淺析書記溝鐵礦改進采礦方法

張皓

摘要：內蒙古大中礦業有限責任公司書記溝鐵礦地理位置在包頭市北偏西，距包頭市約80km，位于內蒙古烏拉特前旗小佘太鄉境內。礦區有大中公路與包頭市相通，交通便利。書記溝鐵礦礦區地處內蒙地軸的中部，產于五臺區地層角閃巖段含礦層，礦區以斷裂構造為主，由于斷裂構造作用，形成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ異常4個異常區（礦體）。

關鍵詞：階段空場嗣后充填采礦法

一、書記溝鐵礦基本情況

書記溝鐵礦設計生產規模230萬噸/年，2013年實際采礦能力為145萬噸。礦山總服務年限為17.6年。礦山累計查明資源量8820.73萬噸，截至2013年底保有資源量7368.61萬噸。礦山開采方式地下開采，主要采用無底柱分段崩落采礦法。設計的采礦回采率為85%，貧化率為20%，選礦回收率為84%。礦山采用豎井開拓，礦床開采的總順序為自上而下后退式回采。

二、書記溝鐵礦改進采礦方法的背景

無底柱分段崩落采礦法必然導致地表塌陷，經過近十年的生產，現礦區內地表已出現兩個塌陷坑，而礦體地表為耕地及季節性河流，地表塌陷將導致耕地破壞和季節性河流灌入井下。同時，無底柱分段崩落采礦法必然導致礦石損失率、貧化率偏大，使礦山長期經濟效益下降，服務年限縮短。根據國內外大量礦山的生產實際證明，在礦體賦存狀況及開采技術條件合理的條件下，該方法損失貧化均達到20%以上，若礦體賦存條件不適合該方法，礦石損失貧化指標還將進一步加大，從而使開采技術經濟指標進一步惡化。為了解決上述問題，內蒙古大中礦業股份有限公司通過與長沙礦山研究院合作，于2013年開始在Ⅲ、Ⅳ異常區（礦體）1200m中段以下采用階段空場嗣后充填采礦法進行采礦。

三、采用階段空場嗣后充填采礦法的重要意義：

㈠ 有效保護礦區地表及周邊生態環境。

可對采空區提供有效的支撐，防止采場上下盤圍巖及頂板的冒落，從而有效保護礦區地表及周邊生態環境。

㈡ 可顯著降低礦石損失貧化，從而提高礦床開采的近期及長期整體效益。

高質量的充填體可為采礦提供良好的條件，從而使礦石損失貧化降低至10%以下。對書記溝鐵礦而言，利用充填法礦石開采回采率可達93.47%，損失率6.53%，相對于無底柱分段崩落法，可多回收礦石約400萬噸，延長礦山服務年限2年，價值超過10億元。礦石貧化率降低至10%，可使出礦品位從目前的30%提高至34%，按年產礦石230萬噸計算，可多產出鐵精粉11.08萬噸（按選礦回收率80%、鐵精粉品位66.4%計算），增加產值7756萬元（按鐵精粉價格700元/噸計算）。如書記溝鐵礦全部采用充填采礦法，年充填總成本5193.4萬元，年增產值扣除充填成本后仍可盈利2562.6萬元。

㈢ 可大幅度較少尾礦排放，降低尾礦庫庫容。

充填采礦法可將大量尾砂充填于井下。對書記溝鐵礦而言，采用充填采礦法年產礦石量230萬噸，入選礦石品位34%，年產鐵精粉81.93萬噸，選礦比為2.44，年產尾砂總量為118.07萬噸（另干拋尾礦約30萬噸），年充填用尾砂總量87.96萬噸（平均單位充填體消耗尾砂1.35t/m3），年排放尾砂量30.11萬噸，尾砂充填利用率74.5%。大部分尾砂充填于井下，可顯著降低尾礦庫容量。

㈣ 高質量充填有利于控制采場地壓，保證采礦作業的順利進行。

四、階段空場嗣后充填采礦法的原理和創新點

㈠ 階段空場嗣后充填采礦法的原理

將厚大礦體劃分成階段，于階段下部布置采場底部結構進行出礦，于階段上部布置鑿巖硐室，在硐室內鉆鑿大直徑深孔，采用VCR法或側向崩礦法拉槽和爆破。礦房回采結束后，采空區采用膠結充填，礦柱回采結束后，采空區采用加少量膠結料的非膠結充填料充填。階段之間不布置其它采切工程，所有采切工程集中在中段內布置。

㈡ 創新點

1、兼有空場法生產能力大和充填法回收率高及保護地表的優點，克服了分層充填繁雜的作業循環的缺點。

2、采用大孔爆破，大型鏟運機出礦，裝備水平高，生產能力大，采礦效率高，有利于保證產量均衡和大規模生產。

3、回采與充填工作互不干擾，制約關系較分層、分段充填法少。

4、一次充填量大，有利于使用低標號充填料充填，充填成本相對較低。

5、在中段之間不需增布采準工程，采準工程少。

6、采用大型設備鑿巖，其爆破效率相對較高。

7、由于作業集中于鑿巖硐室和出礦水平進行，便于生產集中組織管理。

五、存在的問題

㈠ 技術風險 ：由于采用嗣后充填，對于個別巖石極不穩固的礦塊，空區暴露長，可能造成礦柱和上部礦塊塌冒，從而可能造成大量礦石損失。

㈡ 市場風險 ：充填采礦方法雖然能取得較大的社會經濟意義，但由于充填系統及運營的投入，增加了原礦成本22.58元/噸，使得產品的銷售價格競爭力下降。

六、總結

科技是第一生產力，近年來，隨著采礦工藝技術的改進，巖石力學研究的深入和礦山機械化程度的提高，在礦巖穩固性條件允許的情況下，采場結構參數普遍向著高階段、大跨度的方向發展，以減少采準工程量和采礦作業工序，提高采場單位面積產量和采場綜合生產能力。

內蒙古大中礦業股份有限公司率先引進新技術、新工藝在書記溝鐵礦采用階段空場嗣后充填采礦法，在爭取得更大經濟效益的同時，積極響應國土資源管理部門的政策號召，努力提高資源綜合利用率水平，有效解決破壞生態環境等問題，具有十分重要的社會意義。相信大中書記溝鐵礦的成功做法會在巴彥淖爾市礦山開采行業中起到顯著的表率作用。endprint