李守愛 ， 邱紀(jì)香 ， 黃 敏

(1.馬鋼(集團(tuán))控股有限公司 桃沖礦業(yè)公司， 安徽 蕪湖市 4241233；2.中南大學(xué) 高等教育研究所，湖南 長沙 410012；3.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012；4.金屬礦山安全技術(shù)國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

0 引 言

合理回收不可再生礦產(chǎn)資源，對于穩(wěn)定礦山產(chǎn)量，延長礦山服務(wù)年限，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益，增加就業(yè)崗位都有著極其重要的研究意義[1]

馬鋼(集團(tuán))控股有限公司桃沖礦業(yè)公司桃沖鐵礦是個已經(jīng)開采50余年的老礦山，根據(jù)礦體賦存條件及產(chǎn)狀，桃沖鐵礦采用地下開采方式，主要采用無底柱分段崩落法回采礦石。

目前，桃沖鐵礦井下開采受臨近幾家民營小礦山越界開采影響，在-44.5～69.5 m形成一個巨大的采空區(qū)，長約100 m，寬約40 m，頂板高低不一，空區(qū)上下盤都是未開采的高品位礦石?？諈^(qū)的存在不僅給桃沖鐵礦的礦石回收帶來不便，而且給井下的安全生產(chǎn)帶來了巨大威脅，為保證井下安全生產(chǎn)并創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，必須采取切實可以的技術(shù)方案回收民采空區(qū)內(nèi)的殘留礦石，并對采空區(qū)進(jìn)行綜合治理。

采用合適的回采方案使空區(qū)礦石得到安全回采，進(jìn)一步延長礦山服務(wù)年限，為礦山創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，必須針對礦山實際情況，進(jìn)行殘礦回收方案的科學(xué)論證，得出最佳回采方案，才能保證殘礦回采在技術(shù)上可行、經(jīng)經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠[2-3]。但是，目前回收民采空區(qū)礦石有以下技術(shù)難點：一是由于民采空區(qū)形態(tài)不一，部分空區(qū)相互貫通，嚴(yán)重破壞了礦體的連續(xù)性和穩(wěn)定性，在回采過程中容易出現(xiàn)地壓顯現(xiàn)等安全問題；二是如何合理研究回采方案與施工設(shè)計，將礦石資源在保證安全的前提下最大化回收。

1 民采空區(qū)及殘礦分布情況

目前，桃沖鐵礦隨著20#采空區(qū)的進(jìn)一步揭露，從-57 m的2#穿脈(11#進(jìn)路)北部揭露出來開始，相繼在-57 m的12#、13#、14#、16#進(jìn)路北端直接與該采空區(qū)貫通，且空區(qū)存在大量積水，為治理空區(qū)水患及安全回采20#空區(qū)內(nèi)的高品位礦石，桃沖礦業(yè)公司積極組織技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行工程調(diào)查與空區(qū)實測，經(jīng)多方討論決定從-69.5 m的12#進(jìn)路打放水孔治理20#空區(qū)內(nèi)的積水，經(jīng)過2個多月全部排干20#空區(qū)積水。在確定安全的前提下，把-69.5 m的12#進(jìn)路與20#空區(qū)進(jìn)行貫通。通過測量確定該采空區(qū)最大長度為78 m，最大寬度為29 m，空區(qū)暴露面積約1400 m2，采空區(qū)垂向位于-44.5～-69.5 m之間，高度8～14 m不等，空區(qū)體積約15000 m3。采空區(qū)為民間盜采形成，空區(qū)內(nèi)仍堆積有部分爆破崩落的礦石。此外，采空區(qū)頂?shù)装濉⒅虚g礦柱和四周都賦存了大量高品位礦石。采空區(qū)礦巖除局部有些破碎外，總體穩(wěn)定性較好。20#采空區(qū)平面圖如圖1、圖2所示。

為盡快回收20#采空區(qū)周圍的高品位礦石，桃沖鐵礦于2012年4～6月在采空區(qū)下部安排了部分鉆探工程，在-69.5 m水平從9個不同部位往下施工18個鉆探孔，根據(jù)上部工程及下部探礦情況，測算采空區(qū)殘留礦石約15萬t。

圖1 -52 m水平切割巷道A及炮孔布置圖

圖2 -69.5 m水平切割巷道B、C及炮孔布置圖

借助DIMIME三維建模軟件，可以精確地建立復(fù)雜三維地質(zhì)模型。綜合運用DIMINE數(shù)字礦山軟件以及圖形處理軟件AutoCAD等構(gòu)建桃沖鐵礦20#采空區(qū)及周圍殘礦礦體的三維可視化模型如圖3所示。

圖3 20#采空區(qū)及殘礦礦體三維實體模型

2 回采方案

殘礦回收是一項比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，特別對安全生產(chǎn)條件要求比較高。殘礦回采工作應(yīng)遵守“安全第一、預(yù)防為主”的首要原則[4-6]，其最佳回采方案的選擇，應(yīng)根據(jù)礦床開采技術(shù)條件和殘礦的賦存特點，進(jìn)行綜合考慮優(yōu)選[3]。

針對礦山實際情況，系統(tǒng)分析、認(rèn)證后得出該部分殘礦礦體需分階段進(jìn)行回采，并采用有底部結(jié)構(gòu)電耙道進(jìn)行回采，具體回采方案見圖4。

(1) 根據(jù)現(xiàn)場及鉆探孔情況，選擇圍巖相對穩(wěn)定且盡可能多回收殘留礦的-76 m水平設(shè)計底部結(jié)構(gòu)，首先從-82 m 9#和11#進(jìn)路各打人行井至-76 m，之后在-76 m掘進(jìn)電耙道，施工如圖5所示。

(2) 在四條分耙道兩側(cè)每隔3.5 m左右掘進(jìn)放礦漏斗回收礦石，在-52、-69.5 m進(jìn)行中深孔爆破，崩落礦石至底部結(jié)構(gòu)，運用電耙耙入礦石至分耙道端部的電耙溜井，再利用鏟運機(jī)運送至轉(zhuǎn)運天井?；夭身樞驈奈飨驏|，自上而下。

圖4 回采方案

圖5 回采施工

(3) -57 m的10#N～15#N進(jìn)路均與20#采空區(qū)聯(lián)通，因此20#空區(qū)的頂部高度高低不等。根據(jù)現(xiàn)場情況，利用采空區(qū)南部的10#～15#進(jìn)路，在-57 m的11#、13#進(jìn)路分別掘進(jìn)人行井至-52 m水平，并在-52 m水平施工一條3m×3 m的切割巷道A(見圖1)，A巷道在上下分層上要保證不小于3.5 m的頂?shù)装澹源_保-44.5 m上的施工安全。掘進(jìn)施工結(jié)束后根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行中深孔布置與施工，再按照采場整體回采順序進(jìn)行爆破回采作業(yè)。

(4) 1#電耙道、2#電耙道與-69.5 m的10#、11#進(jìn)路方位相差11°，對應(yīng)于2#電耙道的-69.5 m以上，在民采時留有一個20 m×8 m的礦柱，并且在-69.5～-57 m留有20 m長的底板，因此需要在-69.5 m水平施工一條長20 m，規(guī)格為3 m×3 m的切割巷道B(見圖2)。

(5) 對應(yīng)于4#電耙道的位置，在-69.5 m上方民采時遺留有20 m×13 m的底臺，并且還有不規(guī)則的礦柱，根據(jù)現(xiàn)場情況，確定在-69.5 m水平施工一條長20 m、規(guī)格3 m×3 m的切割巷道C(見圖2)至民采空區(qū)。

(6) 對于電耙道端部回收不到的礦石，為保證安全以及最大化回收礦產(chǎn)資源，可采取淺孔留礦法進(jìn)行部分回收，而對局部空區(qū)的頂?shù)装澹鶕?jù)現(xiàn)場情況可利用-69.5 m及-82 m的出礦進(jìn)路進(jìn)行正?；夭?。

3 結(jié) 論

為解決空區(qū)對井下的安全生產(chǎn)隱患，桃沖礦業(yè)公司技術(shù)人員多次到現(xiàn)場觀測，在保證安全的前提下深入空區(qū)進(jìn)行實測，根據(jù)現(xiàn)場情況，綜合運用空場法電耙道有底部結(jié)構(gòu)來解決回收空區(qū)殘留礦體難度大這一技術(shù)難題。空場法電耙道回收空區(qū)殘留礦體，施工工藝相對簡單，便于安全管理，回采率高，但在空區(qū)中進(jìn)行中深孔爆破容易產(chǎn)生大塊，造成“卡漏”現(xiàn)象，使得桃沖礦二次爆破成本增加；目前礦山安全生產(chǎn)條件良好，空區(qū)殘礦回收工程有序進(jìn)行，由于電耙道出礦效率較低，目前正結(jié)合鏟運機(jī)等新型出礦設(shè)備來提高出礦效率。

回收空區(qū)邊緣殘留礦體符合當(dāng)前桃沖礦業(yè)公司資源日益枯竭的形勢，不僅解決了民采空區(qū)對井下的安全生產(chǎn)隱患，而且為桃沖礦業(yè)公司創(chuàng)造了大量的經(jīng)濟(jì)效益。

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