桃花鐵礦鏟運機進路房柱法的試驗

曾 暉

(重慶巫峽礦業(yè)股份有限公司)

桃花鐵礦位于重慶市巫山縣抱龍鎮(zhèn)，礦區(qū)東西長10.5 km，南北寬1.4～4.4 km，總面積為27.75 m2，由南北2個礦段組成，遠景資源量為2億t。一期生產(chǎn)能力為80萬t/a，采用多平硐開拓，脈內(nèi)掘進，無軌運輸方式，電耙房柱法開采。桃花鐵礦回采時，爆破后偽頂黏土巖會大量混入礦石中，電耙耙礦過程中也帶入了大量底板頁巖，廢石混入率達到40%以上；為控制廢石混入及保障頂板安全，偽頂層必須全部進行錨網(wǎng)支護，但實踐表明，頂板黏土巖穩(wěn)定性差，難以支護，同時礦層穩(wěn)固頂板雖為黃龍組灰?guī)r，但局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖溶發(fā)育，破壞了巖體局部的完整性，降低了頂板穩(wěn)固性，開挖時易產(chǎn)生掉塊或冒頂，礦體及其圍巖受斷層、褶皺影響大，礦體受多組構造面控制，部分采場所在地段圍巖破碎，大部分工作面需采用礦工鋼棚式支護、液壓支柱等加強支護，在整個回采過程中安全性較差，支護成本也較高。桃花鐵礦采用多平硐開拓，無軌運輸，平硐通過能力較大，但電耙房柱法采用2JP-30型電耙，耙礦能力低，同時回采作業(yè)支護較多，工序繁瑣，大大增加了回采循環(huán)的間隔時間，在回采過程中，經(jīng)常出現(xiàn)部分時間段裝礦溜井無礦或大量井下卡車排隊等礦的情況，回采作業(yè)效率非常低。因此，需要對桃花鐵礦采礦方法進行優(yōu)化。

1 工程概況

桃花鐵礦礦體主要呈層狀產(chǎn)出，主礦層位于黃家磴組頂部，屬單一礦層。礦體的形態(tài)與賀家坪背斜基本一致，樞紐向北東緩傾，兩翼向北西和南東傾斜。礦體平均厚2.88 m，傾角為8°～20°，屬緩傾斜薄礦體。礦層頂板為石炭系中統(tǒng)黃龍組微晶灰?guī)r，巖質(zhì)堅硬，穩(wěn)固，其底部有厚0～0.7 m的黏土巖，厚度小，質(zhì)軟，見水易軟化，為赤鐵礦的直接偽頂層。礦層底板為紫紅色、灰綠色頁巖，含少量赤鐵礦細鮞粒和粉砂質(zhì)[1]。礦層傾向褶皺發(fā)育，頂?shù)装羼薨櫰鸱螅』翃A斷礦體。頂?shù)装羼薨櫧o切割布巷及回采帶來一定的困難，頂板受構造弱面、裂隙斷縫、溶蝕侵蝕、露頭風化氧化等危害侵擾，開采后頂板易離層、松脫，易沿斷縫、搭縫、水縫冒頂，給采場的頂板管理帶來一定難度。

桃花鐵礦原采礦方法為電耙房柱法。礦塊沿礦體走向每60 m布置一個，礦塊高度同階段高度，即25 m。采場崩落礦石由電耙耙運至采場下部集礦平巷，再用電耙耙運至階段集礦溜井運出。傾斜方向采用電耙耙礦，斜長不宜超過80 m。當?shù)V體傾角較緩時，上、下運輸階段間設出礦副階段。每兩個礦塊間留10 m連續(xù)間柱，頂?shù)字鶎挒?.5 m，礦塊中留4 m×4 m點柱，沿走向和傾斜方向視礦體頂板穩(wěn)固程度，點柱間距一般為9～10 m。每礦塊設階段溜井1條，均布置在礦體下盤巖石中，沿礦體底板布置上山4條，階段電耙硐室4個[2-3]。電耙房柱法見圖1。

圖1 電耙房柱法示意(單位：m)

2 采礦方法優(yōu)化

借鑒國內(nèi)類似地質(zhì)條件礦床開采的成功經(jīng)驗，結合桃花鐵礦自身實際情況，針對偽頂廢石混入較高、難以支護，采場斷層較多、圍巖破碎等情況，采用鏟運機進路房柱法，見圖2。

2.1 采場結構參數(shù)

鏟運機進路房柱法礦塊長120 m，依托階段運輸平巷每隔120 m布置一條鏟運機運輸上山至上階段運輸平巷，采用偽傾斜、之字形布置，鏟運機上山寬3.7m，高3.5m，且留設連續(xù)間柱，間柱每邊寬3 m。礦塊高度為階段高度，即25 m，礦塊頂柱寬5 m，底柱寬3 m。切割進路沿礦塊走向布置，每隔13 m布置一條，兩進路之間留3 m連續(xù)間柱。鏟運機進路房柱法采場結構參數(shù)見表1。

圖2 鏟運機進路房柱法示意(單位：m)

表1 鏟運機進路房柱法采場結構參數(shù)

2.2 切割進路工藝

切割進路依托鏟運機運輸上山從上而下沿走向布置，間隔13 m布置一條。以4 m寬前進布置到礦塊邊界后，再退采刷擴至9 m寬，兩進路之間留3 m的連續(xù)間柱。切割進路采用分層爆破掘進，先爆破礦體中下部(高品位礦)，留700 mm護頂?shù)V，鏟裝作業(yè)完成后，再爆破護頂?shù)V及偽頂(低品位礦)。

2.3 刷擴退采工藝

切割進路到礦塊邊界后，從邊界開始刷擴退采。進路兩幫同時刷擴，刷擴寬度均為2 m，一次退采長度為9 m。刷擴時先爆破礦體，鏟裝作業(yè)完成后，采用挖掘機挖斗直接挖除偽頂，挖除全部頁巖至灰?guī)r頂板。

2.4 采場通風

新風由階段運輸平巷、鏟運機上山進入采場，采場進路配備一臺局扇加強通風，污風從礦塊上山進入上階段回風系統(tǒng)。

2.5 礦石搬運工藝

礦石搬運均采用機械作業(yè)。鏟運機和卡車均沿上階段運輸平巷進入鏟運機運輸上山，鏟運機直接進礦房裝礦后，卸入在鏟運機運輸上山與切割進路交叉點等候的卡車，卡車沿鏟運機運輸上山下行至下階段運輸平巷，運出地表。

2.6 采空區(qū)頂板管理

試驗采用進路法開采，為保證地表穩(wěn)定及生產(chǎn)安全，采場進路兩側間柱一般不進行回采。

3 應用效果

通過鏟運機進路房柱法試驗，技術經(jīng)濟指標達到了較好的水平，見表2。

表2 現(xiàn)場試驗主要技術經(jīng)濟指標

通過與電耙房柱法對比發(fā)現(xiàn)，雖然鏟運機進路房柱法回采率稍微偏低，但生產(chǎn)能力大幅提高，廢石混入率更是大幅下降，頂板基本不支護，各項技術指標都有了很大的提升。鏟運機進路房柱法從根本上解決了桃花鐵礦軟弱偽頂難支護、易掉落、混入礦石的難題，控制了廢石混入率，保障了回采安全及出礦品位；連續(xù)間柱減少了圍巖破碎情況下的支護量，降低了支護強度需求；同時，大幅提升了全礦的機械化程度，作業(yè)效率大幅提高，出礦能力大幅加強。

4 結 論

(1)偽頂難支護、易掉落，礦體圍巖破碎，頂?shù)装鍙U石混入率較高，作業(yè)效率低是導致電耙房柱法無法實施的主要原因，鏟運機進路房柱法回采圍巖破碎、薄頂板易掉落的緩傾斜薄礦體具有良好的效果。

(2)小斷面間隔進路、分層爆破、機械鏟裝、挖機清頂是鏟運機進路房柱法的主要工藝，既保障了作業(yè)的安全，又降低了廢石的混入，還提高了作業(yè)效率，鏟運機進路房柱法值得推廣。同時仍需進一步優(yōu)化采場參數(shù)，以達到更好的技術經(jīng)濟指標。

[1] 陳江帆，羅慶國，張承偉，等. 重慶市巫山縣桃花赤鐵礦區(qū)詳查地質(zhì)報告[R].重慶：重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川東南地質(zhì)大隊，2013.

[2] 房志桓，羅一波，張有乾，等.重慶巫峽礦業(yè)股份有限公司桃花鐵礦采礦方法研究現(xiàn)場試驗方案[R].長沙：中冶長天國際工程有限責任公司，2017.

[3] 鐘 良.進路式采礦法的應用前景[J].云南冶金，2014,43(2):15-18.