張 沖 沈大富 邱 金(1.重慶大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院；.重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司接龍鐵礦；3.重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司)

接龍鐵礦小分段采礦方法的探索

張 沖1,2沈大富1,3邱 金2
(1.重慶大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院；2.重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司接龍鐵礦；3.重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司)

在對(duì)接龍鐵礦原有開采方法分析的基礎(chǔ)上，得出圍巖穩(wěn)定性差和礦體傾角較緩是導(dǎo)致淺孔留礦法無法正?；夭傻闹饕颉＝梃b類似地質(zhì)條件礦山的開采經(jīng)驗(yàn)，提出了采用小分段采礦法開采，對(duì)其開采參數(shù)及工藝流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。結(jié)果表明：小分段采礦法能夠滿足生產(chǎn)要求，且效率較原方法提高了80%，出礦品位得到有效提高，開采更有安全保障。

淺孔留礦法 小分段采礦法 圍巖穩(wěn)定性

接龍鐵礦位于重慶市巴南區(qū)接龍鎮(zhèn)，礦體為單斜構(gòu)造，單一層狀、似層狀產(chǎn)出，有分支離合現(xiàn)象。礦體走向近南北，長(zhǎng)5 km，傾向西，傾角為50°～70°。礦體厚0.61～5.3 m，厚度變化系數(shù)為52%，平均真厚度為1.5 m。礦石類型以菱鐵礦石為主，礦床為內(nèi)陸湖相沉積型鐵礦，平均鐵品位為36.09%，礦石資源儲(chǔ)量為3 314萬t。礦體直接頂板為砂巖和泥巖，砂巖穩(wěn)固性好，泥巖呈致密狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙不發(fā)育，為良好的隔水層，比較穩(wěn)固。礦體直接底板為煤層、炭質(zhì)頁巖和石英砂巖，煤層和炭質(zhì)頁巖穩(wěn)固性差，石英砂巖穩(wěn)固性好。

1 原采礦方法

接龍鐵礦原設(shè)計(jì)采用淺孔留礦法，初步設(shè)計(jì)礦石生產(chǎn)能力為40萬t/a，采用平硐與盲豎井聯(lián)合開拓，分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)。礦塊沿走向布置，內(nèi)設(shè)2個(gè)采場(chǎng)。礦塊長(zhǎng)100 m，采場(chǎng)長(zhǎng)50 m，兩采場(chǎng)之間留6 m寬的礦石間柱，采場(chǎng)凈長(zhǎng)度為44 m，寬度為礦體厚度，實(shí)際高47 m，斜長(zhǎng)為54 m，頂柱高3 m。

人行、通風(fēng)天井布置在礦房的間柱內(nèi)，每隔6 m掘人行聯(lián)絡(luò)巷通向采場(chǎng)。因礦體底板有煤層，將電耙巷道布置在上盤圍巖內(nèi)，放礦口的間距為5 m，斗穿長(zhǎng)1.5 m左右。每個(gè)采場(chǎng)布置一條放礦溜井，溜井位于采場(chǎng)的端部。每個(gè)礦塊布置一條人行井，便于作業(yè)工人出入電耙巷道。原采礦方法見圖1。

2 存在問題

前期對(duì)淺孔留礦法進(jìn)行了試驗(yàn)，礦塊回采相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

經(jīng)過對(duì)礦塊回采數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)礦山圍巖狀況和礦體傾角兩方面的因素對(duì)回采工藝影響較大。圍巖穩(wěn)定性差，礦體傾角較緩時(shí)會(huì)因頂板垮塌導(dǎo)致無法繼續(xù)回采，同時(shí)頂板垮塌的大塊堵塞斗穿導(dǎo)致無法放礦，以至于無法打通整個(gè)回采工藝。

2.1 圍巖穩(wěn)定性

礦體底板為含煤含鐵碎屑巖，主要巖性為灰白色中-厚層細(xì)-中粒石英砂巖，頂板圍巖一般為灰-深灰色泥巖為主的砂泥巖互層，以北則多為泥巖類，與礦體之間界面均較明顯，圍巖穩(wěn)定性差。根據(jù)目前回采統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分析，采場(chǎng)頂板暴露高度超過8 m就會(huì)出現(xiàn)垮塌，導(dǎo)致回采作業(yè)無法正常進(jìn)行，且大塊堵塞斗穿無法放礦。頂板以泥巖、頁巖為主，巖石堅(jiān)固性系數(shù)低，自穩(wěn)性差。暴露時(shí)間長(zhǎng)，易風(fēng)化，最終出現(xiàn)垮塌，對(duì)作業(yè)人員的安全造成威脅；礦層底板以煤線及含煤泥巖、頁巖為主，在回采過程中易混入鐵礦石中，造成貧化。

2.2 礦體傾角

經(jīng)對(duì)揭露礦體傾角實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，礦體平均傾角為54°。薄礦體使用淺孔留礦法時(shí)，傾角以大于60°為宜，如果礦體傾角小，采礦至一定高度后，放礦比較困難，殘留在底板的礦石也無法進(jìn)行回收，并且增大了平場(chǎng)工作量，降低了生產(chǎn)效率。

3 采礦方法優(yōu)化

借鑒國(guó)內(nèi)類似地質(zhì)條件礦床開采的成功經(jīng)驗(yàn)[1-2]，結(jié)合自身實(shí)際情況，優(yōu)化采礦方法，針對(duì)傾角較緩和圍巖穩(wěn)定性差的礦體采用小分段采礦方法。

圖1 淺孔留礦法(單位：m)

表1 試采情況統(tǒng)計(jì)

3.1 參數(shù)優(yōu)化

本次試驗(yàn)仍沿用原來的礦塊尺寸，即礦塊沿礦體走向布置，長(zhǎng)100 m(內(nèi)分2個(gè)采場(chǎng)，每個(gè)采場(chǎng)50 m)，高70 m，采寬為礦體厚度。留設(shè)的頂柱由原來的13 m調(diào)整為10 m，存在老巷道地段底柱預(yù)留10 m，完整地段底柱預(yù)留2～3 m，間柱為6 m。拉底巷道將礦塊沿垂直方向分割為小分段，小分段高8 m，分段內(nèi)留設(shè)2 m水平礦柱，視頂板情況進(jìn)行回收，采高為6 m。小分段采礦方法見圖2。

3.2 采準(zhǔn)工作

首先將現(xiàn)有的天井分割成出礦和人行間，人行間內(nèi)設(shè)安全臺(tái)棚。然后在最上面的聯(lián)絡(luò)巷道安裝一臺(tái)2JPB-15電耙，用于切割拉底和出礦。由于南翼3#礦房分別在+300，+310 m標(biāo)高已形成沿脈拉底巷道，根據(jù)分段高度和頂?shù)字牧粼O(shè)情況，該礦房還需要進(jìn)行5條拉底巷道的切割，由上而下依次進(jìn)行，礦塊最上面2條拉底巷道形成后，剩下的拉底巷道可以與最上面2個(gè)小分段的回采同步進(jìn)行?；夭汕?，還需要在礦塊中央切割一條天井，作為回采時(shí)的自由面。

圖2 小分段采礦方法(單位：m)

3.3 回采工藝

小分段采礦方法的回采工作包括鑿巖、爆破、通風(fēng)、電耙出礦、撬毛平場(chǎng)?；夭身樞?yàn)樽陨戏侄蜗蛳路侄我来伍_采，分段內(nèi)回采順序則為垂直方向由下向上推進(jìn)，水平方向由中間向兩邊后退式開采。根據(jù)回采進(jìn)度，上下分段可以錯(cuò)開回采，錯(cuò)開的距離一般為0.5～1個(gè)步距。

3.3.1 鑿巖爆破

采用YT28進(jìn)行鑿巖，釬桿長(zhǎng)度為2～2.5 m。炮孔為斜向上，傾角為60°左右，排列形式可根據(jù)礦脈厚度和圍巖穩(wěn)固情況采用“一”字形、“之”字形、平行、交錯(cuò)等形式。爆破采用一級(jí)煤礦許用炸藥，非電導(dǎo)爆管起爆。

3.3.2 通 風(fēng)

分段內(nèi)通風(fēng)線路為+300 m主平硐→+300 m主運(yùn)輸巷→盲天井→分段拉底→爆破預(yù)留礦堆→分段拉底→回風(fēng)天井→+370 m回風(fēng)中段→回風(fēng)井→地表。

3.3.3 電耙出礦

每次爆破通風(fēng)后，使用在天井聯(lián)絡(luò)巷事先安裝好的2JPB-15電耙進(jìn)行出礦作業(yè)。礦石由電耙從拉底巷道耙至天井出礦間，經(jīng)天井漏斗入礦車，再由蓄電池電機(jī)車?yán)降V石轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)。出礦時(shí)，需留一定礦石作為上層鑿巖的平臺(tái)。

3.3.4 撬毛平場(chǎng)

為便于工人在預(yù)留礦堆上進(jìn)行鑿巖，需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的平場(chǎng)工作。另外，為保證下一循環(huán)的安全作業(yè)，要對(duì)頂板的浮石、危石進(jìn)行清撬檢查工作。

3.4 應(yīng)用效果

采用小分段采礦方法進(jìn)行試驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也達(dá)到了較好的水平，見表2。

表2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過與淺孔留礦法對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雖然小分段采礦法采切工程量較大，但生產(chǎn)能力和回采率更高，貧化率更低，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有了很大提升。小分段采礦法試驗(yàn)礦塊實(shí)際月產(chǎn)量為4 112 t，較淺孔留礦法提高了80%以上，整個(gè)礦塊能夠全部回采完，由于采場(chǎng)暴露面積縮小，每個(gè)分層高8 m，回采6 m，留2 m間柱，頂板垮落得到控制，廢石混入率下降，礦石貧化率減小，出礦品位得到保證，同時(shí)工人作業(yè)更有安全保障。

4 結(jié) 論

(1)圍巖穩(wěn)定性差和礦體傾角較緩是導(dǎo)致淺孔留礦法無法有效實(shí)施的主要原因，小分段采礦法在回采傾角45°～55°圍巖穩(wěn)定性較差的急傾斜薄礦體時(shí)具有較好的效果。

(2)8 m是小分段高度最優(yōu)參數(shù)，既保證了安全，又最大限度回收了礦石，小分段采礦法可以進(jìn)行推廣，同時(shí)仍須進(jìn)一步優(yōu)化采場(chǎng)參數(shù)，以達(dá)到更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

[1] 任保光.云南斗南錳礦白姑緩傾斜礦體采礦法優(yōu)化[J].中國(guó)錳業(yè)，2011，29(2)：33-35.

[2] 趙忠權(quán)，任 超，郭永斌，等.留礦法和下向分層法在云南斗南錳礦區(qū)的運(yùn)用[J].中國(guó)錳業(yè)，2013，31(4)：43-45.

2014-08-20)

張 沖(1982—)，男，工程師，碩士研究生，401344 重慶市巴南區(qū)接龍鎮(zhèn)。