張冬冬 王 靖 鄭海峰3

（1.哈密博倫礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；3.華為金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司）

白山泉鐵礦位于新疆和甘肅交界以西，屬哈密市管轄?，F(xiàn)已形成年采鐵礦石140萬(wàn)t、年產(chǎn)鐵精粉40萬(wàn)t的生產(chǎn)能力，是西北地區(qū)鐵精粉主要生產(chǎn)和供應(yīng)基地。白山泉鐵礦二采區(qū)已開拓4個(gè)中段，最低開采標(biāo)高為1 590 m，二采區(qū)出礦集中在二中段Fe8號(hào)礦體。

隨著淺部鐵礦資源減少，礦山開采逐步向深部礦體轉(zhuǎn)移。礦山原采用潛孔留礦法，工人暴露在頂板下鑿巖爆破，在高應(yīng)力情況下開采，存在較大的安全隱患。同時(shí)，該方法還存在積壓礦石、機(jī)械化程度低、損失率、貧化率大問(wèn)題。為適應(yīng)礦山開采需要，亟需對(duì)采礦方法進(jìn)行優(yōu)化，提高礦山生產(chǎn)效率，確保礦山安全生產(chǎn)。

1 礦山概況

1.1 礦體特征

礦山二采區(qū)+1 710 m中段以下的礦體主要為Fe8號(hào)礦體，礦體走向長(zhǎng)度為304 m，最小埋深為25 m，最大埋深為258 m，為極傾斜中厚礦體。礦體呈透鏡體狀，傾向?yàn)?00°，傾角為72°，平均厚度為21 m，平均TFe品位為23.50%。

1.2 工程地質(zhì)概況

礦體上盤圍巖為綠泥陽(yáng)起石片巖，下盤圍巖以結(jié)晶灰為主，上、下盤圍巖硬度系數(shù)f=7～8，礦石硬度系數(shù)f=8～10，上下盤圍巖及礦體為中等穩(wěn)固。

1.3 原采礦方法

礦山原采用潛孔留礦法，當(dāng)?shù)V體厚度小于12 m時(shí)，礦塊沿走向布置，礦塊沿走向長(zhǎng)為40～50 m，寬度為礦體厚度，兩端設(shè)6 m間柱，底柱為5 m，頂柱為4 m；當(dāng)?shù)V體厚度大于12 m時(shí)，礦塊垂直走向布置，礦塊長(zhǎng)為礦體厚，寬度為12 m。兩邊設(shè)6 m間柱，底柱為5 m，頂柱為4 m，礦房高為40 m。

潛孔留礦采礦法采切工程包括中段運(yùn)輸巷道、切割天井、聯(lián)絡(luò)道、拉底巷道及漏斗等［1］。設(shè)計(jì)中段運(yùn)輸巷道在礦體下盤沿脈掘進(jìn)，然后在中段運(yùn)輸巷道內(nèi)向上掘進(jìn)脈內(nèi)切割天井，并與上中段平巷或地表貫通，天井內(nèi)設(shè)人行梯。沿天井垂直方向每隔5 m向兩側(cè)掘進(jìn)聯(lián)絡(luò)道，采場(chǎng)兩端聯(lián)絡(luò)道在高程上應(yīng)錯(cuò)開布置，隨著回采工作面的逐步提高，各聯(lián)絡(luò)道與兩邊礦房依次貫通?；夭勺鳂I(yè)的全過(guò)程中，須確保采場(chǎng)兩側(cè)的聯(lián)絡(luò)道有2個(gè)以上隨時(shí)保持暢通，以滿足作業(yè)人員進(jìn)出采場(chǎng)及通風(fēng)需要。

在沿脈運(yùn)輸巷道中，每隔5.0 m靠近礦體下盤掘進(jìn)漏斗頸（斷面為1.8 m×1.8 m）至拉底平巷，相鄰漏斗辟漏形成拉底巷道，作為備采工作面，拉底巷道高度為2.5 m。設(shè)計(jì)石門和運(yùn)輸巷道斷面為2.2 m×2.0 m，切割天井?dāng)嗝鏋?.4 m×1.4 m，聯(lián)絡(luò)巷斷面為1.8 m×1.8 m。

原采礦方法主要有3個(gè)缺點(diǎn)：一是大部分礦石暫留礦房，積壓資金；二是礦房生產(chǎn)能力小，單個(gè)礦塊生產(chǎn)能力約80 t/d；三是鑿巖工人長(zhǎng)期暴露在頂板之下，具有較大的安全隱患。

2 采礦方法優(yōu)化

2.1 優(yōu)化后采礦方法及采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

礦山優(yōu)化后的采礦方法為下向平行深孔階段空?qǐng)龇?。根?jù)前期試驗(yàn)、結(jié)合同類型礦山的開采經(jīng)驗(yàn)［2］，優(yōu)化后的礦塊分垂直礦體走向和沿礦體走向2種方式布置，階段高度為50 m。對(duì)于礦體厚度大于20 m的礦體，礦塊垂直礦體走向布置，礦塊內(nèi)劃分礦房和礦柱，礦房寬度為13 m，礦柱寬度為12 m，長(zhǎng)度均為礦體厚度，待礦房回采結(jié)束后，礦柱間隔回收；礦體厚度小于20 m的礦體，礦塊沿走向布置，以礦塊長(zhǎng)度為40～50 m布置礦房，寬度為礦體厚度，礦塊與礦塊之間留設(shè)10 m的間柱，礦塊間柱不回收。

2.2 采準(zhǔn)工程布置

采準(zhǔn)工作包括1 650 m水平鏟運(yùn)機(jī)出礦進(jìn)路、1 700 m水平鑿巖硐室和少量輔助工程。1 650 m中段主運(yùn)輸巷道布置在下盤脈外，穿脈巷道穿透礦體，下盤主運(yùn)輸巷道朝拉底巷道內(nèi)掘進(jìn)出礦進(jìn)路形成底部出礦結(jié)構(gòu)。頂部鑿巖硐室布置在1 700 m水平，鑿巖硐室的水平范圍超出礦體的邊界范圍0.5 m，同時(shí)為確保鑿巖硐室的穩(wěn)定，在鑿巖硐室的水平寬度超過(guò)10 m時(shí)，要求中間留設(shè)2 m的條柱作為臨時(shí)支撐。

2.3 切割工程布置

先在礦房底部形成拉底巷道，在拉底巷道內(nèi)，選擇在礦體最厚大處施工切割天井；在拉底巷道內(nèi)，采用上向扇形中深孔利用已形成的切割天井為自由面，爆破形成塹溝式拉底空間和受礦結(jié)構(gòu)［2］。采場(chǎng)爆破時(shí)，則利用采場(chǎng)內(nèi)形成的垂直切割天井為自由面進(jìn)行側(cè)向崩礦。為確保側(cè)向爆破崩礦順利進(jìn)行，要求切割天井垂直，切割天井采用人工掘進(jìn)施工形成。采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)為塹溝式，采用雙側(cè)進(jìn)路出礦，底柱高為13 m，頂柱高為8 m。標(biāo)準(zhǔn)礦塊采礦方法見(jiàn)圖1。

2.4 回采工藝

中段回采順序?yàn)樽陨隙?，采?chǎng)內(nèi)每次向空區(qū)（切割槽）內(nèi)爆2～3排孔，中段內(nèi)的采場(chǎng)回采順序根據(jù)生產(chǎn)能力需要，自東端或東西兩端向中間逐個(gè)采場(chǎng)回采，先期回采礦房采場(chǎng)，后期回采礦柱。

上部礦體深孔鑿巖設(shè)備用大氣缸FYZ100型圓盤潛孔鉆，在1 700 m水平鑿巖礦房布置下向傾斜深孔，下部礦體中深孔鑿巖設(shè)備采用YGZ-90型鉆機(jī)配CJ-1900型圓盤導(dǎo)軌架［3-4］。深孔炮孔直徑為90 mm，孔深為35 m，孔距為3 m，排距為2.6 m。扇形中深孔孔徑為60 mm，孔底距為3 m，排距為2.2 m?？椎撞捎盟喽驴兹?，孔口要求3～5 m的炮泥堵塞［5-6］。

硐室內(nèi)采用人工裝藥，選用礦山2號(hào)巖石炸藥，導(dǎo)爆管雷管引爆起爆藥包，起爆炸藥。成槽后每次爆破2～3排炮孔，一次性爆破全孔全階段礦石。鑿巖要求偏斜率控制在0.5 m以內(nèi)，炮孔和拉底空間相通，以利于通風(fēng)和排水。

2.5 出礦

崩落礦石落至底部塹溝內(nèi)，采用WJ-2型2 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)雙側(cè)出礦進(jìn)路出礦，利用鏟運(yùn)機(jī)將礦石運(yùn)輸至8-1#溜井，經(jīng)運(yùn)輸中段礦車運(yùn)至卸載站，通過(guò)主井提升系統(tǒng)提升至地表。

2.6 通風(fēng)

上部鑿巖硐室的新鮮風(fēng)流自穿脈進(jìn)入，排至回風(fēng)巷；底部出礦巷道的通風(fēng)采用局部強(qiáng)制通風(fēng)，對(duì)于垂直走向布置的采場(chǎng)，要求靠?jī)?nèi)側(cè)的出礦進(jìn)路與空區(qū)保持通暢，施工的大孔保持為通孔，以起到回風(fēng)作用。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐結(jié)果

目前Fe8礦體1 710 m中段以下均采用下行平行深孔階段礦房法，取得了較好的成果，優(yōu)化后的采礦方法出礦效率高，單個(gè)采場(chǎng)出礦能力為800 t/d，是原采礦方法的10倍，此外，由于人員不在空區(qū)頂板下直接作業(yè)，采礦的安全性也得到了極大提高。

表1為某中段設(shè)計(jì)工程量統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)采礦方法采切比為16.07 m3/kt，原采礦方法采切比為43.25 m3/kt，采切工程降幅超過(guò)62.84%，工程投入費(fèi)用大大減少。

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4 結(jié)論

（1）實(shí)踐證明，下向平行深孔階段空?qǐng)龇軌蜉^好地適應(yīng)白山泉鐵礦，提高了礦山生產(chǎn)能力，減少了采切工程布置，對(duì)比原潛孔留礦法單個(gè)采場(chǎng)日生產(chǎn)能力提升10倍以上，采礦綜合成本由原來(lái)的60.33元/t降低至目前的32.89元/t，降幅超過(guò)45.48%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（2）下向平行深孔階段空?qǐng)龇ň哂胁汕泄こ躺?、安全、出礦能力大等優(yōu)點(diǎn)，該采礦方法工藝簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度較高，安全可靠，可在類似地質(zhì)條件賦存礦體中大力推廣。