煤礦中伴生硫鐵礦開發(fā)研究與探討

張?jiān)诮?/p>

(貴州興源煤礦科技有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，資源成了經(jīng)濟(jì)發(fā)展瓶頸，如何在現(xiàn)有條件下充分利用已有煤礦系統(tǒng)開發(fā)，利用煤礦中的伴生硫鐵礦，無論是對企業(yè)、社會、國家都且有非常重要的意義。

1 硫鐵礦資源概況與開拓方式

貴州省織金縣七公里煤礦位于織金縣城關(guān)鎮(zhèn)西7 km，根據(jù)(黔國土資儲資函[2015]505號)：評審備案的煤礦開采標(biāo)高范圍內(nèi)(標(biāo)高+1570～+1270 m)保有資源/儲量(111b+122b+333)2358萬t，共生硫鐵礦石(標(biāo)高+1400～+1200 m)，資源量(333)155萬t。

硫鐵礦床位于龍?zhí)督M底部，圍巖為鋁土巖及鋁土質(zhì)泥巖，礦體形態(tài)以層狀、似層狀展布，礦層距可采30號煤層距離平均為23 m，礦層含硫平均品位18.75%,平均容重3.10 t/m3。礦層埋藏最低標(biāo)高+1200 m，最高標(biāo)高+1400 m。根據(jù)DZ/T0210-2002《硫 鐵礦地質(zhì)勘查規(guī)范》最低工業(yè)品位含硫≥14%、最低可采厚度≥0.7 m、夾矸剔除厚度≥1 m的規(guī)范，該資源應(yīng)該開采利用。

根據(jù)礦井共生硫鐵礦的資源賦存情況及煤礦生產(chǎn)能力，硫鐵礦推薦生產(chǎn)能力按8萬t/a計(jì)，設(shè)計(jì)利用可采資源量的服務(wù)年限為10 a。

礦井采用平硐+暗斜井開拓方式，布置有主、副、回風(fēng)3條平硐，3條暗斜井上部分別與3條平硐相連，下部落底于+1270 m，在1270 m井底車場附近布置水泵房、變電所、水倉等硐室。開拓方式見圖1。

根據(jù)硫鐵礦的賦存情況，為了節(jié)約投資，充分利用現(xiàn)有場地及巷道，設(shè)計(jì)利用礦井主平硐、副平硐、回風(fēng)平硐以及一采區(qū)3條下山，另外，在回風(fēng)平硐右側(cè)35 m新掘硫鐵礦機(jī)軌合一斜井，負(fù)責(zé)硫鐵礦的主運(yùn)輸及輔助運(yùn)輸；原煤炭回風(fēng)平硐及煤炭回風(fēng)暗斜井兼任開采硫鐵礦時(shí)的回風(fēng)平硐及回風(fēng)暗斜井；原主平硐及煤炭運(yùn)輸暗斜井作為人員運(yùn)輸通道；原副平硐及煤炭軌道運(yùn)輸暗斜井作為排水通道。然后在+1270車場布置一條+1270回風(fēng)反石門到硫鐵礦礦體，開采硫鐵礦時(shí)回風(fēng)通過+1270回風(fēng)反石門到煤炭系統(tǒng)回風(fēng)暗斜井及回風(fēng)平硐。根據(jù)礦井范圍、形狀、地質(zhì)構(gòu)造及硫鐵礦賦存情況，并結(jié)合礦井開拓方式，硫鐵礦劃分為一個(gè)水平，水平標(biāo)高為+1270 m，劃分為一個(gè)采區(qū)。該采區(qū)面積約1.7 km2,開拓布置見圖1。

2 硫鐵礦開采

2.1 采礦方法

根據(jù)該礦開采礦體的開采深度、厚度、傾角和圍巖穩(wěn)定性等開采技術(shù)條件，適合的采礦方法有：全面采礦法、充填采礦法、壁式崩落法，3種采礦方法分析比較見表1。

據(jù)儲量報(bào)告，開采礦體平均厚度為1.62 m，支護(hù)可選用DW系列單體液壓支柱；該礦井煤礦采用壁式采礦法并形成了1套成熟的生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，故硫鐵礦的采礦方法采用壁式崩落采礦法。

(1) 礦塊構(gòu)成要素。礦塊走向長100.0 m，傾斜長90 m，不留設(shè)間柱、頂柱和底柱。底板裝車平巷與沿脈運(yùn)輸巷間距5 m，溜礦眼垂高4 m。

(2) 采準(zhǔn)切割。沿底板裝車平巷間距100 m布置溜礦眼、通風(fēng)行人天井(一對、間距10 m)到礦脈，沿礦脈布置沿脈運(yùn)輸平巷100 m再沿傾斜方向布置開切眼(切割上山)與沿脈回風(fēng)巷貫穿形成負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)，則可進(jìn)行礦塊回采工作。上階段沿脈運(yùn)輸平巷沿空留巷作為下階段回采工作面的沿脈回風(fēng)平巷。

(3) 礦房回采。礦房回采自下而上進(jìn)行，以切割上山為自由面，每班沿走向方向推進(jìn)2.0 m，傾斜方向推進(jìn)10.7 m，一次采全高。采用YT28型鑿巖機(jī)鑿巖，淺孔爆破，爆破使用安全等級不低于三級的煤礦許用含水炸藥、采用煤礦許用瞬發(fā)電雷管或毫秒延期電雷管(延期時(shí)間≯130 ms)起爆，起爆器激發(fā)。爆下的礦石采用SGB420/30可彎曲刮板輸送機(jī)裝運(yùn)至下部溜礦眼。當(dāng)采高較高時(shí)，上班采下的礦石不需全部裝運(yùn)完畢，需要留足部分礦石作為墊層，以方便下步鑿巖(但不能妨礙支柱作業(yè))。

(4) 回采工作面支護(hù)。回采工作面采用單體液壓支柱配絞接頂梁支護(hù)頂板。

圖1煤礦伴生硫鐵礦開拓方式

2.2 頂板管理及采空區(qū)處理

設(shè)計(jì)采用全部崩落法管理頂板，后退式回采，一次采全高，回采工作面采用單體液壓支柱配絞接頂梁支護(hù)頂板，“三、五排控頂”、“見五回二”，回柱放頂自下而上進(jìn)行，落后工作面不小于20 m。

采空區(qū)處理采用強(qiáng)制崩落法處理采空區(qū)，該方法是利用采空區(qū)上方預(yù)先鉆鑿的中深孔，采用垂直倒漏斗爆破技術(shù)，將采空區(qū)上方中的巖石崩落，充填并消除采空區(qū)。原理是在采空區(qū)的正上方采用垂直倒漏斗爆破技術(shù)，對采空區(qū)進(jìn)行處理。從采空區(qū)位置全部鉆鑿好直徑為150 mm左右的炮眼，其深度直接與采空區(qū)穿透，然后用帶繩木塊對所有炮眼進(jìn)行堵塞，裝入孔內(nèi)導(dǎo)爆索和一定長度的炸藥后，再裝填一定長度的隔離礦砂，采用孔內(nèi)分層爆破，直到采空區(qū)上方巖石完全崩落或填滿采空區(qū)。

表1 采礦方法技術(shù)分析與比較

3 結(jié) 論

(1) 充分利用開采煤炭的各系統(tǒng)，減少了硫鐵礦開發(fā)投資，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

(2) 主要利用煤礦系統(tǒng)開發(fā)利用了原本開發(fā)價(jià)值不大的伴生硫鐵礦，促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

(3) 從節(jié)約資源的角度，充分利用了有限的硫鐵礦資源，符合國家提倡的“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式。

七公里煤礦伴生硫鐵礦的開發(fā)研究與探討，為今后類似礦井的伴生礦開發(fā)提供了新思路，為增加企業(yè)及社會經(jīng)濟(jì)效益提供了新途徑。