時(shí)留有2m左右的護(hù)頂?shù)V。2010年1月26日，新疆地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)提交了《新疆新源縣鐵木里克鐵礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》，該報(bào)告共探求Fe1－1礦體探明儲(chǔ)量107．2164萬(wàn)t，已動(dòng)用資源儲(chǔ)量71．6925萬(wàn)t，保有儲(chǔ)量 35．5239萬(wàn)t，礦體品位TFe51．73%。對(duì)該Fe1－1礦體回采十分必要。

2 殘礦回收采礦方案的選擇

Fe1－1礦體前期為地下開(kāi)采，開(kāi)拓方式為平硐＋斜井開(kāi)拓，1820m中段為平硐開(kāi)采，1800m中段為盲斜井開(kāi)采，采礦方法為房柱法。由于圍巖穩(wěn)固性較差，后期如采用井下回收礦柱，其安全風(fēng)險(xiǎn)較大，同時(shí)，因頂板垮落，多個(gè)礦房?jī)?nèi)積壓了一定礦石也無(wú)法回收，回采率低。

若采用露天開(kāi)采，最終開(kāi)采標(biāo)高為1800m，經(jīng)露天開(kāi)采境界圈定后，其境界剝離量為77．14萬(wàn)m3（折合208．278萬(wàn)t），采出礦量為9．13萬(wàn) m3（折合38．34萬(wàn)t），境界剝采比為8．45m3／m3，已超出經(jīng)濟(jì)合理剝采比范圍（經(jīng)濟(jì)合理剝采比為5～8 m3／m3），用該指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，則該礦不適合采用露天開(kāi)采。但該礦有其特殊條件：

（1）黃土覆蓋層較厚（15～20m），黃土的剝離工作不需要爆破，可以降低開(kāi)采成本；

（2）殘留的礦石為富礦，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，資源量達(dá)35．5239萬(wàn)t，在地下開(kāi)采無(wú)法回收的情況下選擇露天開(kāi)采仍有利可圖，而且安全可靠性大于地下開(kāi)采；

（3）礦山前期已進(jìn)行了露天開(kāi)采的準(zhǔn)備工作，如對(duì)井下部分采空區(qū)進(jìn)行必要的崩落充填處理，對(duì)井下礦柱的具體位置進(jìn)行測(cè)量工作，并投影在開(kāi)采分層的平面圖上等工作，為防止開(kāi)采過(guò)程中采礦設(shè)備陷入采空區(qū)提供技術(shù)支撐。

對(duì)該礦而言，殘礦露天開(kāi)采具有可行性。2種開(kāi)采方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。從表1中可以看出，宜選用露天開(kāi)采。

表1 殘礦回收2種采礦方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 采空區(qū)分布及處理

鐵木里克鐵礦原地下開(kāi)采為平硐＋斜井開(kāi)拓，共設(shè)2個(gè)中段，中段高13m，礦體開(kāi)采厚度4～6m，護(hù)頂厚3～4m；在1820m標(biāo)高（一中段）布置了1條平硐，有5個(gè)采場(chǎng)，分別為101采場(chǎng)、102采場(chǎng)、103采場(chǎng)、104采場(chǎng)、105采場(chǎng)；在1807m標(biāo)高布置了一斜井，有4個(gè)采場(chǎng)，編號(hào)為201采場(chǎng)、202采場(chǎng)、203采場(chǎng)和204采場(chǎng)。

采空區(qū)均在露天殘采剝離前采用放頂?shù)男问匠涮?。具體方法是：先用長(zhǎng)釬桿打超前眼，確定炮眼長(zhǎng)度，梅花型布孔，孔間距為1m，排距0．5m，最小抵抗線0．5m，采用毫秒微差分段非電雷管起爆一次爆破放頂處理采空區(qū)，即將3～4m的護(hù)頂層爆破后，上覆松散體及上覆黃土層通過(guò)直徑3～4m左右的漏斗直接充填采空區(qū)，在每一采場(chǎng)靠四角和采場(chǎng)中上部布置爆破放頂部位，局部未能充填的空間則在露天剝離時(shí)用挖掘機(jī)或推土機(jī)先充填，并用推土機(jī)進(jìn)行碾壓、夯實(shí)。采空區(qū)及回填情況如圖1所示。

圖1 采空區(qū)處理示意

4 露天開(kāi)采方案

4．1 最終境界確定方法

利用勘探線剖面進(jìn)行面積比（或線段比）優(yōu)化境界，首先選擇有代表性的勘探線剖面，通過(guò)不同的開(kāi)采深度，采用合理的最終邊坡角；進(jìn)行露天采坑的圈定，在圈定范圍內(nèi)計(jì)算出需要?jiǎng)冸x的巖石在橫剖面圖上的面積和需要采出的礦石在橫剖面圖上的面積，剝離的巖石面積除以礦石的面積即得境界剝采比。境界剝采比與經(jīng)濟(jì)合理的剝采比進(jìn)行比較（境界剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比），求得露天開(kāi)采深度。

采用上述方法，確定的露天最終境界底標(biāo)高為1800m。

4．2 露天開(kāi)采境界最終邊幫參數(shù)

露天采場(chǎng)最終邊坡角選擇是否合理，關(guān)系礦山生產(chǎn)安全以及礦山投資能否獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)巖層的層面角與邊坡的關(guān)系、露天采場(chǎng)的形狀及開(kāi)采深度因素，同時(shí)參照類(lèi)似礦山的實(shí)際資料，設(shè)計(jì)按不同地段選擇了不同的最終邊坡角，見(jiàn)表2。

表2 露天開(kāi)采最終境界邊坡角

根據(jù)設(shè)計(jì)選定的裝備水平、礦巖穩(wěn)定性，確定分層臺(tái)階高度為10m，最終邊幫臺(tái)階為2個(gè)分臺(tái)階合并而成，高20m；工作臺(tái)階坡面角為75°；最終臺(tái)階坡面角為60°；安全平臺(tái)寬度為4m；清掃平臺(tái)寬度為4．5m；運(yùn)輸平臺(tái)寬度為6．5m。

5 存在的問(wèn)題及建議

由于該礦為殘礦露天開(kāi)采的礦山，原地下開(kāi)采時(shí)留有采空區(qū)，雖然已對(duì)采空區(qū)進(jìn)行了爆破充填處理，但在露天剝離至已充填的位置時(shí)，仍需要進(jìn)行夯實(shí)再處理，因此，建議將來(lái)在實(shí)際采剝過(guò)程中應(yīng)對(duì)采空區(qū)再次進(jìn)行必要的處理。對(duì)實(shí)際采剝過(guò)程提出以下措施：

（1）在采剝推進(jìn)方向由下盤(pán)向上盤(pán)推進(jìn)，推進(jìn)至采空區(qū)時(shí)，將覆蓋層填充至采空區(qū)內(nèi)；

（2）在裝運(yùn)過(guò)程中，裝載運(yùn)輸設(shè)備盡量在原來(lái)留下的礦房間柱上方作業(yè)；

（3）當(dāng)露天剝離至已經(jīng)充填的采空區(qū)時(shí)，還需進(jìn)行二次夯實(shí)處理，可采用推土機(jī)或挖掘機(jī)從采空區(qū)的邊緣開(kāi)始，由近至遠(yuǎn)進(jìn)行碾壓。

［1］ 劉玲平．大型復(fù)雜采空區(qū)處理方法的研究和應(yīng)用［J］．采礦技術(shù)，2008，8（1）：75－77．

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［3］ 陳 平，歐陽(yáng)治華，張青青．礦震對(duì)垴窖鐵礦采空區(qū)的影響模擬分析［J］．采礦技術(shù)，2011，11（3）：64－65，114．

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