李樓－吳集鐵礦底部結(jié)構(gòu)回采方案研究

李偉華，羅 佳，詹 進(jìn)

(1.五礦邯邢礦業(yè)安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司， 安徽霍邱縣 237404；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南長沙 410012)

李樓－吳集鐵礦底部結(jié)構(gòu)回采方案研究

李偉華1，羅 佳2，詹 進(jìn)2

(1.五礦邯邢礦業(yè)安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司， 安徽霍邱縣 237404；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南長沙 410012)

李樓－吳集鐵礦采用大結(jié)構(gòu)分段鑿巖階段礦房采礦法，底部結(jié)構(gòu)殘留了大量的礦石資源。分別對(duì)采場(chǎng)充填前和充填后提出了遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦無底柱崩落法和淺孔房柱法回收底部結(jié)構(gòu)礦石2種方案，從方案特點(diǎn)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面，對(duì)2個(gè)方案進(jìn)行了對(duì)比分析，可對(duì)礦山底部結(jié)構(gòu)回采提供方案支撐。

分段鑿巖階段礦房法；底部結(jié)構(gòu)；無底柱崩落法；淺孔房柱法

0 引 言

李樓－吳集鐵礦采用分段鑿巖階段礦房采礦法，階段高度為100m，分段高度為25m，是典型的大結(jié)構(gòu)地下采場(chǎng)[1]。分段鑿巖階段出礦采礦法底部出礦結(jié)構(gòu)留下了大量的礦石，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)該部分礦體占大結(jié)構(gòu)采場(chǎng)總礦量的8%～10%，如果不對(duì)該部分礦體進(jìn)行回采，將造成巨大的礦石浪費(fèi)[2-4]。

根據(jù)礦山現(xiàn)狀，有的采場(chǎng)已經(jīng)充填完畢，有的采場(chǎng)尚未充填，采場(chǎng)有無充填對(duì)底部結(jié)構(gòu)的回采影響較大。采場(chǎng)未進(jìn)行充填時(shí)，底部結(jié)構(gòu)將在采空區(qū)下回采，采空區(qū)空間高大，人員設(shè)備難以進(jìn)入空?qǐng)鰞?nèi)作業(yè)，回采安全性差。采場(chǎng)充填后，底部結(jié)構(gòu)回采受充填體穩(wěn)定性影響大，由于底部結(jié)構(gòu)多以三角形式存在，上部充填體與底部礦柱兩側(cè)斜面接觸，對(duì)底部結(jié)構(gòu)兩側(cè)面的壓力大，并且爆破對(duì)充填體的破壞大，充填體一旦破壞坍塌，將造成巨大的安全事故。因此，底部結(jié)構(gòu)回采一直是各大礦山的生產(chǎn)難題[5]。本研究根據(jù)礦山實(shí)際情況，結(jié)合國內(nèi)礦山回采經(jīng)驗(yàn)，建議采用無底柱崩落法和房柱法回采底部結(jié)構(gòu)。

1 開采技術(shù)條件

李樓－吳集礦體頂板巖石主要為片巖、片麻巖、角閃巖、大理巖，裂隙不發(fā)育，又多被綠泥石及碳酸鹽礦物充填，完整性較好，但受力易沿片理裂開，其穩(wěn)定性較差。礦體底板巖石主要為白云石大理巖，裂隙、巖溶均不發(fā)育，巖石完整性、穩(wěn)定性較好。礦床構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，礦床工程地質(zhì)條件中等偏復(fù)雜。礦、巖石普氏硬度系數(shù):礦石f＝12～16；巖石(一般) f＝6～7。礦、巖石松散系數(shù)均為1.5。礦床屬隱伏型裂隙充水礦床，礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面與地下水位以下，地形不利于自然排泄。礦床水文地質(zhì)條件總體屬簡(jiǎn)單——中等[6-7]。

分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ú蓤?chǎng)垂直礦體走向布置，長度為礦體厚度，采場(chǎng)寬度20m，間隔式回采，礦房礦柱間隔布置。采場(chǎng)分－400m、－375m、－350m、－325m 4個(gè)水平進(jìn)行回采，底部結(jié)構(gòu)布置在－400m水平。礦房回采鑿巖采用Simba1354型液壓鑿巖臺(tái)車鑿垂直上向扇形孔，炮孔排距1.7m，孔底距2.6～3m，－375m、－350m、－325m 3個(gè)水平的邊孔角為40°，－400m水平的邊孔角為55°。在切割巷中間拉切割槽，以切割槽為自由面逐排爆破。崩落的礦石由－400m底部結(jié)構(gòu)經(jīng)鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)至溜井。

底部出礦結(jié)構(gòu)受礦巷邊孔角為55°，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采場(chǎng)(100m×20m)其底部結(jié)構(gòu)礦量占到了9%左右；按厚大礦體平均厚度60m計(jì)算，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采場(chǎng)的底部結(jié)構(gòu)大概有3.8萬t礦石[8]。

2 開采方案

針對(duì)李樓－吳集鐵礦開采技術(shù)條件，提出了無底柱崩落法遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦方案和淺孔房柱法回采底部結(jié)構(gòu)方案，對(duì)未充填采場(chǎng)底部采用無底柱崩落法回采，對(duì)已充填采場(chǎng)的底部采用淺孔留礦法回采。

2.1 無底柱崩落法回采方案

采用無底柱崩落法回采的效率高，安全性好，成本低，技術(shù)成熟。利用出礦進(jìn)路進(jìn)行鑿巖，以空區(qū)為自由面逐排爆破，由受礦巷往出礦橫巷方向退采，出礦采用遙控鏟運(yùn)機(jī)。如圖1所示，以出礦進(jìn)路作為鑿巖巷道，出礦橫巷為出礦巷道。

圖1 無底柱崩落法回采底部結(jié)構(gòu)方案

鑿巖:在出礦進(jìn)路內(nèi)，利用Simba1354型液壓鑿巖臺(tái)車配Φ76mm鉆頭鑿上向扇形炮孔，排距為1.7m，孔底距為2.5～2.7m，炮孔孔底至底部結(jié)構(gòu)頂部之間留1.5m的距離，前后排面之間炮孔錯(cuò)開布置。為了更多的回收礦石，考慮到Simba1354型液壓鑿巖臺(tái)車鑿小角度孔和水平孔較困難，因此底部結(jié)構(gòu)下部的礦體鑿巖采用YG－40型鑿巖機(jī)鑿小角度孔和水平孔。

爆破:采用BQF－100型裝藥器裝藥，起爆裝置放入孔底，孔口用炮泥加木塞進(jìn)行堵塞。采用非電微差雷管排間微差爆破，崩礦步距5.1m，即每次爆破崩3排。由受礦巷往出礦橫巷后退式爆破回采。

通風(fēng):新鮮風(fēng)流經(jīng)中段沿脈運(yùn)輸巷進(jìn)入底部結(jié)構(gòu)，通風(fēng)困難時(shí)可布置局扇加強(qiáng)采場(chǎng)通風(fēng)。

采場(chǎng)出礦:礦石崩落后，采用遙控鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)至采區(qū)溜井，然后在－425m水平由電機(jī)車?yán)林髁锞?/p>

頂板管理:在進(jìn)入采場(chǎng)作業(yè)前，需進(jìn)行敲幫問頂，確認(rèn)安全后方可作業(yè)。

回采完畢，即可進(jìn)行充填作業(yè)。充填前，在底部出礦橫巷圍巖穩(wěn)固的部位用混凝土砌筑充填擋墻，在隔墻上安裝濾水設(shè)施。采場(chǎng)底部采用1∶4的灰砂比進(jìn)行充填，采場(chǎng)中間采用1∶8～1∶10的灰砂比進(jìn)行充填；采場(chǎng)頂部采用1∶4的灰砂比進(jìn)行充填。

2.2 房柱法回采方案

對(duì)已充填采場(chǎng)的底部結(jié)構(gòu)用淺孔房柱法回采。淺孔房柱法工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，爆破規(guī)模小，有利用保護(hù)充填體。利用出礦橫巷進(jìn)行鑿巖爆破，不增加采準(zhǔn)工程，由切割槽往沿脈運(yùn)輸平巷后退式回采，以出礦橫巷為自由面自下而上分層回采，前期出少量礦石，保證礦石堆離采場(chǎng)頂板留有2～2.5m的作業(yè)空間，出礦采用鏟運(yùn)機(jī)。

如圖2所示，礦房垂直礦體走向布置，礦房規(guī)格為:寬8m，長10m，高14m，垂直礦體走向每間隔10m布置一個(gè)點(diǎn)柱，點(diǎn)柱規(guī)格為:3m×3m。

鑿巖:在出礦橫巷內(nèi)，利用7655型氣腿式鑿巖機(jī)配Φ38mm鉆頭進(jìn)行鑿巖，排距為0.5m，孔底距為1.0～1.2m，炮孔平行交叉布置。

爆破:采用人工裝填2＃巖石炸藥，采用非電微差雷管排間微差孔底起爆。由出礦橫巷自下而上分層爆破回采。

通風(fēng):新鮮風(fēng)流經(jīng)中段沿脈運(yùn)輸巷進(jìn)入出礦橫巷沖洗工作面，通風(fēng)困難時(shí)可布置局扇加強(qiáng)采場(chǎng)通風(fēng)。

采場(chǎng)出礦:礦石崩落后，前期出少量礦石，留下礦石作為下次鑿巖爆破的工作平臺(tái)，采場(chǎng)崩礦結(jié)束后采用鏟運(yùn)機(jī)集中出礦，由鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)至采區(qū)溜井，然后在－425m水平由電機(jī)車?yán)林髁锞?/p>

頂板管理:在進(jìn)入采場(chǎng)作業(yè)前，需進(jìn)行敲幫問頂，確認(rèn)安全后方可作業(yè)；當(dāng)采場(chǎng)頂板暴露面積過大時(shí)，應(yīng)視情況采用錨桿護(hù)頂，以保護(hù)人員、設(shè)備安全作業(yè)。

充填:充填作業(yè)與無底柱崩落法方案基本相同。

3 方案對(duì)比

根據(jù)李樓－吳集鐵礦底部結(jié)構(gòu)開采技術(shù)條件及工程現(xiàn)狀，對(duì)遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦無底柱崩落采礦法、淺孔房柱采礦法進(jìn)行技術(shù)分析，2種方案的優(yōu)、缺點(diǎn)見表1，2種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見表2。由于底部結(jié)構(gòu)所處的位置比較特殊，因此，該部分礦體回采礦石損失率均較大。無底柱崩落法采場(chǎng)生產(chǎn)能力大，由于采用中深孔爆破貧化也相對(duì)較大，鑿巖效率相對(duì)較高，采用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，出礦能力相對(duì)較小，并且遙控鏟運(yùn)機(jī)在出礦的時(shí)候存在視覺盲區(qū)，相對(duì)的礦石損失率較高。淺孔房柱法采場(chǎng)生產(chǎn)能力相對(duì)較小，但是出礦能力大；由于采用淺孔，貧化率較低。

圖2 淺孔房柱法回采底部結(jié)構(gòu)方案圖

表1 底部結(jié)構(gòu)回采各采礦方法方案技術(shù)比較

表2 方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié) 論

(1)針對(duì)大結(jié)構(gòu)采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)回采難題，根據(jù)采場(chǎng)充填情況，分別提出了無底柱崩落法鏟運(yùn)機(jī)出礦方案和淺孔房柱法回采方案。

(2)對(duì)無底柱崩落法和淺孔房柱法回采底部結(jié)構(gòu)主要工藝進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，2種方案對(duì)回采底部結(jié)構(gòu)各有利弊，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)各有優(yōu)劣。

(3)底部結(jié)構(gòu)回采是采礦界普遍的難題，安全高效的采礦方法一直是礦山所追求的，本研究對(duì)該類礦體回采提供了2種可行的方案，可對(duì)類似礦山礦體回采提供參考。

(4)建議下一步進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在全礦推廣應(yīng)用。

[1]任?？疲铣?，朱國濤.高階段嗣后充填采礦大型采場(chǎng)底部礦柱回采探討[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014，30(7):50-53.

[2]陳慶坤.分段鑿巖階段礦房采礦法在蒙庫鐵礦中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2014(4):002.

[3]洪增友.分段鑿巖階段礦房法爆破工藝的實(shí)踐[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2000，20(5):45－47.

[4]任從坡，王聚永.分段鑿巖階段礦房法回采爆破方案的改進(jìn)[J].采礦技術(shù)，2009，9(6):88－89.

[5]李美富，王 旭.分段鑿巖階段充填采礦法底部結(jié)構(gòu)的回收[J].采礦技術(shù)，2014(4):006.

[6]張立新.李樓鐵礦采礦方法和充填工藝探討[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2012(1):002.

[7]朱國濤，郝紅星，王曉飛.李樓鐵礦厚大礦體安全回采研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013(11):1－4.

[8]林衛(wèi)星，詹 進(jìn)，等.大型采場(chǎng)回采充填工業(yè)試驗(yàn)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[R].長沙:長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，2014.

2015-04-05)

李偉華(1983－)，河北邯鄲人，助理工程師，本科，主要從事礦山開采和管理工作，Email:827939986＠qq.com。