極厚傾斜多夾層礦體的開采

楊守濤（山東省萊鋼集團魯南礦業有限公司,　山東　沂水276422）

極厚傾斜多夾層礦體的開采

楊守濤
（山東省萊鋼集團魯南礦業有限公司,山東沂水276422）

采礦方法的選擇是否合理，很大程度上決定著礦山的經濟效益，通過生產實踐發現原有采礦方法在當前市場條件先，已經不滿足生產需要。故針對極厚傾斜多夾層貧磁鐵礦的賦存特性在原有采礦方法的基礎上提出新的變形方案。

極厚傾斜多夾層礦體；沿走向；上向分層充填采礦法

1地質概況

山東某鐵礦為鞍山式貧磁鐵礦，賦存于泰山巖群雁翎關組頂部含鐵片巖含礦巖系總體走向300°～320°，長度1500余米，傾角50～65°。礦體水平厚度78～137m，平均厚度106m。礦體形態變化較大，延伸不一，分支復合、尖滅再現現象明顯，夾層較多。單個礦體剖面形態較規則，呈層狀、似層狀，單層厚度一般為2～33m，最大33m，平均8.17m，。絕大多數礦巖為穩固，最大暴露面積可達1000m2以上，部分地段由于受構造的影響較為破碎，夾層強度較低易冒落。SFe品位49.29%～21.08%，平均31.56%。水文地質條件變化較小，屬簡單—中等類型。

2礦體回采的不利條件

（1）礦石品位低，選礦回收率不高，噸原礦能負擔的成本低。

（2）傾斜礦體，不利于自重運搬。

（3）礦石夾層多且薄，往往不足十米，礦層之間采動影響大，不具備分步回采條件。

（4）夾石、圍巖可用成分含量較低，鐵品位僅為4%左右，如不加控制，大量混入，急劇降低礦石經濟價值。

（5）夾石率高，平均在30%以上，為保證采出品位需要選別回采。

3目前礦山所用的采礦方法

3.1上向水平分層充填法

采場結構：本礦山階段高度為50米，每個階段劃分為3個分段，各分段之間通過斜坡道相聯系。采用此種采礦方法時，在開采礦體厚度小于20m時礦塊沿走向布置，寬度為礦體水平厚度，,礦塊長50m，設房內溜井，穿脈內裝車，每兩個礦塊共用一條穿脈，礦塊留間柱；在開采礦體厚度大于20m時，礦塊垂直走向布置，礦塊長度為礦體寬度，礦房寬度10米，礦柱寬度10米，先采礦房，膠結充填后再回采礦柱。

此種采礦方法在回采厚度20m以上甚至最厚可達140米的礦體存在較多問題：（1）每礦房均需獨立掘進通達各分層的斜坡道且工程均分布在下盤巖石中，脈外工程造價高。（2）天井多且分布不均勻。每礦房一天井，天井走向上間距10m，但垂直走向90余米僅一條天井，安全出口間距過大，且回采時自下盤向上盤推進，天井口往往暴露不充分，通風不良。（3）礦房外下盤溜井集中裝車，運搬距離過遠，且存在上下坡，運搬效率不高。（4）每礦房僅一條充填天井且分布在礦體上盤，礦房長50米以上，采場內自流距離過遠，易發生離析，不能保證充填質量。（5）膠結充填需滿足間柱回采的強度，膠固粉添加比例高，且膠結充填占總充填方量的50%左右，充填費用高。（6）礦房內回采自下盤向上盤推進，分采能力差，采礦品位難以達到設計指標。

3.2預控頂的下向中深孔房柱法

階段高度為50米，每個階段劃分為四個分段，最下一分段高度為11米，其余分段高度13米。每分段作為一個回采單元，礦房長度為礦體寬度，礦房寬度10米，一步房二步房寬度相等。回采時先在分段上部做切割頂作為鑿巖空間，高度為三米，采用錨噴支護維持頂板穩定。然后以切割井為自由面采用下向平行中深孔拉槽，形成切割槽后，以切割槽為自由面自由面組直爆破，孔徑90mm，孔深10m。推進方向為自上盤到下盤。鏟運機從相鄰礦房進入采場，運搬礦石倒入最近的溜井。

礦體厚大礦處應用此種方法比用方法一脈外工程量有所減少，礦石計算回收率也能保持在較高的水平，組織管理較為簡單，形成礦房后基本與露天生產類似，但存在以下缺點：（1）支護量工程大,每分段支護面積高達1200余平方，造價高；（2）回采周期長，每分段回采基本分三步，形成預控頂并支護、礦體回采、充填，雖然礦體回采時產能較大但預控頂并支護和充填作業時僅少量出礦或不出礦，從整個回采周期看單礦房產能并不高；（3）暴露頂板過高且人員進入空區作業，對頂板檢查、處理缺乏手段，帶來安全隱患。（4）兩幫暴露13m在不穩固地段易發生片幫；（5）爆破拋擲方向與層理方向垂直，易產生大塊；（6）充填慮水不暢，慮水籠子架設困難；（7）難以實現分采，采出品位過低；（8）充填要求質量高，需滿足回采二步房支撐頂板的條件。（9）二步房回采困難，出礦通道不順暢。

4　100米中段42#勘探線到46#勘探線礦體采用的采礦方法

本區礦層厚度較大，夾層較多，從剖面上看在豎直方向礦石層和夾層厚度變化較大，局部有分支復合現象，礦層水平厚度普遍在125米左右，各層礦體水平厚度累計在70到90米之間，單層夾石厚度在3到8米左右，較為軟弱，夾層和礦體傾角均在45°到55°之間，界線明顯，易離層。礦石品位36%，夾層鐵品位4%，如不進行剔除采出品位25%，經濟效益較低，故排預控頂的下向中深孔房柱法。結構參數：階段高50米，分段高15米，分層高度3到5米，礦塊長60米，寬為礦體厚度，將礦塊劃分為礦房和礦柱，礦柱視其是否回采和有無采掘工程留設寬度為6米或10米，其余部分為礦房。

上向水平分層充填法在厚大礦體平行于礦體走向布置時較垂直走向布置有以下優點：（1）脈外掘進量小，脈外掘進僅為垂直布置時的三分之一；（2）礦房隨采隨沖，暴露時間段，可以不支護或簡單支護，節省支護成本；（3）自上盤向下盤推進，大于1米以上的夾石可以剔除，四米厚以上的夾層可留為礦柱支撐頂板，夾石可做到不出礦房，保證采出品位并減少充填量；（4）慮水距離短，大多在25m以內；6、工作面之間距離短，有利于鑿巖臺車的應用，人員的調配。缺點：（1）通風不暢，采場內串流通風改變為擴散通風，視情況需增加輔助通風措施；（2）充填擋墻架設頻繁，工程量大；（3）同礦房內，多道工序同時施工，并行作業多，管理復雜。

5　結語

以上三種方法各有利弊，但在目前鐵礦石價格不是很高的情況下，應更加注重開采成本，采用平行于礦體走向布置的上向水平分層充填法，可有效地提高采出品位，減少脈外掘進、降低充填對強度的要求和提高鑿巖臺車效率，可取得較好的經濟效益。

[1]采礦手冊編委會[M].冶金工業出版社,1991.

[2]王青.采礦學[M].冶金工業出版社,2009.