緩傾斜薄層赤鐵礦壁柱式分采充填采礦方法探討

魏仁忠

(石門縣安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局, 湖南石門縣 415300)

緩傾斜薄層赤鐵礦壁柱式分采充填采礦方法探討

魏仁忠

(石門縣安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局, 湖南石門縣 415300)

石門北流溪赤鐵礦屬緩傾斜薄礦脈,原采用全面采礦法開采,在生產(chǎn)過程中暴露出礦石貧化率大、空頂面積大、采切比大、回采率低等問題?，F(xiàn)改為壁柱式分采充填采礦法,取得了較好的效果。

緩傾斜薄層鐵礦;采礦方法;采場布置;回采工藝

石門北流溪赤鐵礦原采用全面采礦法采礦,無論是頂板安全控制還是經(jīng)濟效益均很不理想。近年該礦通過地壓穩(wěn)定性論證,充分分析了礦層開采技術(shù)條件,試驗了壁柱式分采充填采礦方法,并取得了成功,為緩傾斜薄礦脈鐵礦的安全高效開采提供了范例。

1 礦體埋藏特征及開采技術(shù)條件

開采礦層為紫紅色鮞狀赤鐵礦,賦存于泥盆系上統(tǒng)寫經(jīng)寺組底部,埋深175m,平均厚度1m,平均傾角12°。礦層直接頂為厚層狀石英砂巖,厚10 m左右,屬堅硬巖石,頂板垂直層面的抗壓強度137.4MPa;偽頂為砂質(zhì)頁巖,平均厚度1.5m左右,巖石質(zhì)較軟,遇水易泥化,工程地質(zhì)性能和巖石穩(wěn)定性較差,抗壓強度小于10MPa;底板為堅硬石英砂巖。

2 全面采礦法存在的主要問題

沿礦體走向布置中段運輸平巷,規(guī)格2.2m×2.2m;在每個區(qū)段劃分開采礦塊,規(guī)格50m×50m左右;沿礦體傾向布置沿脈上山(通風(fēng)天井),兼作安全出口,規(guī)格1.8m×1.5m,長為80m左右。礦塊上下各留9m的頂?shù)字?側(cè)間留5m的間柱。礦房中留規(guī)格為2m×2m、間距為8m的點柱,礦柱不回收。礦塊回采過程中,用坑木支護處理偽頂冒落。

在北流溪赤鐵礦采用傳統(tǒng)的全面采礦法存在以下問題:

(1)由于偽頂工程地質(zhì)性能和巖石穩(wěn)定性差,容易產(chǎn)生頂板變形、冒落、巖體分離等地壓災(zāi)害,礦山壓力難以控制,且處理難度大;

(2)每個礦塊采準(zhǔn)切割巷道為250m左右,采切比高達(dá)280m/萬t以上;

(3)每個礦塊留設(shè)頂柱、底柱、側(cè)間柱、支撐礦柱,面積約為600m2,礦塊回收率在70%左右,資源浪費嚴(yán)重;

(4)落礦爆破中,偽頂隨同礦石冒落,增大了貧化率,達(dá)到6%以上;

(5)在處理偽頂變形、冒落等地壓現(xiàn)象時,需要耗用大量的坑木,且在偽頂冒落帶下支護作業(yè),危險性大。

3 壁柱式分采充填采礦方法

3.1 采準(zhǔn)切割

壁柱式分采充填采礦方法的采區(qū)布置與全面采礦方法相同,分東西兩翼采區(qū),每翼采區(qū)沿礦脈走向布置運輸大巷和總回風(fēng)平巷,長度均為300m左右,在傾向方向布置沿脈通風(fēng)上山,長100m左右,兼作安全出口,巷道規(guī)格2.2m×3m;每個采區(qū)劃分兩個區(qū)段,沿礦脈走向布置中段運輸平巷,長300m,規(guī)格2.2m×3m,兼作中段回風(fēng)平巷,區(qū)段傾斜長50m左右;為避免巷道偽頂冒落,巷道高度設(shè)定為礦層與偽頂厚度之和,約3m。

3.2 回采工藝

(1)回采順序。沿礦體傾向而言,由上而下進行回采,即先采上區(qū)段礦層,后采下區(qū)段礦層;沿礦體走向方向而言,則由每翼通風(fēng)上山端向外作后退式回采?；夭晒ぷ髅嬗赏L(fēng)上山端向外方向一次性推進,不切割礦塊。

(2)打眼爆破。炮眼排列呈梅花型。炮眼深度2m以下,每孔裝藥量為3卷。

(3)分采次序。先回采偽頂,再回采礦層。偽頂層回采工作面與礦層回采面在空間上呈臺階形,偽頂回采工作面超前1.5m左右。這樣,采空區(qū)的直接頂板是堅硬的石英砂巖,底板是堅硬的中粗粒石英砂巖,保證了空區(qū)頂?shù)装宓姆€(wěn)固性。

(4)充填。所有回采的偽頂層全部用于采空區(qū)充填。

(5)礦柱留設(shè)與回收。在回風(fēng)總巷、中段運輸平巷、采區(qū)運輸大巷上留9m的頂?shù)字?間距1m;夾石層不回采,留作礦柱支護頂?shù)装?礦柱不回收。

(6)作業(yè)工序與技術(shù)要求。該采礦法的作業(yè)工序包括:采區(qū)運輸大巷、總回風(fēng)巷、區(qū)段運輸平巷、回風(fēng)上山掘進;開切眼;回采偽頂;充填;回采礦層。在采礦法過程,除了嚴(yán)格遵守安全采礦的一般規(guī)定外,還要按照如下技術(shù)要求施工:偽頂屬于頁巖類,松散系數(shù)為1.25,基本能滿足全充填的需要,除了廢石全部充填支護外,還要合理布置極少量的礦柱支護;用偽頂廢石充填采空區(qū)時,應(yīng)盡量做到充填接頂,使廢石充填體及早承力,減少空區(qū)頂板的沉降量;合理排列炮眼,控制炮眼深度,禁止破壞直接頂板的整體性。

4 結(jié) 語

北流溪赤鐵礦采用壁柱式分采充填采礦方法,吸取了普通壁式、柱式、充填式、崩落式4種采礦法的優(yōu)點,在時間上和空間上分散了鐵礦礦層頂板壓力,較好地解決了傳統(tǒng)空場法在開采緩傾斜薄鐵礦層過程中空頂面積過大、采準(zhǔn)切割量大、礦石貧化率大、坑木消耗量的、回采率低的問題。該礦在創(chuàng)造良好的安全生產(chǎn)環(huán)境的同時,勞動效率由6t/工班提高到10t/工班,坑木用量在每噸礦消耗1.5m3的基礎(chǔ)上降為0,采切比由原來的280m/萬t降低近乎為零,直接成本降低了35%以上,總回采率由60%上升到80%以上,取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2009-09-24)

魏仁忠(1968-),男,湖南石門人,高級工程師,從事金屬非金屬礦山安全生產(chǎn)監(jiān)督管理工作,Email:Wwwrrrzzz484899@163.com。