極厚傾斜多夾層礦體的開采

楊守濤（山東省萊鋼集團(tuán)魯南礦業(yè)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(tuán)魯南礦業(yè)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(jīng)濟(jì)效益，通過生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)原有采礦方法在當(dāng)前市場(chǎng)條件先，已經(jīng)不滿足生產(chǎn)需要。故針對(duì)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(chǔ)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(zhì)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(guān)組頂部含鐵片巖含礦巖系總體走向300°～320°，長(zhǎng)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(tài)變化較大，延伸不一，分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象明顯，夾層較多。單個(gè)礦體剖面形態(tài)較規(guī)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(shù)礦巖為穩(wěn)固，最大暴露面積可達(dá)1000m2以上，部分地段由于受構(gòu)造的影響較為破碎，夾層強(qiáng)度較低易冒落。SFe品位49.29%～21.08%，平均31.56%。水文地質(zhì)條件變化較小，屬簡(jiǎn)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(fù)擔(dān)的成本低。

（2）傾斜礦體，不利于自重運(yùn)搬。

（3）礦石夾層多且薄，往往不足十米，礦層之間采動(dòng)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(jīng)濟(jì)價(jià)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(chǎng)結(jié)構(gòu)：本礦山階段高度為50米，每個(gè)階段劃分為3個(gè)分段，各分段之間通過斜坡道相聯(lián)系。采用此種采礦方法時(shí)，在開采礦體厚度小于20m時(shí)礦塊沿走向布置，寬度為礦體水平厚度，,礦塊長(zhǎng)50m，設(shè)房?jī)?nèi)溜井，穿脈內(nèi)裝車，每?jī)蓚€(gè)礦塊共用一條穿脈，礦塊留間柱；在開采礦體厚度大于20m時(shí)，礦塊垂直走向布置，礦塊長(zhǎng)度為礦體寬度，礦房寬度10米，礦柱寬度10米，先采礦房，膠結(jié)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(dá)140米的礦體存在較多問題：（1）每礦房均需獨(dú)立掘進(jìn)通達(dá)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(jià)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(shí)自下盤向上盤推進(jìn)，天井口往往暴露不充分，通風(fēng)不良。（3）礦房外下盤溜井集中裝車，運(yùn)搬距離過遠(yuǎn)，且存在上下坡，運(yùn)搬效率不高。（4）每礦房?jī)H一條充填天井且分布在礦體上盤，礦房長(zhǎng)50米以上，采場(chǎng)內(nèi)自流距離過遠(yuǎn)，易發(fā)生離析，不能保證充填質(zhì)量。（5）膠結(jié)充填需滿足間柱回采的強(qiáng)度，膠固粉添加比例高，且膠結(jié)充填占總充填方量的50%左右，充填費(fèi)用高。（6）礦房?jī)?nèi)回采自下盤向上盤推進(jìn)，分采能力差，采礦品位難以達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3.2預(yù)控頂?shù)南孪蛑猩羁追恐?/p>

階段高度為50米，每個(gè)階段劃分為四個(gè)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(gè)回采單元，礦房長(zhǎng)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(shí)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(hù)維持頂板穩(wěn)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(jìn)方向?yàn)樽陨媳P到下盤。鏟運(yùn)機(jī)從相鄰礦房進(jìn)入采場(chǎng)，運(yùn)搬礦石倒入最近的溜井。

礦體厚大礦處應(yīng)用此種方法比用方法一脈外工程量有所減少，礦石計(jì)算回收率也能保持在較高的水平，組織管理較為簡(jiǎn)單，形成礦房后基本與露天生產(chǎn)類似，但存在以下缺點(diǎn)：（1）支護(hù)量工程大,每分段支護(hù)面積高達(dá)1200余平方，造價(jià)高；（2）回采周期長(zhǎng)，每分段回采基本分三步，形成預(yù)控頂并支護(hù)、礦體回采、充填，雖然礦體回采時(shí)產(chǎn)能較大但預(yù)控頂并支護(hù)和充填作業(yè)時(shí)僅少量出礦或不出礦，從整個(gè)回采周期看單礦房產(chǎn)能并不高；（3）暴露頂板過高且人員進(jìn)入空區(qū)作業(yè)，對(duì)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(wěn)固地段易發(fā)生片幫；（5）爆破拋擲方向與層理方向垂直，易產(chǎn)生大塊；（6）充填慮水不暢，慮水籠子架設(shè)困難；（7）難以實(shí)現(xiàn)分采，采出品位過低；（8）充填要求質(zhì)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(qū)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(fù)合現(xiàn)象，礦層水平厚度普遍在125米左右，各層礦體水平厚度累計(jì)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(jìn)行剔除采出品位25%，經(jīng)濟(jì)效益較低，故排預(yù)控頂?shù)南孪蛑猩羁追恐ā＝Y(jié)構(gòu)參數(shù)：階段高50米，分段高15米，分層高度3到5米，礦塊長(zhǎng)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(shè)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(shí)較垂直走向布置有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）脈外掘進(jìn)量小，脈外掘進(jìn)僅為垂直布置時(shí)的三分之一；（2）礦房隨采隨沖，暴露時(shí)間段，可以不支護(hù)或簡(jiǎn)單支護(hù)，節(jié)省支護(hù)成本；（3）自上盤向下盤推進(jìn)，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(nèi)；6、工作面之間距離短，有利于鑿巖臺(tái)車的應(yīng)用，人員的調(diào)配。缺點(diǎn)：（1）通風(fēng)不暢，采場(chǎng)內(nèi)串流通風(fēng)改變?yōu)閿U(kuò)散通風(fēng)，視情況需增加輔助通風(fēng)措施；（2）充填擋墻架設(shè)頻繁，工程量大；（3）同礦房?jī)?nèi)，多道工序同時(shí)施工，并行作業(yè)多，管理復(fù)雜。

5　結(jié)語

以上三種方法各有利弊，但在目前鐵礦石價(jià)格不是很高的情況下，應(yīng)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(jìn)、降低充填對(duì)強(qiáng)度的要求和提高鑿巖臺(tái)車效率，可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]采礦手冊(cè)編委會(huì)[M].冶金工業(yè)出版社,1991.

[2]王青.采礦學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社,2009.