分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法在金山店鐵礦的應用

楊 樂

(武漢鋼鐵集團開圣科技有限責任公司， 湖北武漢 430000)

分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法在金山店鐵礦的應用

楊 樂

(武漢鋼鐵集團開圣科技有限責任公司， 湖北武漢 430000)

金山店鐵礦原采用無底柱分段崩落法開采，地表塌陷區范圍大，保安礦柱量損失大，尾礦庫庫存緊張。試驗采用分段鑿巖階段出礦嗣后全尾砂充填采礦法，能有效利用尾砂充填，緩解尾礦庫的壓力，同時為保安礦柱的回采提供了條件，提高了資源回收率，而且能解決因地表塌陷引起的環境破壞、征地和搬遷困難等問題。

分段鑿巖階段出礦嗣后充填法；全尾砂充填；回采工藝；充填工藝

金山店鐵礦建于1958年，年采礦設計規模達300萬t，鐵精礦年生產能力140萬t。金山店鐵礦一直采用無底柱分段崩落法開采，地表多處形成塌陷坑[1]，地表塌陷的時間和范圍遠超出了預測，嚴重影響了車間東區的連續生產；隨著礦區開采深度增加，地表巖石移動范圍逐漸增大，保安礦柱量也越來越大，若不及時回采，將造成永久的損失；此外，金山店尾礦庫容量比較緊張，即將面臨閉庫，目前征地和搬遷工作比較艱難。金山店鐵礦應用充填法開采，采用高濃度全尾砂膠結充填工藝[2-3]，能有效解決上述問題。

1 開采技術條件

礦體產于巖體南緣接觸帶附近F3斷層南盤T2－3pq與T2＋T1dy7地層分界線附近，受碳酸鹽巖層發育程度、巖體與T2＋T1dy7地層接觸構造、層間滑動破碎帶及F3、F4斷層等因素控制。上盤圍巖主要為矽卡巖、泥質黑云母角巖、變余粉砂巖、英長角巖，次為閃長玢巖、磁鐵礦條及石英閃長巖和大理巖等；下盤圍巖主要為石英閃長巖、矽卡巖、大理巖，次為二長花崗巖、閃長玢巖及泥質黑云母角巖。礦體與圍巖界線清楚，上盤界面較平直規則，下盤界面呈舒緩波狀，局部過渡型。礦體傾向自西往東為203°～172°～202°，傾角由西往東為85°～61°，自上往下為85°～50°。

塊狀及浸染狀磁鐵礦礦石結構致密堅硬，節理裂隙不發育，屬中等穩固性礦石；角礫狀磁鐵礦礦石及矽卡巖—磁鐵礦礦石結構不甚緊密，節理裂隙發育，屬穩固性差的礦石；粉狀磁鐵礦礦石結構松散，強度極低，屬穩固性極差的礦石。本次試驗研究礦塊主要為浸染狀磁鐵礦，粉狀礦石含量較少。

礦體的主要頂底板巖石中，閃長巖、大理巖致密堅硬，節理裂隙不甚發育，屬穩固性好的巖石；變余砂巖、角巖結構致密，但節理發育，屬穩固性中等的巖石；矽卡巖巖性軟硬不均，節理裂隙發育，屬穩固性差的巖石。

區內構造接觸帶(侵入體和圍巖的接觸帶)巖石破碎，巖性松軟，地下水活動性較強，巖石穩固性顯著降低，是礦床的軟弱帶。礦床中的另一軟弱帶是粉狀礦石，呈透鏡狀和不規則狀夾于塊狀礦石之中形成軟弱夾層。

本次試驗礦塊選擇25＃～28＃線之間，礦體走向長度254m，平均厚度16.5m，開采深度標高－368～－396m。試驗礦塊礦石平均地質品位43.55%，地質資源儲量99.9萬t。

2 采礦方法試驗研究

試驗研究礦塊主要為浸染狀磁鐵礦，屬中等穩固性礦石，采用分段鑿巖階段出礦嗣后全尾砂充填采礦法[4]。采礦方法見圖1。

2.1 礦塊布置

礦體采場垂直礦體走向布置，采場長為礦體厚度，礦塊高度為中段高度70m，分段高度14m，礦塊寬為48～60m，進路間距為12m，礦塊分兩步驟回采，先采礦房后采礦柱，礦房、礦柱間隔布置。

2.2 采準切割

采用脈外采準，在礦體的下盤布置分段巷道和礦、廢石溜井。采切工程有分段巷道、采準斜坡道、分段脈外運輸巷、分段鑿巖巷道、出礦進路、礦廢石溜井、切割天井等。由采區斜坡道至各出礦水平掘出礦水平沿脈，由沿脈向采場礦房、礦柱掘回采進路，在端部向上掘切割天井與上中段回風巷道貫通。在相鄰進路掘出礦巷道，與回采進路45°斜交，切割天井布置在礦體上盤。

圖1 分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法

2.3 回采出礦

采用中深孔鑿巖臺車在分段鑿巖巷道內鑿上向扇形中深孔，排距為1.5～2.0m，孔底距為2.0m，鉆孔直徑76mm。采用2＃巖石炸藥和非電雷管導爆系統起爆。上分段比下分段超前1～2排炮，爆破后形成梯段工作面。第一步回采礦房，第二步回采礦柱。選用WJD－1.5鏟運機將爆落礦石運至礦石溜井，下放到主運輸中段，鏟運機鏟運距離小于100m。

2.4 頂板管理

為了確保頂柱的整體穩定性，保障下部采場的安全作業，采用預控頂的支護方式，即在回采進路中，在原有支護條件的基礎上，采用錨索加強支護。長錨索索體采用直徑16mm鋼絞線，長度8m，用YGZ－90鉆機鉆鑿直徑為65mm的錨索孔，錨索網度2.0m×2.0m。

2.5 采場充填

充填集料選用金山店礦選礦后的尾砂[5]，膠結劑采用標號32.5的普通硅酸鹽水泥，高濃度的尾砂加水泥經機械攪拌后制成濃度為64%～68%的高濃度結構流體充填料漿。

充填系統主要由尾砂供料線、回水線、水泥儲存供料線、調濃水供給線、充填料漿制備與輸送、自動控制系統等組成。

充填體強度現場取樣檢測結果見表1。

表1 充填體強度檢測值

一步驟先采礦房，階段礦房回采結束后，采用全尾砂膠結充填，采場底部灰砂比1∶4，采場上部灰砂比1∶8；二步驟回采礦柱，礦柱采完后，采用全尾砂低強度膠結充填；部分廢石填入采空區與充填料漿一起充填，采場不濾水。采空區在充填前需要架設充填擋墻，封閉采空區。

2.6 主要技術經濟指標

本次試驗研究主要采礦技術經濟指標如下:

采場生產能力800 t/d；

采切比4.1m/kt；采礦貧化率10%～12%；

采礦損失率12%～15%；

充填單位成本79.89元/t。

3 結 論

(1)在中等穩固性礦體中，采用分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦方法能安全有效的回采保安礦柱，提高了礦石的回采率。

(2)全尾砂膠結充填的充填體強度達到2 MPa以上，對控制圍巖地壓、保護地表構筑物的起到了較好的效果，同時也消除了采場泥石流等安全隱患。

(3)采用全尾砂膠結充填，充填材料充足，同時緩解了尾礦庫的庫存壓力，減少了尾礦庫的建設投資。

[1]李春雷，蔡美峰，李曉璐.無底柱分段崩落法開采沉陷預測研究[J].中國礦業，2006(12):45-47.

[2]楊宏寶.廉江銀礦上向進路尾砂膠結充填采礦法試驗研究報告[R].長沙:長沙礦山研究院有限責任公司，2006.

[3]黨高峰，張子超，楊玉學.尾砂膠結充填法對地表建筑設施穩定性影響分析[J].現代礦業，2013(8):26-29.

[4]李興尚，吳法春，許家林.上向水平分層充填采礦法的優化研究[J].金屬礦山，2006(4):16-18.

[5]祝 星，盧 俊，劉賤剛.全尾砂膠結充填技術研究與應用[J].湖南有色金屬，2013，29(5):5-7.

2015-04-28)