分段鑿巖階段礦房采礦法在蒙庫鐵礦中的應用*

陳慶坤

(1.廈門紫金工程設計有限公司， 福建 廈門市 361006;2.中南大學資源與安全工程學院， 湖南 長沙 410083)

0 概 況

新疆蒙庫鐵礦位于阿爾泰山脈中部西南邊緣山前地帶，地形變化大，多發育“V”型谷，屬構造剝蝕侵蝕型低中山地貌。礦區處于歐亞大陸腹地，緯度較高，北東部毗鄰蒙古高壓中心，冬季嚴寒多雪，夏季炎熱少雨，屬典型的大陸性氣候。

礦山于2008年3月建成了露天采場，并于當年投產，截止2010年底露天開采已接近尾聲，并轉為地下開采，開拓方式為主、副井和斜坡道聯合開拓。礦山目前處于半基建半生產狀態，生產能力為80萬t/a；待基建完成后，將達到150萬t/a的生產規模。礦體多為中厚急傾斜礦體，主要采用無底柱分段崩落法回采，局部厚度較薄部分采用留礦法回采。由于礦石品位較低，加之受鐵礦石價格下跌，礦石回采成本上升等因素影響，礦山面臨著較為嚴峻的生產形勢。為降低礦石貧化率，減小礦塊采切比，縮短礦塊回采準備時間，提高經濟效益，礦山擬改進或采用其他采礦方法回采礦體，以緩解礦山經營壓力，改善礦山運營條件。

1 開采技術條件

礦區主礦體為Ⅱ礦體，產狀為不規則似層狀、透鏡狀，傾向南西。礦體傾角50°～85°(多數呈65°～75°)、平均厚度8.4～11.34 m，原礦品位在25%～35%之間，多在30%以下，屬中厚至厚的急傾斜低品位礦體。礦巖多為塊狀結構，風化程度不高，穩定性好。干燥狀態下新鮮巖石抗壓強度45.0～196.0 MPa，飽和狀態下抗壓強度27.3～107 MPa。礦石平均密度3.998 t/m3，巖石平均密度2.92 t/m3，礦巖松散系數1.6～1.9。礦區構造破碎帶雖較多，但規模小，構造破碎帶一般為0.6～3.5 m，3.5 m以上的構造破碎帶較少，多為塊狀及碎塊狀，少數為碎屑狀，極少數為粉末狀。自地表到深部，巖體完整程度逐漸增大，除部分構造破碎帶外，巖體完整程度較高，工程地質條件良好。

2 分段鑿巖階段礦房法

截止2013年6月底之前，礦山主要采用無底柱分段崩落法回采礦體。該法生產工藝簡單，安全性好，適合采用高效回采設備[1-2]，采場實際生產能力最高可達1200 t/d。根據礦山現場實測數據，該法回采礦石的貧化率一直維持在16%～20%，實際出礦品位僅26%左右。為提高出礦品位，提高礦山經濟效益，礦方決定采用分段鑿巖階段礦房法回采礦體，并進行了采礦方法工業試驗，取得了較好的效果。

2.1 采場結構參數

如圖1所示，開拓階段高度為50 m，分段高12～15 m，頂柱高5～8 m。礦體厚度小于25 m時，礦塊沿走向布置時[3]，礦房長50 m，間柱長8 m；礦塊寬為礦體水平厚度。礦體厚度大于25 m時，礦塊垂直走向布置，礦塊長即為礦體水平厚度，寬25 m，其中礦房、礦柱各12.5 m。根據礦塊尺寸，一個礦塊可布置3個分段。

2.2 采切工程

采準工程主要有穿脈運輸巷、出礦沿脈運輸平巷、裝礦進路、人行天井、分段鑿巖平巷。每隔50 m布置一條穿脈運輸巷(即一個礦塊長度)，出礦沿脈運輸平巷沿礦體上盤接觸線布置，并與穿脈運輸巷聯通。人行天井布置在間柱中央，在每個分段高度上掘進分段鑿巖平巷，構成人行及通風的主要通道[4-5]。自出礦沿脈運輸平巷內每隔12 m以45°角向礦體下盤方向掘進裝礦進路，裝礦進路與礦房最下分段鑿巖平巷聯通[6]。

切割工程有拉底、切割天井。切割槽雖屬于切采工序，但計算時歸于回采中。切割天井布置于礦房中央，切割天井上端(礦塊頂柱內)作為回風小井，與上中段沿脈運輸平巷聯通。在礦房最下分段鑿巖平巷中向上鉆鑿扇形炮孔，爆破出礦后形成V形塹溝。根據采切工程布置及各采切巷道、硐室的斷面規格，可計算標準礦塊采切比，見表1。標準礦塊綜合采切比為42.1 m3/kt。

3 回采工藝

3.1 采場鑿巖爆破

在分段鑿巖平巷中用YGZ-90鉆機鉆鑿孔徑φ70 mm的上向扇形中深孔。采用這種打眼方式，崩落的礦石大塊較多，因此需要控制炮孔的裝藥量。撐控好打眼方式和炮孔的參數。回采前，將切割天井沿礦體全斷面拉開，為回采提供足夠的自由面。拉槽工序完成后開始鉆鑿回采中深孔，其排面參數見表2。

圖1 分段鑿巖階段礦房法

表1 采切工程量計算

根據炮孔排面參數布置炮孔，每排可布5個炮孔，炮孔總長為156 m。將炮孔全部鑿完后開始崩礦，用2臺BQF-100裝藥器充裝粒狀銨油炸藥，炮孔堵塞總長為23.5 m。按線裝藥密度5.01 kg/m來計算裝藥量，則兩排炮孔共需1328.7 kg的炸藥。

表2 采場鑿巖爆破參數

爆破時，采用非電毫秒導爆管孔底起爆，同排同段，各排分段加導爆管并聯網絡一次性起爆，各排導爆管腳線分別用膠布固定綁緊在傳爆線上，再將這根傳爆線并聯到主傳爆線上，連線完成后用起爆器起爆炸藥[7]。自礦房中央向兩側自上而下后退式回采，崩礦步距3.2 m。根據崩礦面積計算單次崩礦量為2506 t，每米炮孔崩礦量為8 m/t。

3.2 采場通風

新鮮風流自中段運輸平巷、穿脈運輸巷、通風人行天井、分段鑿巖平巷進入回采工作面；清洗工作面后，污風經回風小井(布置在頂柱內的未拉槽的切割天井)，上中段沿脈運輸平巷，上中段穿脈，上中段運輸平巷進入總回風系統。

3.3 采場出礦

崩落礦石用2.0 m3斗容的JCCY-2柴油鏟運機運至采場溜井，下放至下一中段振動給礦機硐室，再由礦用卡車運輸至中段主溜井卸礦。JCCY-2柴油鏟運機，出礦能力約260 t/臺班。根據礦山開采規模5000 t /d的需求，需JCCY-2柴油鏟運機鏟運機14臺，其中11臺工作，3臺備用。

3.4 空區處理和礦柱回收

回采礦房過程中，利用礦房頂、底柱和礦塊間柱支撐采空區。礦房回采完畢后，回收礦柱的同時崩落圍充填采空區。

礦柱回采分兩步驟。首先，在不影響礦房回采的同時，回采相鄰已采礦房的頂柱及上中段底柱；待礦房回采結束時，在其間柱及上中段底柱中鑿向上扇形炮孔和頂柱中鑿水平扇形炮孔，利用微差爆破，先爆礦房頂柱，后爆礦房間柱及上中段礦房底柱，崩落礦石由采場底部集中出礦[8]。

4 主要技術經濟指標

根據采用的采場結構參數和鑿巖爆破參數，及礦山目前使用的采掘裝運設備所計算的主要技術經濟指標如表3所示。現場工業試驗表明，采場內鏟運機出礦工效為260 t/臺班，每天工作3班。采場內設備的工時利用率取60%計算，則采場日均出礦468 t，需要不少于10個采場同時生產才能滿足150萬t/a的生產規模。

表3 主要技術經濟指標

5 結 論

分段鑿巖階段礦房法具有回采強度大，勞動生產率高，采礦成本低，回采作業安全等明顯優點[9-10]。蒙庫鐵礦屬急傾斜中厚的低品位礦體，在采礦成本不上升的情況下，采用合適的采礦方法或改進回采工藝，以提高出礦品位，將會帶來巨大的經濟效益。試驗結合礦山的實際情況，采用中深孔落礦，鏟運機出礦，有效地降低了采場貧化率。

針對礦柱回收這一方面，采用兩步驟分別回收礦塊頂底柱和間柱，并對難以回收的礦柱進行崩落處理，既保障了空區周邊作業人員的安全，又大大提高了礦石回收率，獲得了良好的經濟效益。試驗為今后礦山大規模回采提供了經驗，亦可為其他礦山提供借鑒。

參考文獻：

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