岳明，史海明，康巍

（金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司，北京100089）

分段鑿巖階段出礦嗣后充填法在黃崗鐵礦的應(yīng)用

岳明，史海明，康巍

（金誠(chéng)信礦業(yè)管理股份有限公司，北京100089）

主要介紹階段充填采礦法在厚傾斜礦體中的應(yīng)用，概述采切工程布置、回采設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法在黃崗鐵礦的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，降低了綜合成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)確保了采礦作業(yè)安全，保護(hù)了地表生態(tài)環(huán)境。結(jié)果證明分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法在回采厚礦體中具有極大的優(yōu)越性。

階段充填采礦法；中深孔；厚礦體

黃崗鐵礦隸屬于內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)有限責(zé)任公司，位于內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗北約100km處，是一座新建的大型地下礦山，設(shè)計(jì)年采選礦石180萬(wàn)t。

1 地質(zhì)概況及開采技術(shù)條件

黃崗鐵礦Ⅰ礦區(qū)是一個(gè)大型層控矽卡巖型礦床［1］，礦體主要集中分布在由鉀長(zhǎng)花崗巖與安山巖及其所夾碎屑巖所形成的矽卡巖中。開采范圍內(nèi)地質(zhì)儲(chǔ)量為4 620.06萬(wàn)t，服務(wù)年限達(dá)28a，走向長(zhǎng)度1 021m，傾斜長(zhǎng)度495m，礦體賦存標(biāo)高為955～1 530m，傾角60°～70°，礦體平均厚度25m，屬于急傾斜厚礦體。礦石構(gòu)造具有多種類型，以浸染狀、致密塊狀構(gòu)造為主，礦石普氏硬度系數(shù)10～16，松散系數(shù)為1.5。一方面礦體大范圍被第四系含水砂層覆蓋，地下開采受到突然涌水和泥石流的嚴(yán)重威脅；另一方面，需要保護(hù)地表地貌，進(jìn)行水土保持，不允許地表塌落，故采用尾砂膠結(jié)充填采礦法。

2 采礦方法的選擇

隨著礦山開采水平的提高，大型無(wú)軌設(shè)備不斷發(fā)展，根據(jù)礦山實(shí)際情況，采用階段充填法進(jìn)行開采，即分段鑿巖、階段出礦、嗣后充填一二步采礦方法進(jìn)行回采。礦塊階段高度為50m，分段12.5m。回采過(guò)程中，先采用中深孔拉槽爆破形成自由面，后進(jìn)行垂直扇形中深孔爆破落礦，每次爆破3～5排，爆落礦體用無(wú)軌設(shè)備運(yùn)輸?shù)街卸瘟锞畠?nèi)。

3 階段充填采礦法

3.1 礦塊與采切工程布置

3.1.1 礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)

1）礦塊長(zhǎng)度。礦塊垂直礦體走向布置，長(zhǎng)30 m，分兩步進(jìn)行開采，一步采礦房，二步采礦柱。沿走向每120m設(shè)計(jì)一條礦石溜井和通風(fēng)天井，設(shè)計(jì)規(guī)格2m×2m。

2）礦塊寬度。礦塊寬度為礦體厚度。

3）礦塊高度。礦塊高度為50m。

4）分段高度。分段高度由鑿巖設(shè)備的穿孔能力確定［2］。如果設(shè)計(jì)分段過(guò)高，中深孔施工過(guò)程中孔的偏斜率就會(huì)增大，嚴(yán)重影響爆破效果；若設(shè)計(jì)分段過(guò)小就會(huì)額外增加工程量。綜合考慮YGZ－90型導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)的有效穿孔深度和中段高度，將分段高度定為12.5m。

3.1.2 采切工程布置

采切工程包括沿脈運(yùn)輸巷、穿脈鑿巖巷、切割巷、切割天井、出礦進(jìn)路、出礦巷和拉底巷道（見(jiàn)圖1）。

圖1 采切工程布置圖Fig.1 The layout diagram of mining and cutting engineering

1）穿脈鑿巖巷。黃崗鐵礦采用Boomer281鑿巖臺(tái)車進(jìn)行鑿巖，設(shè)計(jì)斷面為3m×3m。在設(shè)備穿孔能力滿足的情況下，應(yīng)平均設(shè)計(jì)各排中深孔長(zhǎng)度，使爆破礦石塊度更均勻。

2）切割巷與切割天井?？紤]到拉槽時(shí)夾制性比較大，為降低拉槽爆破夾制，切割巷設(shè)計(jì)斷面為3m ×3m。切割井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)為2m×2m，作為拉槽的補(bǔ)償空間。

3）沿脈運(yùn)輸巷、出礦進(jìn)路、出礦巷和拉底巷道。沿脈運(yùn)輸巷斷面設(shè)計(jì)為4.3m×4.3m，各沿脈運(yùn)輸巷通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷與斜坡道相通，可供人與設(shè)備通行。在底部結(jié)構(gòu)水平，沿脈運(yùn)輸巷沿礦體走向布置出礦進(jìn)路，通過(guò)出礦巷與拉底巷道相聯(lián)通，出礦巷設(shè)計(jì)斷面為3.8m×3.8m。

3.2 中深孔設(shè)計(jì)與鑿巖爆破參數(shù)

根據(jù)YGZ－90型導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)的性能，設(shè)計(jì)鉆孔直徑為55mm，最小抵抗線W依據(jù)鉆孔直徑d計(jì)算：堅(jiān)硬巖類W＝（20～30）d，孔底距a依據(jù)最小抵抗線W計(jì)算：a＝mW，m＝（1.0～1.5）?？紤]到采場(chǎng)兩幫具有較大的夾制性，應(yīng)當(dāng)縮小排距，擴(kuò)大孔底距，最終得出中深孔設(shè)計(jì)與鑿巖爆破參數(shù)，如表1所示。

3.3 回采工作

1）鑿巖。在切割巷及穿脈鑿巖巷中鉆鑿上向垂直扇形中深孔，鑿巖設(shè)備參數(shù)如表2所示。

2）裝藥、爆破、回采步驟。采用BQF—100型裝藥器向炮孔裝入巖石粉狀炸藥，導(dǎo)爆管雷管孔底起爆，向切割槽補(bǔ)償空間內(nèi)爆破。首先進(jìn)行拉槽爆破，然后在穿脈鑿巖巷內(nèi)進(jìn)行正排爆破，每次僅爆破3～5排，上分段必須超前下分段不少于3排，形成階梯狀臺(tái)階。

3）出礦。礦石由卡車從斜坡道運(yùn)至1 350m中段溜井或由鏟運(yùn)機(jī)直接倒入分段溜井，依靠有軌礦車卸至主提升系統(tǒng)提至地表。出礦設(shè)備參數(shù)如表2所示。

4）采場(chǎng)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由混合井和斜坡道進(jìn)入各分段穿脈鑿巖巷，沖洗工作面后由采場(chǎng)空區(qū)或回風(fēng)井送至風(fēng)井排出地表。

表1 中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 The medium－deep hole design and parameters for drilling and blasting

表2 鑿巖與出礦設(shè)備參數(shù)Table 2 The parameters of rock drilling and ore removal equipment

3.4 采空區(qū)處理

采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)充填，充填材料為全尾砂、分級(jí)尾砂、水泥及井下采出廢石［3］。一步采礦塊采用全尾砂膠結(jié)充填，平均灰砂比1∶5，料漿濃度73%；二步采礦塊充填采用分級(jí)尾砂充填或低配比的全尾砂膠結(jié)充填［4－5］。充填前應(yīng)當(dāng)做好采場(chǎng)內(nèi)的隔墻和濾水設(shè)施［6］。

4 階段充填采礦法的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用效果

階段充填采礦法在黃崗鐵礦回采期間獲得了巨大成功［7］。一方面減輕了工程量，提高了生產(chǎn)率；另一方面，充分利用井下廢石和選廠尾砂對(duì)采空區(qū)充填，降低了運(yùn)輸費(fèi)用?；夭蛇^(guò)程中礦區(qū)周圍沒(méi)有產(chǎn)生地面沉陷，保護(hù)了地表生態(tài)環(huán)境。

4.2 生產(chǎn)中需注意的問(wèn)題

1）在鑿巖臺(tái)車穿孔過(guò)程中，為了使穿孔期間的孔偏斜率降低，在對(duì)較長(zhǎng)中深孔鉆鑿時(shí)要加強(qiáng)地質(zhì)編錄工作，減少節(jié)理裂隙等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)中深孔施工的影響［8－9］。

2）礦體中節(jié)理裂隙面較為發(fā)育，存在大量弱結(jié)構(gòu)面，造成中深孔施工和裝藥與設(shè)計(jì)偏差較大，一方面是孔底偏差大，造成穿孔不均勻性增大，勢(shì)必導(dǎo)致采礦爆破局部過(guò)于粉碎，局部大塊增多。另一方面，裝藥時(shí)出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，炸藥之間產(chǎn)生的間斷距離超過(guò)其殉爆距離要求，使局部炮孔內(nèi)產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象，導(dǎo)致大塊的產(chǎn)生。

3）分段高度較高造成拉槽時(shí)兩幫具有較大的夾制性，懸頂問(wèn)題需格外注意。為了避免懸頂?shù)陌l(fā)生，可以采取以下措施進(jìn)行預(yù)防：（1）施工中深孔時(shí)先打一個(gè)90°的探眼，將上分段底板貫通，確保中深孔設(shè)計(jì)與施工的準(zhǔn)確性。（2）拉槽裝藥時(shí)必須使用導(dǎo)爆索并采用孔底起爆，裝藥前應(yīng)當(dāng)對(duì)比設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)孔。（3）由于溶洞和裂隙較多，致使有些炮孔出水現(xiàn)象嚴(yán)重，孔底炸藥長(zhǎng)時(shí)間大量接觸水，使炸藥失效，不能傳爆，大塊增多，甚至導(dǎo)致懸頂產(chǎn)生，因此對(duì)有水的炮孔要采取必要的防水措施。

4）回采期間，下分段的回采速度不能超過(guò)上分段。

5）出礦期間產(chǎn)生的大塊盡量不要在采場(chǎng)內(nèi)二次爆破，避免鑿巖巷與出礦巷頂板的穩(wěn)定性受到影響。

出礦過(guò)程中不時(shí)有大塊出現(xiàn)，導(dǎo)致出礦效率降低，出礦周期延長(zhǎng)，二次破碎費(fèi)用增加。目前項(xiàng)目部的二次爆破主要采用表面敷設(shè)藥包的方式，頻繁二次爆破會(huì)增加爆破事故發(fā)生的概率，不利于井下安全管理，因此有必要采取有效的途徑降低爆破落礦的大塊率。

5 結(jié)論

分段鑿巖、階段出礦、嗣后充填采礦法的成功證明此方法可以在同類礦山中進(jìn)行推廣應(yīng)用。在黃崗鐵礦進(jìn)行下一階段采礦任務(wù)時(shí)，可以將設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)參數(shù)逐步優(yōu)化，從而進(jìn)一步改進(jìn)此采礦方法。

［1］周振華，呂林素，馮佳睿，等.內(nèi)蒙古黃崗夕卡巖型錫鐵礦床輝鉬礦Re－Os年齡及其地質(zhì)意義［J］.巖石學(xué)報(bào)，2010，26（3）：667－679.

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Application of sublevel rock drilling and stage ore removal afterwards back－filling mining method in Huanggang Iron Mine

YUE Ming，SHI Haiming，KANG Wei
（JCHX Mining Management Co.，Ltd.，Beijing 100089，China）

This paper mainly introduces the stage filling mining method in the application of inclined thick ore body，an overview of the mining engineering arrangement，mining design and the problems should be noticed in the process of production.The application of sublevel rock drilling and stage ore removal afterwards back－filling mining method in Huanggang Iron Mine has improved the production efficiency，reduced the comprehensive cost，achieved good economic benefit，ensured the safety mining operations at the same time，and protected the surface ecological environment.The result shows that the sublevel rock drilling and stage ore removal afterwards back－filling mining method has great advantage in mining thick ore body.

stage filling mining method；medium－deep hole；thick ore body

TD853.34

Α

1671－4172（2015）02－0019－03

10.3969/j.issn.1671－4172.2015.02.005

岳明（1989－），男，助理工程師，碩士，礦業(yè)工程專業(yè)，主要從事采礦設(shè)計(jì)及技術(shù)管理工作。