王 飛 馬毅敏 柳志森 洪敦敏

(中鋼集團(tuán)安徽劉塘坊礦業(yè)有限公司)

劉塘坊鐵礦采礦生產(chǎn)實(shí)踐

王 飛 馬毅敏 柳志森 洪敦敏

(中鋼集團(tuán)安徽劉塘坊礦業(yè)有限公司)

介紹了劉塘坊鐵礦在生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)礦巖實(shí)際穩(wěn)固性、產(chǎn)狀,對(duì)原設(shè)計(jì)采礦方法進(jìn)行了修改與完善，保證了礦山由基建期向生產(chǎn)期的平穩(wěn)過(guò)渡，為礦山達(dá)產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

采礦方法 基建期 礦體開(kāi)采

劉塘坊鐵礦位于安徽霍邱縣周集鎮(zhèn)，處于“合肥拉張盆地”北西角，北鄰“淮南—鳳陽(yáng)對(duì)沖斷層區(qū)”，西鄰“長(zhǎng)山褶斷隆起”,礦床賦存于晚太古界變質(zhì)巖系中，為一沉積變質(zhì)型磁鐵礦礦床，年設(shè)計(jì)采選原礦150萬(wàn)t。礦體厚度2～30 m，變化較大，傾角0°～45°，小傾角礦體較多；礦體分支復(fù)合現(xiàn)象嚴(yán)重。礦石為石英角閃石磁鐵礦，3#礦體為主要開(kāi)采礦體。礦體頂?shù)装鍑鷰r為變粒巖和片麻巖，3#～7#礦體頂?shù)装鍑鷰r為變粒巖，其他礦體的頂?shù)装鍑鷰r為含石榴子石黑云斜長(zhǎng)片麻巖。礦巖穩(wěn)固性大部分較好，局部穩(wěn)固性較差。

1 礦體開(kāi)采

1.1 基建期3#礦體開(kāi)采

西部3#礦體為基建過(guò)程中最先揭露的礦體，礦體平均傾角約45°，走向長(zhǎng)度約240 m，真厚度2～10 m，礦巖穩(wěn)固性均較好。

根據(jù)礦巖穩(wěn)固性及礦體產(chǎn)狀，選擇平底裝礦留礦法[1]。礦房沿礦體走向布置，礦塊長(zhǎng)度40 m，礦房寬度為礦體厚度，間柱寬度為8 m，間柱中布置人行井及采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道，運(yùn)輸巷布置在礦體上盤(pán)，拉底巷布置礦體下盤(pán)，運(yùn)輸巷與拉底巷之間由出礦巷聯(lián)通，出礦巷間距10 m。選用CYE-2型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，1.7 m3固定式礦車出礦。為提高裝車效率，將鏟運(yùn)機(jī)改裝為側(cè)裝式，可直接在礦房對(duì)應(yīng)的運(yùn)輸巷內(nèi)裝礦，減少了鏟運(yùn)機(jī)的運(yùn)距。淺孔留礦法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1，礦體開(kāi)采布置見(jiàn)圖1。

表1 淺孔留礦法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

圖1 平底裝礦淺孔留礦法

1.2 上向水平分層充填采礦法

-500 m中段下盤(pán)3#礦體平均傾角16°～45°，走向長(zhǎng)度約350 m，真厚度2～22 m，礦巖穩(wěn)固性總體較好，局部較破碎。

為基建期采礦需要，此處礦體前期選擇了分段礦房嗣后充填采礦法[2-3]，采準(zhǔn)布置為：礦房長(zhǎng)度50 m，礦房間留設(shè)5～6 m間柱，在礦體上盤(pán)布置運(yùn)輸巷、下盤(pán)布置鑿巖巷，鑿巖巷與運(yùn)輸巷間由出礦巷聯(lián)通，出礦巷間距10 m；出礦設(shè)備選用CYE-2鏟運(yùn)機(jī)，中孔施工選用YGZ-90鉆機(jī)。

由于礦體傾角變化較大，選擇YGZ-90鉆機(jī)施工45°以上鉆孔，造成下盤(pán)礦石損失率較高，且部分地點(diǎn)圍巖不穩(wěn)固，中深孔爆破后，圍巖中的廢石塌落到礦石中，造成礦石貧化率提高，為此選改用上向水平分層充填采礦法[4-5]。采準(zhǔn)布置如下：礦房沿礦體走向布置，礦房長(zhǎng)度50 m，礦房間柱寬度5～6 m;在礦體下盤(pán)施工分段脈外運(yùn)輸巷，由脈外運(yùn)輸巷向礦體方向施工坡度為15%的下坡采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷，待第一分層回采結(jié)束后，對(duì)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行壓頂，將采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷調(diào)整為平坡，第二分層回采結(jié)束后，對(duì)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行第二次壓頂，采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷調(diào)整為上坡，采場(chǎng)內(nèi)施工充填回風(fēng)井。礦體回采高度根據(jù)礦巖穩(wěn)固性控制在5～8 m，礦體傾角大部分在40°以下，由于采場(chǎng)回采高度不高，回采下盤(pán)時(shí)，崩落的礦石仍能自然流下，保證了礦石回采率。一分層回采結(jié)束后，即對(duì)礦房進(jìn)行充填，充填時(shí)控頂高度約2 m，以保證下一步回采時(shí)有足夠的爆破自由空間。為節(jié)省充填成本，縮短采充循環(huán)時(shí)間，先采用全尾砂充填，待尾砂中水濾干后進(jìn)行下一分層采礦，一般7 d左右，鏟運(yùn)設(shè)備可在充填體上安全運(yùn)行。上向水平分層充填采礦法較好地提高了礦石回采率，降低了礦石貧化率，同時(shí)只需要在首采分層施工切割巷，可有效降低采掘比，經(jīng)濟(jì)效益較好，但施工人員在采場(chǎng)內(nèi)施工作業(yè)，需要對(duì)采場(chǎng)頂板加強(qiáng)管理，確保施工安全。兩種采礦方法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表2。分段礦房嗣后充填采礦法見(jiàn)圖2，上向水平分層充填見(jiàn)圖3。

表2 兩種采礦法的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

圖2 分段礦房嗣后充填采礦法

圖3 上向水平分層充填采礦法

1.3 -400 m中段6盤(pán)區(qū)下盤(pán)3#礦體開(kāi)采

-400 m中段6盤(pán)區(qū)下盤(pán)3#礦體平均傾角45°，礦體走向長(zhǎng)度約120 m，真厚度約25 m，礦巖穩(wěn)固性總體較好。

由于劉塘坊鐵礦充填站建設(shè)較晚，為保證采場(chǎng)銜接正常，此處礦體前期選用了平底出礦的留礦法。礦房長(zhǎng)軸垂直于礦體走向，長(zhǎng)度等于礦體水平厚度，寬度10 m，回采高度30 m，礦房間留設(shè)10 m左右的間柱。在間柱中布置運(yùn)輸巷，礦房中布置拉底巷，運(yùn)輸巷與拉底巷之間由出礦巷連通，出礦巷間距 10 m，同時(shí)在礦體上盤(pán)布置主運(yùn)輸巷。

留礦法回采結(jié)束后，根據(jù)礦體產(chǎn)狀與現(xiàn)有工程分析，設(shè)計(jì)上向水平分層充填采礦法對(duì)礦房間的間柱進(jìn)行回收,分別在-392,-376 m分段布置脈外運(yùn)輸巷，向間柱施工坡度為14%的采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷。礦柱回采時(shí)，首先對(duì)間柱兩側(cè)的留礦法空區(qū)進(jìn)行充填，充填體灰砂比為1∶8。充填時(shí)需對(duì)出礦巷、人行天井等進(jìn)行封堵，防止運(yùn)輸巷被充填體堵塞，爆破時(shí)無(wú)爆破自由空間。第一分段回采在-400 m水平進(jìn)行，采場(chǎng)運(yùn)輸巷作為爆破自由空間，回采時(shí)由礦體上盤(pán)向礦體下盤(pán)進(jìn)行，上盤(pán)運(yùn)輸巷作為鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)礦通道；-392，-376 m分段礦體回采時(shí)由礦體下盤(pán)向礦體上盤(pán)進(jìn)行，采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷作為鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)礦通道；間柱回采時(shí),采場(chǎng)控頂高度在5～6 m，充填后控頂高度控制在1.5 m左右，同時(shí)注意觀測(cè)充填體的強(qiáng)度，確保在回采時(shí)充填體不會(huì)大面積脫落。也可根據(jù)實(shí)際情況，回采時(shí)與充填體接觸處適當(dāng)留設(shè)點(diǎn)柱。

留礦法空區(qū)充填時(shí)，充填體未能與空區(qū)結(jié)頂，間柱回采時(shí)，采場(chǎng)頂板充填體均較穩(wěn)固，經(jīng)過(guò)分析，礦柱回采是在形成的免壓拱下進(jìn)行，大部分應(yīng)力傳遞到礦體上下盤(pán)，減少了頂板的應(yīng)力，保證了頂板的穩(wěn)固性。同時(shí)，對(duì)采空區(qū)充填較及時(shí)，充填體強(qiáng)度適當(dāng)，有效控制了上下盤(pán)圍巖及間柱的變形，對(duì)礦體的后續(xù)安全開(kāi)采提供了保證。實(shí)施后礦石回收率提高了30%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表3。采場(chǎng)布置見(jiàn)圖4。

表3 上向水平分層充填采礦法礦柱回收主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

圖4 淺孔留礦與上向水平分層充填組合采礦法

2 生產(chǎn)能力分析

劉塘坊鐵礦原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬(wàn)t/a，開(kāi)采順序由下向上，即由-500m中段向-300m水平開(kāi)采，中間不再布置開(kāi)采中段。但實(shí)際生產(chǎn)勘探發(fā)現(xiàn)，礦體走向長(zhǎng)度變短，變薄，向-500m中段以下延伸，單中段生產(chǎn)能力僅為40～50萬(wàn)t原礦/a，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。

經(jīng)研究論證，決定采用多中段同時(shí)施工，即前期由-500,-400 m中段同時(shí)采礦。隨著工程推進(jìn)，于2014年在-442 m分段開(kāi)始采礦，2015年開(kāi)始 -500 m中段以下采準(zhǔn)工程布置，經(jīng)過(guò)合理的采場(chǎng)銜接、精心的生產(chǎn)組織，該礦已于2014年完成原礦產(chǎn)量120萬(wàn)t，有效控制了采礦成本的提高，確保了公司的平穩(wěn)運(yùn)行。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前劉塘坊鐵礦大部分礦體采用上向水平充填采礦法開(kāi)采，有效提高了礦石回采率，降低了貧化率，同時(shí)該采礦方法采切比較低，采礦成本較低，經(jīng)濟(jì)效益較好，對(duì)礦柱的回收，也有良好的效果。同時(shí)采用多分段同時(shí)采礦，保證了礦山的生產(chǎn)能力，減少了資源的浪費(fèi)，確保了企業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行。

對(duì)于新建礦山與復(fù)雜難采礦體，應(yīng)根據(jù)礦山實(shí)際設(shè)計(jì)采礦方法，將標(biāo)準(zhǔn)采礦方法與礦山實(shí)際相結(jié)合，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的革新完善，使其更適宜礦山實(shí)際。

[1] 解世俊.金屬礦床地下開(kāi)采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

[2] 胡際平.國(guó)外緩傾陡中厚礦體采礦方法的新發(fā)展.[J].化工礦山技術(shù)，1989,18(1):7-10.

[3] 潘長(zhǎng)甲.關(guān)于緩傾斜厚大礦體采礦方法的探討[J].金屬礦山，2001(4):19-21.

[4] 王運(yùn)敏.現(xiàn)代采礦手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[5] 新編礦山采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).新編礦山采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

2015-02-16)

王 飛(1986—)，男，助理工程師，237471 安徽省六安市霍邱縣周集鎮(zhèn)。