礦山掘進廢石充填采空區(qū)工藝探索與實踐

趙永平，孫 利，吳智平

（肅北縣博倫礦業(yè)開發(fā)有限責任公司，甘肅 酒泉 736101）

七角井鐵礦區(qū)位于肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)西南，行政區(qū)劃上隸屬于肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)管轄，為大型鐵礦山，采用分段空場法采礦，年產(chǎn)礦石量約200萬噸～250萬噸，采礦過程中形成大量采空區(qū)，危及礦山生產(chǎn)安全；同時，礦山掘進過程中產(chǎn)生的廢石堆置在地表形成固廢，會占據(jù)大量土地資源，公司需花費大量的資金進行廢石堆場整治，且廢石易隨降雨流失，造成環(huán)境污染[1]。

因此，如何將掘進廢石與井下采空區(qū)結(jié)合，有效處置礦山采空區(qū)，實現(xiàn)廢石不出井成為一個實現(xiàn)雙贏目標的課題。

1 概況

本礦區(qū)礦體走向長度約3km，礦體一般厚10m～30m，礦層中間厚兩端薄，含礦層產(chǎn)狀：走向大致呈300°～350°，傾向北東，傾角40°～60°，含礦層與上下圍巖界線清楚，層位穩(wěn)定，上部為強蝕變透輝（透閃）陽起石巖，含稀疏浸染條帶狀磁鐵礦和黃鐵礦，中部為磁鐵礦層，下部為強蝕變透輝（透閃）陽起石巖，下盤圍巖穩(wěn)定性較好。

礦山采用主斜井（皮帶）+斜坡道+副井聯(lián)合開拓方式，主斜井為礦石運輸通道，斜坡道和副井為材料及人員上下通道。

采礦方法為分段空場法，礦房沿礦體走向布置，采用無底柱鏟運機出礦進路結(jié)構(gòu)，脈外巷出礦，中段高度為65m，分段高度為16m，礦房走向長度為50m，礦房間設(shè)8m間柱，留設(shè)7m頂柱，采礦方法如圖1所示。

圖1 采礦方法

2 存在問題

礦山原開采順序為自上而下開采，回采中段為2215m中段及2150m中段，年產(chǎn)掘進廢石量約20萬m3～30萬m3，大量掘進廢石堆存于地表，形成規(guī)模龐大的廢石堆場，年廢石運輸及處置費用約需1000萬元。

礦山形成的采空區(qū)不能及時處理，危及礦山生產(chǎn)安全，不符合國家安全生產(chǎn)相關(guān)法律法規(guī)要求[2]。

國家和博倫礦業(yè)公司對綠色礦山建設(shè)和發(fā)展的要求和理念，不允許產(chǎn)生廢石堆存于地表。

3 采掘順序優(yōu)化

為充分利用和處置井下掘進廢石，經(jīng)礦山技術(shù)管理部門研究，認為通過采掘順序調(diào)整，改變自上而下回采順序，優(yōu)先回采深部礦石，在礦山深部形成采空區(qū)，再通過合理的生產(chǎn)協(xié)調(diào)，可以實現(xiàn)將掘進廢石直接充填至礦山井下采空區(qū)的目標；同時通過廢石充填，消除采空區(qū)安全隱患[3]。

結(jié)合礦山目前生產(chǎn)現(xiàn)狀，通過采掘順序調(diào)整，使礦山整體形成2150m中段和2020m中段共同回采，2085m中段為過度銜接中段的回采順序。

通過回采深部礦體，將2020m中段及2085m中段掘進廢石就近回填至采空區(qū)；同時，為礦山深部開拓掘進廢石提供排放場所。

4 生產(chǎn)組織

鑒于礦區(qū)礦體走向長度較長，礦山以13#勘探線（礦體中部）為界劃分為東西兩個大區(qū)，制定下年度掘進生產(chǎn)計劃時，詳細排定具體工作面，分別計算東西區(qū)年產(chǎn)掘進廢石量，具體到月。

制定采礦計劃時，根據(jù)東西區(qū)生產(chǎn)廢石量所需采空區(qū)大小，制定2020m中段采礦工程計劃，要求具體到采場，具體到月份。

本礦區(qū)礦體傾角較緩，下盤圍巖穩(wěn)固，具備下盤安全作業(yè)條件，因此結(jié)合分段空場采礦法，空區(qū)回填采用分段回填方式進行，即礦體回采結(jié)束后，將下盤出礦進路和間柱中聯(lián)絡(luò)巷進行適當刷擴，以達到自卸礦卡實現(xiàn)卸車要求。采空區(qū)外設(shè)置車擋，確保卸車安全。

掘進工作面產(chǎn)生廢石經(jīng)自卸卡車運輸至采空區(qū)卸車，堆集于采空區(qū)外部的廢石，通過鏟運機推送至采空區(qū)，實現(xiàn)廢石充填的目的。

生產(chǎn)系統(tǒng)縱投影如圖2所示：

圖2 生產(chǎn)系統(tǒng)縱投影圖

5 小結(jié)

目前博倫礦業(yè)公司七角井鐵礦2020m中段為集中采礦準備中段，部分礦房已開始回采，形成采空區(qū)用于井下掘進廢石排放，2085m中段暫未開采。

本礦區(qū)已實現(xiàn)井下掘進廢石全部回填的目標，降低了廢石運輸成本，提高了掘進效率，減少了地表固廢排放，降低了固廢治理費用，同時減少相關(guān)輔助設(shè)備及人力成本，符合綠色礦山建設(shè)發(fā)展的要求。