張馬屯鐵礦Ⅱ號礦體開拓工程設計和施工優(yōu)化

馮英俊， 陳 旺

(1.山東濟鋼環(huán)保新材料有限公司， 山東 濟南 250217； 2.濟南鋼城礦業(yè)有限公司， 山東 濟南 250217)

1 前言

濟南鋼城礦業(yè)有限公司張馬屯鐵礦床有Ⅰ號和Ⅱ號兩個主礦體，分別位于礦床內F1斷層的西東兩側，受斷層構造影響，Ⅰ號礦體埋深-187～-400m，Ⅱ號礦體埋深-40～-320m，水平相距300m。Ⅰ號礦體經帷幕注漿堵水后自建礦開采至今，提升、運輸、通風、排水、供電、充填等生產系統(tǒng)完備。Ⅱ號礦體埋藏淺，地面有建筑物、公路，不宜新建通到地表的工程，需利用Ⅰ號礦體已有的生產系統(tǒng)開采。該礦山結合實際對Ⅱ號礦體開拓工程的設計及施工進行優(yōu)化，解決了原設計存在的問題，加快施工進度，達到更好效果。

2 Ⅰ號礦體礦巖提升運輸系統(tǒng)和Ⅱ號礦體地質簡介

Ⅰ號礦體采用豎井盲豎井聯(lián)合開拓，主豎井從地表直通-240m水平。-240m水平作為主運輸水平，上部的礦巖通過溜井從該水平放出，下部的礦巖通過盲豎井提升至該水平，運輸至主豎井提升至地表。Ⅱ號礦體開采部分位于-240m水平的上部，礦巖通過溜井從該水平放出，運輸至主豎井提升至地表。

Ⅱ號礦體位于礦床的東北部，分布于4～-1號勘探線之間的閃長巖與灰?guī)r接觸帶內，呈透鏡狀，長460m，傾向延伸100～230m，賦存標高-40～-320m(地面標高+30m)，水平厚度20～44m，平均24.7m；走向NE41°,傾向NW，傾角40～60°，上緩下陡。地質儲量約400萬t，平均品位TFe53.27%。

3 Ⅱ號礦體開拓工程設計及優(yōu)化

3.1 開拓工程設計

Ⅱ號礦體設計只開采-80～-200m水平的部分，-80m水平以上不開采以保護地表，-200m水平以下礦體規(guī)模小、礦量少，不宜開采。在下盤設26°、-200～-80m水平的軌道上山，連通Ⅰ號礦體-200m和-80m水平的主要巷道，與Ⅰ號礦體的生產系統(tǒng)連成一體，作為礦巖提升和人員進出、設備材料運送的通道。礦巖采用串車提升，上部各階段的礦巖通過軌道上山下放到-200m水平，運輸?shù)谷?200～-240m的溜井，從-240m水平放出，運輸至Ⅰ號礦體的主井提升至地表。階段高度40m，設-80m、-120m、-160m、-200m四個階段水平。-80m為回風、充填水平，與Ⅰ號礦體的回風斜井聯(lián)通；-120m、-160m、-200m三個階段作為采礦、運輸水平。采用對角式通風，軌道上山作進風井，礦體端部設人行回風井，與-80m水平的回風巷聯(lián)通。提升機房設在-64m水平。

3.2 存在的主要問題

開拓設計存在的主要問題有[1-4]：(1)礦巖通過軌道上山串車提升，生產環(huán)節(jié)多，占用人員多，組織難度大，效率低，維修維護工作量大，運行成本高。(2)存在跑車、斷繩等安全隱患，安全管理難度大，不宜作為礦巖的主要提升方式。(3)軌道上山長度約285m，施工難度大，工期長。絞車投用前，-120m、-160m兩個水平的工程無法施工，嚴重影響工期。(4)將軌道上山的絞車硐室設計在-64m水平，施工難度大，使用、維修不方便。

3.3 設計優(yōu)化的內容

1)礦巖提升方式優(yōu)化

采用溜井放礦。溜井放礦工藝簡單，生產環(huán)節(jié)少，不占用人員，不增加成本，還可利用溜井儲存礦巖，便于生產組織[5-7]。將各階段水平的礦巖倒入溜井，在-200m水平放出，不通過軌道上山串車提升。優(yōu)化后斜上山僅作人員通行、設備材料運送和新風的通道。

2)開拓工程優(yōu)化

優(yōu)化溜井布置。改為溜井放礦后，將3條溜井與-200m、-160m、-120m、-80m四個階段水平連通，-160m、-120m、-80m三個階段水平的礦巖全部倒入溜井，從-200m放出，倒運至-200～-240m水平的溜井，在-240m水平放出運至主井提升到地面。結合-160m、-120m水平的工程，調整3條溜井位置，以便在軌道上山與-80m水平貫通前，能提前展開這兩個階段水平工程施工。礦巖不用串車提升后軌道上山的提升量很小，不需要長的甩車場，將絞車硐室從-64m水平改設在-80m水平。

原設計與優(yōu)化后的設計對比如圖1所示，圖1a為原設計方案，圖1b為優(yōu)化后的設計方案。軌道上山絞車硐室由原設計在-64m水平，改為直接設置在-80m水平，減少工程量的施工，更利于施工的便捷與后期使用。

4 施工優(yōu)化

4.1 -160m、-120m水平開拓工程提前施工方案

軌道上山斜長285m，施工、排碴難度大，工期長；且施工到-185m水平遇較大范圍的破碎帶，影響長度近40m，需要邊掘進邊支護，效率大幅降低，嚴重影響了與-80m水平的貫通投用，需創(chuàng)造條件提前施工-160m、-120m兩個水平工程。

利用布置的溜井，施工措施工程，使1條溜井與軌道上山的階段水平甩車場連通，在甩車場施工后即能展開該階段的工程施工。既為階段水平工程的施工創(chuàng)造條件，又能利用溜井排放軌道上山施工的巖石，加快軌道上山的施工。-160m水平工程優(yōu)化前后對比如圖2所示，圖2a為原設計，圖2b為優(yōu)化后的設計。-120m水平工程也進行同樣優(yōu)化。

4.2 -160m、-120m階段水平工程提前施工

先將1條溜井上掘至-160m水平，安裝振動放礦機。上山掘至-160 m水平時，從上山中施工一條措施巷道與溜井連通，調上電耙，向上山方向施工甩車場。待甩車場與軌道上山貫通后，將掘進設備調運上來，展開該水平工程的施工。在-160m水平措施巷道與上山貫通后，將溜井再上掘至-120m水平，同樣施工即可展開該水平工程的施工。兩個水平的開拓工程與軌道上山同步施工，大大提高了施工進度。

圖1 開拓工程優(yōu)化前后的溜井布置和各階段關系圖

圖2 -160m水平工程優(yōu)化前后對比圖

4.3 軌道上山上部施工排巖優(yōu)化

隨著軌道上山掘進長度的增加，施工效率降低，施工長度超過電耙提升長度100m時無法排巖。采用調度絞車提升與耙斗式裝巖機裝巖聯(lián)合排巖，解決這一問題。在軌道上山底部-200m水平車場安裝一臺3t調度絞車，在距掘進工作面15m以外的位置安裝耙斗式裝巖機，耙斗式裝巖機將工作面的巖石裝入礦車，調度絞車將礦車放到卸礦水平。先期將礦車放到-200m水平運出；-160m水平的甩車場和溜井連通后，將礦車放到-160m水平到入溜井；-120m水平的甩車場和溜井連通后，礦車放到該水平到入溜井。這種方式排碴大大縮短了運輸距離，大幅提高了排巖效率。

5 結論

通過采用溜井放礦代替礦巖串車提升設計，調整溜井布置，對原開拓工程設計優(yōu)化，使開拓工程更合理，礦巖提升方式更利于生產使用。從軌道上山設計施工連通中間階段水平的措施工程，在軌道上山投用前，提前展開-160m、-120m階段水平工程施工。采用調度絞車與耙斗裝巖機聯(lián)合排碴，降低了軌道上山施工難度，提高了效率，加快了進度。通過對Ⅱ號礦體開拓工程設計和施工優(yōu)化，保證了各項施工的順利進行，按期建成投產，更利于生產組織運行。