某鐵礦充填采礦工藝優(yōu)化選擇

曲炳強 李典兵 欒東朋 葉振華 程立年

(1.山東盛達礦業(yè)有限公司；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)

某鐵礦充填采礦工藝優(yōu)化選擇

曲炳強1李典兵1欒東朋1葉振華2,3,4程立年2,3,4

(1.山東盛達礦業(yè)有限公司；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)

針對某鐵礦現(xiàn)有的開采技術(shù)條件，在對幾類開采工藝分析的基礎(chǔ)上，選擇了分段接力退采分段充填法開采，并根據(jù)礦巖力學參數(shù)測試結(jié)果，優(yōu)化了采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，為類似礦山選擇開采方案提供參考。

無底柱分段崩落法 分段接力退采分段充填采礦法 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

某鐵礦目前采用無底柱分段崩落法開采，貧化率與損失率較大，巖體穩(wěn)定性差，礦石品位低，隨著開采深度的增加,地表塌陷愈加嚴重。因此，有必要對充填采礦工藝進行研究，以尋求低損失貧化、低成本、高產(chǎn)量的充填采礦方案。

1 開采方案選擇的影響因素

針對該鐵礦開采技術(shù)條件，北采區(qū)3#～9#線150 m分段以下的礦體采礦方案應考慮的因素有：①礦床地表為平原，受前期崩落采礦的影響，地表已有明顯的塌陷與變形，且礦體上部巖層中存在流沙層；②礦體不穩(wěn)固，開采時所允許的暴露面積極小，片幫、冒頂現(xiàn)象明顯；③礦體走向不長而厚度較大；④目前鐵礦石市場價格不高；⑤采礦作業(yè)盡可能安全，采礦成本盡可能低，生產(chǎn)效率盡可能高；⑥利用礦山現(xiàn)有的設(shè)備與設(shè)施，盡量不增添新的設(shè)備。

2 開采方案優(yōu)化選擇

針對開采方案選擇需要考慮的因素，提出了分段接力退采分段充填采礦法、分段混凝土柱充填法、中深孔擠壓崩礦跟隨充填采礦法、上向進路充填采礦法、六邊形進路下向充填采礦法等5種方案。通過對每種方案控制地壓的優(yōu)劣程度、采礦成本的高低、實施的難易程度、貧化損失的高低分別進行對比分析，最終確定合理的采礦方案為分段接力退采分段充填采礦法，如圖1所示。

(1)采場布置方式與采場結(jié)構(gòu)尺寸。采場垂直于礦體走向布置，礦房礦柱的長為礦體厚度，分段高12.5 m，礦房與礦柱采場寬度均為4 m，鑿巖巷道寬 4 m，下盤出礦進路寬3.3 m，距礦床約7 m，分段運輸巷道寬3.3 m。

圖1 分段接力退采分段充填采礦法(單位:m)

(2)采切與回采。分段高12.5m，脈外平行于礦體走向布置分段運輸巷道，分段運輸巷道遠離礦體一側(cè)6～7m布置放礦溜井，分段運輸巷道間通過斜坡道連接，于分段運輸巷道內(nèi)每隔8m掘進出礦進路至礦體。以豎直方向2個分段厚的礦體采準為例進行說明，采準工作由進路向礦體掘進鑿巖巷道開始，2個分段同時開始采準作業(yè)，每個分段內(nèi)由分段運輸巷道垂直于礦體掘進出礦進路通至礦體，隨后掘進鑿巖巷道，鑿巖巷道的掘進遵循“隔三采一”的原則，相鄰上下分段間對應條塊內(nèi)的鑿巖巷道同時掘進。鑿巖巷道掘進完畢后，于鑿巖巷道末端向上開拉切割井，切割井高約9.5m，相鄰上下條塊內(nèi)的切割工作按照“下分段的切割先于上分段”的原則進行。采場回采順序為：回采一步采場—膠結(jié)充填—回采二步采場—非膠結(jié)充填(下分段采場需澆面)。在回采過程中，遵循“隔三采一”的原則。

(3)采場支護。根據(jù)礦巖穩(wěn)固程度，在掘進過程中主要采用噴混凝土及三級噴錨網(wǎng)等支護方式。

(4)鑿巖。采用YGZ-90鑿巖機，在脈內(nèi)鑿巖巷道中鉆鑿上向扇形中深孔，孔徑為60～65 mm。

(5)采場爆破。在高3.2 m的鑿巖巷道內(nèi)向上鑿平行中深孔，炮孔孔底留約1 m厚的礦體，故鑿巖孔深約8.3 m，使用BQF-100裝藥器裝M-2黏性粒狀炸藥，炮孔裝藥量為2.5 kg/m，每排炮孔裝藥量約21 kg(單耗0.35 kg/t)，一步距崩礦消耗炸藥量約105 kg。起爆器材為非電導爆管秒差雷管,裝藥方式為高壓風裝藥，每個炮孔放置1個起爆雷管，并對炮孔進行封堵。

(6)充填。充填工作緊隨爆破作業(yè)，爆破合適距離的礦石并出礦完畢后，對該空區(qū)必要的部位設(shè)置充填擋墻，由上分段鑿巖巷道對其進行充填。按條塊進行回采，3步條塊和4步條塊回采時，采場兩幫均為充填體。對前2步條塊所造成的空區(qū)進行充填時，應在原有鑿巖巷道頂板以上1.5 m，底板以下1 m的空間中使用高強度充填料進行充填。

(7)采場出礦。采用額定載重量為4 000 kg 的JXCY-2A內(nèi)燃鏟運機出礦，裝礦后經(jīng)鑿巖巷道、出礦進路、分段運輸巷道至溜礦井。

(8)采場通風。鑿巖巷道掘進時，采用局扇進行通風。采場爆破后，通風線路為：下分段的分段運輸巷道入風，經(jīng)出礦進路至鑿巖巷道內(nèi)，對采場工作面清洗之后，由上分段鑿巖巷道、進路、上分段的分段運輸平巷，最后到回風天井進行回風。

(9)主要技術(shù)經(jīng)濟指標。中深孔鑿巖臺效為40 m/臺班，中深孔每米炮孔崩礦量為8.32 t，采場炸藥單耗為0.35 kg/t，盤區(qū)生產(chǎn)能力為800～1 100 t/d，采礦工效為95 t/工班，采礦貧化率為7%，采礦損失率為6%。

3 結(jié) 語

某鐵礦采用無底柱分段崩落法，貧化損失率大且地表塌陷嚴重，設(shè)計采用分段接力退采分段充填采礦法開采，不僅能夠有效提高礦石回收率，提高礦山經(jīng)濟效益，而且能夠有效控制地表沉降，保護地表環(huán)境。

2015-01-26)

曲炳強(1978—)，男，助理工程師,261439 山東省萊州市土山鎮(zhèn)浞西村。