鐵礦露天轉地下高效開采技術探析

張林瑞

（太鋼集團代縣礦業(yè)有限公司，山西 忻州 034207）

1 露天轉地下開采所面臨的問題

從目前的鐵礦開采現狀分析，露天轉地下開采已經是一個必然的趨勢，在未來10年間，這種轉變會逐步滲透到各個地區(qū)，不僅僅是影響到我國，世界主要鐵礦開采地區(qū)都會面臨同樣的問題考驗，因此我們必須提前就對相應的技術措施進行科學論證，并探究發(fā)現更加高效可靠的開采技術。露天轉地下開采所面臨的問題主要分為5部分，首先是在這個轉化的過程中，如何將現有資源以最高效率集合轉換到另一種開采模式中，減輕礦產開采企業(yè)的成本追加壓力。其次是如何利用過去在露天開采過程中所總結的經驗和技術方式，來幫助維持地下采礦工作的順利進行。再次是探究開采場景發(fā)生如此大變化之后，如何制定一套具有地下開采針對方向的保障措施，確保地下開采過程的安全有效。同時我們要考慮到在整個露天轉地下的過渡時期，鐵礦行業(yè)和相應企業(yè)應該如何保證增產銜接和穩(wěn)產銜接是礦產的開采總量和能力，不會在整個過渡過程中出現較大的波動。最后是如何能夠加快地下開采工程的進度，直線露天轉，地下開采工作的快速過渡[1]。

2 露天傳地下開采過渡討論

2.1 空場法

當露天開采與地下開采呈上下對應關系時，如果實際條件允許可以進行同時開采，利用隔離礦柱將露天開采區(qū)和地下開采區(qū)進行風格，并在空場中流滿礦山，保證露天開采工作不受影響。我國的鳳凰山鐵礦在上世紀80年代經歷了從露天開采到地下開采的過渡期，為了保證鐵礦的開采總量不受到嚴重影響礦山管理人員在露天坑底留設了平均厚度達10m的境界頂柱，同時實現了露天開采和地下開采地下開采，用深孔硫礦法回采礦房，暫留礦柱。在放礦階段，在拉低水平以上流平均厚度5.89m的礦石緩沖層，以保護境界頂柱。通過鉆機從露天坑向下鉆孔，爆破境界頂住，并在爆破礦柱同時，攤落一定數量的頂盤圍巖形成覆蓋層，轉而應用階段坍落法進行回采。利用此方案，鳳凰山鐵礦在5年的過渡開采過程中實現了產量的穩(wěn)定，為之后我國同類開采企業(yè)在面臨過渡時期進行的管理措施，提供了寶貴的經驗和數據。從技術角度來分析，該方案最大的優(yōu)點在于露天開采結束之后，仍然會保留足夠數量的存窟礦石，這對于礦山的持續(xù)穩(wěn)產過度具有積極作用。只要保證露天開采過程與地下開采過程之間有足夠強度的結構，維持，就可以實現同步的采礦過程，只要實現在生產平面上的平行，就不存在存留隔離礦柱的問題。對于鐵礦礦巖穩(wěn)固的地勢條件具有較好的應用場景，可采用穿透地表的控場法進行回采，回采率高，貧化率低。用此類方法也并非萬能，其開采模式也存在一定的固定缺陷，缺點主要集中在露天礦場的積水會直接灌入地下，這樣就會增加地下開采環(huán)境，排水設施的工作壓力，為此需要投入更多的排水設施和持續(xù)排水的費用，同時也會增大地下開采初期的漏風量，如果開采地區(qū)降雨，充沛或處于夏季多雨時節(jié)，那么大量的雨水會直接進入到地下開采區(qū)。增大地下開采的難度，并且也會使得一些支護設施和裝置設備存在被損壞的影響。在投入此類開采模式時，還是應該對當地的自然氣候條件進行綜合性分析，以客觀判斷所處地區(qū)的礦產開采過程是否適應，此類開采模式，或者是在投入該類開采模式后，提前設置相應的預防措施，減少相應影響因素的作用效果[2]。

2.2 崩落法

此類方法是指在崩落礦石的同時崩落圍巖，讓圍巖物質來充填采空區(qū)。通過這樣的機理來控制和管理地壓。來進行回踩時，不需要將礦塊劃分成間柱和礦房，能夠對更多的地區(qū)進行回采。只要整個開采過程能夠按照一定的順序崩落礦石即可進行單步奏回采。對于此方法，不需要提前預留礦塊頂柱，所以在回采過程前，為了安全生產和過程中的爆破需要，必須在露天坑底形成一定厚度的覆蓋巖層。這種方法的集中特點體現在整體結構簡單，技術成熟度高，伴隨著勞動生產率高，不會對生產能力造成較大影響，整個系統(tǒng)的維持運營成本較低，而且可以通過加入機械化設備來提高生產的效率，在目前全世界各地的露天轉地下礦產開采，行業(yè)具有廣泛的應用場景，而且這是基于具有廣泛應用場景這一特點不斷形成的，新的應用數據，又對整個開采方式的成熟度提升做出了積極的影響。

但是如果采用此類開采方式，在露天轉地下開采過程前，需要在露天底形成覆蓋巖層，造成的后果就是露天區(qū)域和地下區(qū)域無法進行同時的開采，這樣必然會導致在過渡的初期，礦山的產量會由于地下開采過程的不穩(wěn)定性產生一定的產量下滑，所以在一定時間段內會出現銜接不暢的情況。但隨著配套設施的跟進以及開采環(huán)境的不斷優(yōu)化，會逐步恢復原有的開采效率。

2.3 充填法

對于一些貴重礦石的開采，為了保證露天開采和地下開采能同時進行，并且在過渡過程中安全生產不會受到影響，也會采用裝填采礦的方式，此類方式的核心就是回采工藝基本與控場法類似，區(qū)別在于礦房回采之后需要填充空礦房，以提高礦巖的穩(wěn)固性。

但是此類方式投入了成本更多，而且不適應于大規(guī)模的開采過程，所以這一類措施一般是應用在貴重礦石產區(qū)。同時如果是礦柱的礦量不大，或者后續(xù)不需要再回采礦柱，也可以使用充填法。

除此之外還存在聯(lián)合開采法，它實際上是將崩落法和防蛀法進行組合，其特點是在開采過程中首先根據礦產分布情況將階段劃分為分段，每一段的生產過程將礦體劃分為間柱和礦房。分節(jié)點區(qū)域對礦房和間柱進行錯開布置。

聯(lián)合開采法的優(yōu)點在于維延穩(wěn)固，對于礦體較厚的礦床具有很好的應用效果，能夠顯著提升回踩效率，在過程中降低礦石的損失，但是也存在受地形或地質結構影響，可能會導致的通風條件不好，同時由于多區(qū)域同時開采作業(yè)，對于礦體結構的內部結構穩(wěn)定性破壞不直觀，造成安全系數得不到很好的保障[3]。

3 結語

礦產資源是工業(yè)生產領域的一個重要基礎資源，隨著現代文明對于工業(yè)生產需求的增加，同時也由于礦產開采設備和技術的不斷優(yōu)化，整個開采的效率得到了顯著提升，自然環(huán)境中的礦長總量是固定的，在不斷提升的開采規(guī)模和速度面前，原有的容易開采的礦山區(qū)域會逐漸枯竭，為保證開采總量不受影響，就必然會面對從露天開采轉向地下開采的過程，而露天開采到地下開采的過程可能要持續(xù)很長一段時間，在這段時間內企業(yè)不能放棄，已有的開采產量必須以一種適合當前實際情況的過度開采模式來保證采礦產量不受影響。在眾多的選擇中，受自然環(huán)境，礦體特性以及設備跟進等因素的影響，其配套的開采技術具有多樣性特點，可根據實際情況和成本限制靈活選擇。