緩傾斜至傾斜薄礦床采礦方法探討

藍仕忠

摘要：分析某鐵礦V1、V2、V3號礦體的開采技術條件，得出礦巖穩(wěn)固性好及礦體滿足緩傾斜至傾斜薄礦體的條件。針對礦床開采時存在的出礦難、采礦方法難以確定、采礦管理難度大等問題，提出沿礦體傾斜方向或偽傾斜方向布置回采工作面的全面采礦法進行開采。通過研究采場結構參數、回采工藝、通風線路等，得出全面采礦法適用于該鐵礦緩傾斜至傾斜薄礦體的開采。

Abstract： This paper analyzes the mining technical conditions of V1， V2， V3 ore bodies in a iron mine， and obtains the conditions of the good stability of the ore rock and the condition of the ore body to meet the low-angle dip to dip thin ore body. According to the mining of the coal mine is difficult， the mining method is difficult to determine， mining management is difficult and other problems， a comprehensive mining method is proposed in which the mining face is arranged along the inclined direction or pseudo inclined direction of the ore body. Through the study of stope structure parameters， mining technology， ventilation lines， it is concluded that the comprehensive mining method is suitable for the mining of the low-angle dip to dip thin ore bodies.

關鍵詞： 緩傾斜至傾斜；薄礦體；全面采礦法；回采工藝；采場通風

Key words： low-angle dip to dip；thin ore body；breast stoping；stoping technology；stope ventilation

中圖分類號：TD863 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）09-0147-03

0 引言

礦體是礦物的聚合體，其是地質作用的結果，由于影響礦體形成的因素眾多，最終導致礦體的特征、賦存狀態(tài)、賦存環(huán)境存在差異。為確保安全開采，需根據礦床的開采技術條件選擇適宜的采礦方法，以便降低采礦成本，提高礦山經濟效益。不同類型、不同開采技術條件的礦體，其適宜的采礦方法也不同。礦巖穩(wěn)固性較好時采用空場法進行開采，如阿爾登—拓普坎鉛鋅礦[1]、雷家寨銅多金屬礦[2]、謙比西銅礦[3]等；礦巖穩(wěn)固性差時采用崩落法進行開采，如張家洼鐵礦[4]、銅坑礦[5]、羊耳山鐵礦[6]等；地表不允許塌陷或有需要保護的建筑物時采用充填法進行開采，如司家營鐵礦[7]、李官集鐵礦[8]、會寶嶺鐵礦[9]等；針對深部礦山，開采時還必須對深部巖石的力學特性進行研究，如冬瓜山銅礦開采時需研究深部巖石處于頻繁動態(tài)擾動狀態(tài)下的動力學特性[10-12]。

綜上所述，礦山開采時，尤其是地下礦山開采時，需要選擇適宜的采礦方法。緩傾斜至傾斜薄礦體開采時，常遇到出礦難度大、采礦方法難以確定、采礦管理難度大等問題，故以某鐵礦的緩傾斜至傾斜薄礦體為研究對象，研究適宜該特征礦體開采的采礦方法。

1 礦山地質概況

為研究緩傾斜至傾斜薄礦床的采礦方法，選擇某鐵礦為研究對象，礦區(qū)內礦體滿足緩傾斜至傾斜薄礦床的條件。礦山地質是采礦方法選擇確定的前提條件，故對該鐵礦的礦山地質進行簡要介紹。礦區(qū)在區(qū)域構造上處于劍川-大理歹字型構造南段，褶皺、斷裂、擠壓帶構成了極其復雜的構造組合體，其中斷裂密集，以高角度壓性斷裂為主，張性和壓扭性斷裂次之，構造線總體呈北西向平行展布。礦區(qū)出露地層主要有三疊系上統(tǒng)祥云組（T3x）、馬鞍山組（T3m）和三疊系中統(tǒng)云南驛組（T3y）。礦區(qū)范圍內構造簡單，為單斜構造，且褶皺不發(fā)育。礦化強弱與巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育程度成正相關系，當兩組節(jié)理、裂隙發(fā)育時，鐵礦呈似層狀和透鏡狀產出。

2 開采技術條件

2.1 礦體特征

該鐵礦床共圈定鐵礦體三個，其編號為V1、V2、V3號礦體，均以氧化礦為主，且呈透鏡狀分布。各礦體的具體特征如下：

①V1號礦體：位于礦區(qū)北東部，沿走向長180m，呈“弧”形狀。分布于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）的灰?guī)r中，以塊狀及蜂窩狀褐鐵礦為主。主要以似層狀及透鏡狀形態(tài)產出。礦體呈北東走向，傾向80°～190°，傾角在20°～25°，平均23°，為緩傾斜礦體，且平均厚度為2.09m，為薄礦體。

②V2礦體：位于礦區(qū)中部，沿走向長250m，同樣分布于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）的灰?guī)r中，以塊狀及蜂窩狀褐鐵礦為主。礦體的產出形態(tài)主要以似層狀和透鏡狀。礦體呈近南北走向，傾向85°～95°，傾角在35°～40°，平均37°，為傾斜礦體，且平均厚度為2.14m，為薄礦體。

③V3礦體：位于礦區(qū)中部，沿走向長50m，也分布于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）的灰?guī)r中，以塊狀及蜂窩狀褐鐵礦為主。礦體的產出形態(tài)仍為似層狀和透鏡狀。礦體呈近南北走向，傾向85°～95°，傾角在32°～38°，平均35°，為傾斜礦體，且平均厚度為2.20m，為薄礦體。

2.2 礦巖穩(wěn)固性

礦體圍巖及礦體頂底板均為厚層狀灰?guī)r，硬度大，物理力學性質高，巖石的穩(wěn)固性較好，有利于礦床開采，但在節(jié)理、裂隙發(fā)育區(qū)或采空區(qū)地段巖石破碎，穩(wěn)定性差，可能塌方、冒落。該鐵礦礦體產于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）灰?guī)r中，礦體上下盤亦主要為灰?guī)r，礦體上下盤圍巖化學成分與該層段巖石化學成分無較大差別。由于礦體上下盤圍巖具有與礦體本身相同的鐵礦化，礦體與圍巖實際上呈過渡的漸變關系。總體來說礦體及圍巖的穩(wěn)定性較好，礦床工程地質類型可劃為層狀結構堅硬-半堅硬巖類為主的中等類型。

3 緩傾斜至傾斜薄礦體開采存在的問題

以某鐵礦為基地研究緩傾斜至傾斜薄礦體的采礦方法，需以實際工程地質情況及礦體特征為前提進行探討。根據該鐵礦的實際生產經驗，可總結出緩傾斜至傾斜薄礦體開采過程中遇到的主要難題：

①礦體傾角較緩，崩落的礦石無法自行落礦，導致出礦難度大，增加采礦成本。

②由于礦體傾角處于緩傾斜至傾斜范圍內，導致采礦方法的選擇及回采工藝的確定難度大，如選擇多種采礦方法，則會造成礦山生產管理難度大。

③由于該鐵礦床存在多條礦體，對采礦方法的要求較高，造成采礦方法的設計難度大，實際開采過程中，需根據各礦體的具體特征調整采礦方法的結構及參數。

4 采礦方法探討

4.1 采礦方法選擇

不同特征的礦體需選擇相應的采礦方法進行開采，采礦方法的選擇是礦山開采的核心工作，其決定了礦山生產的安全性及經濟效益。礦床地質條件及礦體的開采技術條件是采礦方法選擇的前提，礦體的傾角、厚度，以及礦巖的穩(wěn)固性等都是采礦方法選擇時必須考慮的因素。同時采礦方法的選擇還必須遵守安全、可靠；結構簡單、技術可行；工藝成熟、管理方便；損失率及貧化率較低；生產能力大，勞動生產率高；采礦成本低、經濟效益好等原則。由于緩傾斜至傾斜薄礦體開采時崩落礦石無法進行自溜放礦，同時作為研究對象的某鐵礦的礦巖穩(wěn)固性較好，結合該鐵礦礦床實際的開采技術條件、經濟效益及礦山開采安全等，類比國內相似礦山，最終確定采用全面采礦法對緩傾斜至傾斜薄礦體進行回采。針對緩傾斜、傾斜兩種傾角的礦體通過調整回采工作面的布置形式確保安全生產，同時采用電耙輔助運礦的方式來解決礦石出礦難的問題。

4.2 緩傾斜薄礦體采礦方法探討

該鐵礦V1號礦體傾角在20°～25°，平均23°，即傾角小于30°，且礦體厚度為2.09m，同時礦巖穩(wěn)固性都較好，故采用回采工作面沿礦體傾斜方面布置的方式進行開采。沿巖礦體走向布置礦塊，采場寬度設置為50m，根據礦體賦存標高，中段高度設置為25m，設置礦塊間柱寬2m、頂柱及底柱高2m，采場底部溜礦小井間距設置為12m。具體的采場結構參數詳見圖1。

4.3 傾斜薄礦體采礦方法探討

該鐵礦V2號礦體傾角為35°～40°，平均37°，平均厚度為2.14m；V3號礦體傾角為32°～38°，平均35°，平均厚度為2.20m，即V2、V2號礦體的傾角都大于30°，若回采工作面沿礦體傾斜方面布置，采場出礦的安全性得不到有效保障。結合礦山實際情況，同時借助類似礦山的生產經驗，設置回采工作面沿礦體偽傾斜方向布置，即確保工作面的真實傾角小于30°，圖2中傾角C便是設計回采工作面的真實傾角，經計算為25°，小于30°，滿足要求。

各采場回采工作面沿礦體偽傾斜方向布置，同時沿巖礦體走向布置礦塊，采場寬度同樣設置為50m，根據礦體賦存標高，中段高度同樣設置為25m，設置礦塊間柱寬2m、頂柱及底柱高2m，采場底部溜礦小井間距設置為12m。具體的采場結構參數詳見圖2。

4.4 采場回采及通風

①采準切割：礦塊沿礦體走向布置，同時為減少礦柱礦量和提高回采率，滿足生產能力及裝車運輸量的要求，中段運輸巷道采用脈外布置。首先自中段運輸平巷開掘人行材料通風井和放礦溜井，然后在礦房底部沿礦體底板（下盤）開鑿拉底平巷、接著開鑿采場上山（采場上山通地表或聯通上中段電耙道）。

②采場回采：礦塊回采的順序為后退式回采，同時根據礦體傾角大小，V1礦體的工作面沿礦體傾斜方向布置，V2、V3礦體的工作面沿礦體偽傾斜方向布置，采場內的回采順序為從采場一側向另一側全厚推進。采場內采用YTP26型鑿巖機進行鑿巖，鑿巖孔徑一般為36mm～44mm，孔深1.5m～2m，排距1.5m～2m。鉆孔鉆鑿完成后，采用人工裝藥的方式進行裝藥，采用非電毫秒導爆管起爆方式起爆2#巖石鑿巖進行爆破。爆破后待炮煙散凈，處理采場礦房頂、底板巖層及頂部松、浮石。最后采用2DPJ-22型電耙將崩落的礦石耙運至采場底部的溜礦小井，礦石經溜礦小井放入中段平巷內的0.7m3翻斗式礦車中，運出地表。

③采場通風：V1、V2、V3號礦體開采時的采礦方法都為全面采礦法，區(qū)別在于回采工作面布置的形式不同。在主風機形成風流的前提下，每個采場配制一臺JK55-2-N04型局扇輔助通風，便可確保采場的通風安全。新鮮風流經平硐口進入中段運輸巷，經人行通風井、拉底巷道及采場聯絡道進入采場，清洗工作面后，污風排至上中段回風平巷再抽出地表或直接排出地表。具體通風線路見圖3，圖中箭頭表示風流流向。

5 結論

以某鐵礦為研究對象，研究緩傾斜至傾斜薄礦床的采礦方法，針對礦床開采存在的問題，經研究得出如下結論：

①分析了某鐵礦的開采技術條件及礦巖的穩(wěn)固性，得出礦體滿足緩傾斜至傾斜薄礦體的條件，同時得出礦巖穩(wěn)固性較好，有利于礦床的開采。

②提出采用全面采礦法進行開采，通過布置回采工作面的形式及采用電耙輔助運礦，有效解決了運礦難及回采工藝難管理的難題。

③探討了適用于緩傾斜及傾斜薄礦體開采的全面采礦法的結構參數，同時分析了采場回采工藝及步驟、通風線路，得出全面采礦法適用于緩傾斜至傾斜薄礦體的開采。

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