西石門鐵礦深部開拓系統保安礦柱的安全技術評價

張建威（五礦邯邢礦業有限公司西石門鐵礦,河北 邯鄲 056303）

西石門鐵礦深部開拓系統保安礦柱的安全技術評價

張建威
（五礦邯邢礦業有限公司西石門鐵礦,河北 邯鄲 056303）

西石門鐵礦開采進入中后期，40m以上的可采礦量急劇減少，采掘逐步向深部分層轉移，深部開拓系統工程主要鄰近南區的采場，為保證深部開拓系統工程的安全永久性，南區深部各分層在回采過程中必須確保不能破壞保安礦柱。本次研究主要針對0平以上，南區深部開拓主井、進風井、電梯井和80環形單軌巷等系統工程，依據各分層采場現狀及地質資料綜合分析，科學論證該系統保安礦柱的安全性。

鐵礦；深部開拓系統；保安礦柱；安全技術

1　首先簡要介紹南區深部開拓工程

南區深部開拓設計開采范圍為24線以南40m～-120m之間的礦體，該范圍內扣除空區預計破壞量和保安礦柱量，實際可采礦量707.46萬噸，礦體TFe平均品位40.80%，本區位于“祁、呂、賀蘭”山字形構造東翼邊緣弧的東側，太行山隆起與華北沉降帶兩個不同構造單元的過渡地帶。礦區地層簡單。地表及溝谷中出露有第四系黃土層（Q）及中奧陶統灰巖，該礦床成因類型屬接觸交代矽卡巖型磁鐵礦床，礦床主要賦存在閃長巖與灰巖接觸帶處，由于巖體的隆起，礦體沿走向和傾向均有不同程度的起伏，礦體呈波浪狀產出，薄厚差異較大，礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為赤鐵礦﹑黃鐵礦。

西石門鐵礦深部設計采用盲豎井和盲斜井聯合開拓。

盲豎井具體位置：為箕斗井，作為主井。井筒凈直徑4.0m，井口坐標為：X6883.092，Y5039.235，井口標高：80m，井底標高：-175m，井深255m。

天輪硐室在120m水平，卸礦水平在95m水平。負擔年提升50萬t礦石的任務。

進風井，井筒凈直徑2.6m。井口標高：40m，井底標高：-120m，井深160m。

各中段設電梯井，電梯井分兩段共設兩條。

在主井附近布置一條礦石溜井，凈直徑3.0m，各水平的礦石通過礦石溜井，卸至下部礦倉（凈直徑3.5m），再通過-140m水平的皮帶裝入主井箕斗，提至95m水平卸入礦倉，再裝入80m水平的4m3側卸礦車,由14t電機車牽引到80m水平的主井卸礦硐室，卸入主溜井。

西石門鐵礦主要系統工程都在中央區管線礦柱北側，只要把中央區管線礦柱邊界線設為回采最終邊界移動界限，南區深部開拓系統主井、主溜井等系統工程就是安全的。由于40、0m中段有多個分層，故每個分層的保安礦柱界限都是不一致的，如果單以深部開拓設計26#勘探線以北為保安礦柱界限，缺乏科學邏輯性，因保安礦柱是以自下向上，呈梯形狀的，因此必須科學的設計保安礦柱界限。

2　保安礦柱的確定

所謂保安礦柱是指在主要開拓巷道的周圍和其它建筑物之下，在服務年限內不予開采的礦石，也就是保護主要開拓巷道和地表建筑物范圍內的礦體。留保安礦柱可以在巖石移動帶形成一個不發生移動的安全保護帶，使位于其內的構筑物不受巖石移動的影響。按留設的用途，又分井筒保安礦柱、境界礦柱，防水礦柱、斷層破碎帶礦柱等。

為使深部開拓系統工程、構筑物不遭損害，故工程和構筑物應布置在礦體開采后的最終移動境界之外，其邊緣與地表移動境界線之間應留一條保護帶（保安礦柱）。保安礦柱的寬度應根據地表保護物的保護等級而定。我國規定：I級保護的保護帶寬度為20m;II級保護為15m;III級保護為10m。由于地質勘探所圈定的礦體位置和礦體形狀與實際開采后的情況可能有誤差，因此用類比法選取的移動角圈定地表移動范圍時，應考慮5度左右的誤差值。非煤礦山保安礦柱在可采儲量中占相當大的比重，據資料綜合分析全國有30%的礦山保安礦柱占礦柱總量的43．9～47%。但存在問題是，隨著地下礦產資源的逐漸萎縮，保安礦柱回收的相關問題亟待解決。

當礦石被采出后，形成采空區，這時原巖體的應力平衡狀態受破壞，隨后便有采空區上部及周圍地壓活動的出現（有時在采空區形成后一個相當長的時間，才出現地壓活動），巖體逐漸變形、移動直到陷落。采空區上部地表發生崩落和移動的范圍，分別叫崩落帶和移動帶。采空區邊界和地表崩落帶和移動帶邊界線的連線和水平面之間的夾角分別叫做崩落角和移動角。如下圖所示：

移動帶的圈定，是根據若干個垂直于礦柱走向的勘探線剖面圖和沿走向的地質剖面圖，從礦體開采的最低一個水平起（當礦體不規則時，從礦體上、下盤的突出部位起），按各分層巖石的移動角，分別做直線與工程構筑物的保護界限相交，然后將各分層的端部各交點逐一連線，在平面圖上形成一條線（或閉合圈），便稱之為保安礦柱（或保護界限）。

保安礦柱具體計算方法如下所示：

80中段保護距離：a80+L=（120-80）/tg6 0o+20=40/1.732+20=23.09+20=43.09單位為m；

40中段保護距離：a40+a80+L=（80-40）/tg60o+a80+20=66.18單位為m；

0中段保護距離：a0+a40+a80+L=（40-0）/ tg60o+20=23.09+66.18=89.27單位為m；

L值根據為I級構筑物選值為20米；移動角選取為60度把計算后的保安礦柱界線繪制到40和0中段的各個分層上，來檢驗采區是否對保安礦柱進行了回采，民采是否對此段礦體進行了盜采，為各分層的回采邊界提供了科學的保障。

3　效益評價

本論文詳細論證了確定保安礦柱的重要性及方法。確定了保安礦柱，不僅為南區深部開拓系統工程的安全永久性提供了依據，又為以后西石門鐵礦深部采準設計提供了技術指導。

張建威（1978—）男，河北涉縣人，采礦助理工程師，大專，研究方面：采礦方面。