中深孔采礦技術(shù)在石人溝鐵礦的應(yīng)用

劉 偉 季志才 尹 裕

(1.河北鋼鐵集團礦業(yè)公司石人溝鐵礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

中深孔采礦技術(shù)在石人溝鐵礦的應(yīng)用

劉 偉1季志才1尹 裕2,3，4

(1.河北鋼鐵集團礦業(yè)公司石人溝鐵礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

中深孔采礦與淺孔采礦相比，可以大大提高礦山產(chǎn)能，工人作業(yè)條件好，受到越來越多的礦山使用。石人溝鐵礦使用中深孔穿孔技術(shù)，解決了因探礦工程不足而造成的礦體不明和有空區(qū)條件下的采礦問題。

中深孔采礦 不明礦體 復(fù)雜空區(qū)

石人溝鐵礦隸屬于河北鋼鐵集團礦業(yè)公司，位于河北省遵化市西北10 km。是河北鋼鐵集團主要的鐵原料礦山之一，2001年7月開始露天轉(zhuǎn)井下開采工程。地下開采分三期：一期為南區(qū)0～-60 m 中段；二期為北區(qū)-16～-60 m中段，建設(shè)總規(guī)模為130萬t/a，其中南區(qū)60萬t/a，北區(qū)70萬t/a；三期工程設(shè)計的開采范圍為-60～-300 m，目前三期正在開采-180～-60 m礦體。2011年5月，該礦使用中深孔采礦，目前已達到200萬t/a的生產(chǎn)能力，并積累了豐富的中深孔采礦應(yīng)用經(jīng)驗。

1 采礦方法及結(jié)構(gòu)參數(shù)

石人溝鐵礦三期工程采用分段鑿巖階段礦房嗣后充填采礦法，一步采礦塊寬20 m，高105 m，長為礦體厚度；二步采礦塊寬30 m，高45，60 m，長為礦體厚度，分段高度15 m。一步采和二步采礦塊間隔排列，礦塊留10～15 m頂柱。

2 中深孔穿孔技術(shù)

2.1 中深孔穿孔設(shè)備及孔網(wǎng)參數(shù)

石人溝鐵礦三期工程使用的中深孔穿孔設(shè)備為阿特拉斯Simba 1254臺車，釬桿長度1.5 m，穿孔深度最深可達32 m，布置扇形中深孔，孔底距1.8～2.2 m，排距2～2.2 m。

2.2 中深孔穿孔技術(shù)在礦體不明條件下的應(yīng)用

2.2.1 使用中深孔穿孔技術(shù)前后礦體變化

采切工程揭露后，推斷礦體縱剖面見圖1中1線所示，中深孔探孔后實際礦體剖面見圖1中2線所示。兩者比較，-150～-120 m水平的礦體中深孔排線布置方式相同；由于礦體不明原因，-165～-150 m 水平中深孔排線布置方式不同。主要體現(xiàn)在，如果是按推測礦體縱剖面布置中深孔排線，切割槽上盤礦體爆破方向為當前切割槽方向；如果以中深孔探孔后的實際礦體布置中深孔排線，再以所有中深孔排線向當前切割槽方向爆破，將會造成大量巖石混入與礦石損失。為此，必須在上盤“鼓肚礦體”選擇中深孔穿孔最深處另設(shè)計一個切割槽，重新組織中深孔穿孔爆破施工。

圖1 12#-1礦房礦體剖面

2.2.2 采切工程揭露后推斷礦體布置中深孔方法

按采切工程揭露后推斷礦體布置中深孔方法，-165～-150 m水平切割槽西排線全部以切割槽為自由面進行爆破施工組織，因為不清楚礦體產(chǎn)狀，將會造成1.8萬t的巖石混入，同時損失近3萬t礦石。

2.2.3 探孔后礦體布置中深孔方法

探孔后布置中深孔，-165～-150 m水平原切割槽以西僅有一部分中深孔排線以其為自由面進行爆破組織，同時還需要在上盤再設(shè)計一個切割槽，重新布置中深孔排線，可以避免巖石大量混入，充分回收礦石資源。

2.2.4 使用中深孔探礦技術(shù)要點

使用中深孔探礦需要加強臺車操作司機的責任心，要能夠根據(jù)穿孔時孔內(nèi)流水顏色進行判斷，及時與采礦技術(shù)人員和地質(zhì)人員溝通，調(diào)整采礦方案，起到事半功倍的效果。

3 中深孔穿孔技術(shù)在復(fù)雜空區(qū)條件下的應(yīng)用

石人溝鐵礦三期工程井下-105～-90 m水平北3#穿～南4#穿M4礦體頂部為外圍采空區(qū)。該采空區(qū)不規(guī)則且采高不明，采礦作業(yè)時中深孔穿孔有一定難度。如果孔深設(shè)計過大，會造成穿孔穿透，導(dǎo)致上部采空區(qū)大量水泄下，影響-105 m水平作業(yè)環(huán)境；如果孔深設(shè)計不足，則會導(dǎo)致后續(xù)爆破不到位，頂板遺留殘礦。

為確定空區(qū)采礦中深孔排線的頂板高度，在布置中深孔排線處可布置1～2個垂直探孔，根據(jù)探孔高度設(shè)計中深孔排線扇形炮孔。

3.1 施工技術(shù)要點

①要求中深孔臺車操作司機經(jīng)驗豐富，當中深孔對有空區(qū)的巖體穿鑿時，根據(jù)鉆桿的鉆進速度、聲音判斷空區(qū)有無積水；②為防止采空區(qū)積水給爆破帶來困難，保證所穿鑿中深孔孔深與設(shè)計中深孔孔深相差50～80 cm為宜；③扇形炮孔排線間雖然孔底距不同，但邊孔角要保持相同，否則增加爆破施工難度。

3.2 現(xiàn)場施工

空區(qū)底板高度為-83 m，圖2為前排調(diào)整前中深孔示意圖，中深孔穿孔數(shù)據(jù)見表1。

圖2 前排調(diào)整前中深孔(單位：m)

表1 前排-83 m底板中深孔布置參數(shù)

后排孔現(xiàn)場調(diào)整后中深孔見圖3，利用探孔探得底板高度為-80 m水平，根據(jù)實際空區(qū)底板高度將原炮孔進行調(diào)整，具體見表2。

對比后排-80 m空區(qū)底板標高與前排-83 m 空區(qū)底板標高兩種情況下，邊孔角未發(fā)生變化，主要考慮中深孔排線爆破的一致性，增加一個炮孔，考慮底板標高不同，均衡孔底距，對有些炮孔角度和孔深進行了調(diào)整，以使炮孔布置更均勻，減少大塊的產(chǎn)生。

圖3 后排孔調(diào)整后中深孔(單位：m)

表2 后排-80 m底板中深孔布置參數(shù)

4 結(jié) 論

利用中深孔穿孔在穿鑿過程中的“可探性”，應(yīng)用于石人溝鐵礦多個因探礦工程不能滿足采礦實際需要的礦房進行采礦中深孔布置，解決了復(fù)雜空區(qū)條件下的采礦難題，收到了良好的效果，并取得了可觀的經(jīng)濟效益。

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2015-04-22)

劉 偉(1986—)，男，助理工程師，064200 河北省唐山市遵化。