高分段無底柱分段崩落法在遼陽鐵礦的應用

閔文軍， 李應貴

(沈陽有色冶金設計研究院有限公司， 遼寧 沈陽 110003)

1 前言

無底柱分段崩落采礦法適用于急傾斜厚礦體或緩傾斜極厚礦體，地表不需要保護，對損失貧化指標要求不高的礦體[1]。本方法具有機械化程度高、開采強度大、作業效率高、采礦成本相對較低及生產安全等優點。

遼陽鐵礦設計利用儲量(122b+333)1 933萬t，設計生產能力200萬t/a，結合遼陽鐵礦的現狀，采用高分段無底柱分段崩落采礦法，有利于推動遼陽鐵礦礦山開采技術的發展。

2 遼陽鐵礦礦床概況

遼陽鐵礦共有6條鐵礦體，主要礦體為Fe4、Fe6，礦體傾角為45°～60°。

第四鐵礦層(Fe4)。礦層延伸穩定，規模大，在區內5條地質剖面均見此鐵礦層，礦層沿走向延伸800m以上，厚10～35m，沿傾向延深大于500m。礦石以陽起(透閃石) 磁鐵石英巖為主，少量磁鐵石英巖和假象赤鐵石英巖。磁鐵礦中Fe含量為20%～45%。礦體中有角閃巖、柘榴綠泥巖、綠泥透閃片巖及黑云母變粒巖等夾層。

第六鐵礦層(Fe6)。礦層埋藏較淺，規模較大，區內5條地質剖面均見此鐵礦層，其中并夾有磁鐵富礦。礦層沿走向延伸800m以上，厚12～40m，沿傾向延深大于500m，礦石以陽起(透閃石)磁鐵石英巖和磁鐵石英巖為主，局部出現假象赤鐵石英巖。磁鐵礦中Fe含量為20%～40%。礦體中有綠泥片巖、斜長角閃巖、綠泥石英

片巖和云母石英片巖等夾層，厚1～5m。

礦體頂底板圍巖為黑云變粒巖、綠泥斜長角閃巖、混合巖、絹云母綠泥石英片巖等。靠近礦體上下盤的綠泥斜長角閃片巖、絹云母綠泥石英片巖的耐壓強度較低，圍巖不穩定。

3 高分段無底柱分段崩落法的應用

根據礦體的產狀及賦存狀態，設計采用垂直走向的高分段無底柱分段崩落采礦法。

3.1 結構參數

進路垂直走向布置，礦塊劃分以完成回采出礦全過程的配套設備所能承擔的進路條數為準[2]。進路間距為15m，上、下相鄰的分段回采進路呈菱形布置，階段高度100m，分段高度20m。

3.2 采切工程

運輸巷道沿礦體下盤布置，采用進路裝礦方式，溜礦井(斜溜井)布置在礦體下盤，間距120m。廢石溜井布置在礦體下盤，間距120m，廢石溜井在前期采切時用做放出廢石，后期回采出礦時作為礦石溜井。通風行人天井布置在礦體下盤，間距240m。中段間設輔助斜坡道，坡度20°，連接各分段，斜坡道作為材料設備轉運通道。

3.3 回采出礦

采礦鑿巖采用simbar1354型鑿巖機在采切巷道中鉆鑿上向扇形炮孔[3]。邊孔傾角55°，每排孔11～12個，總長180～190m，每米崩礦量19t。鑿巖機鑿巖效率為80m/臺·班。采用BQF- 100型裝藥器裝藥。爆破采用毫秒導爆管和導爆索連續起爆，崩礦步距為7.5m。爆破后的礦石采用EST1030電動鏟運機裝運，鏟運機效率為35萬t/a，每4個進路布置一臺鏟運機，進路生產能力10萬t/a。

回采順序由上盤向下盤方向推進，分段回采順序從上向下進行，為減少貧化，在同一分段中各進路的回采盡可能保持在一條直線上。

3.4 采場通風

爆破完成后需對回采進路進行局部通風機加強通風，及時排出爆破產生的有害氣體和粉塵。待回采進路內有害物質的濃度達到允許值后，工作人員方可進入作業面。新鮮風流經進風天井/斜坡道、分段聯絡巷進入回采進路，沖洗工作面后的污風通過采場礦廢石堆排走。

3.5 二次破碎

采場出礦最大粒度控制在700mm以下，采場大塊產出率按10%計算。進路采下的礦石塊度大于700mm需在進路內進行二次破碎。二次破碎采用液壓碎石機。

3.6 頂板控制

隨回采工作的進行，頂板巖石隨之冒落，以形成足夠的覆蓋巖層(至少保留25m厚) 。若頂板不冒落時需放頂，放頂方法為集中放頂，在回風中段上部掘進放頂巷道，由放頂巷道向上鉆鑿天井，布置放頂鑿巖硐室，在鑿巖硐室中穿鑿水平扇形深孔，集中爆破形成覆蓋巖層。

3.7 采掘設備

1)中深孔鑿巖設備

鑿巖作業采用三班或兩班，設計選用兩班。

選擇simbar1354系列鑿巖臺車，需要2臺。

鑿巖機備用2臺。

2)采切掘進

平巷掘進采用Boomer K111掘進臺車，需要2臺。

采切出碴采用ST1030型柴油鏟運機，需要2臺。

3)鏟裝設備

采場出礦采用EST1030型電動鏟運機和ST1030型柴油鏟運機(臺年效率35萬t) ，工作6臺(5臺電動，1臺柴油)。

4)淺孔鑿巖機

天井掘進采用YSP45鑿巖機，需要3臺，備3臺，共6臺。同時需要YT27型鑿巖機8臺，工作4臺，備用4臺。

5)局部通風機

局部通風機選用JK40- 1№5.5型，工作20臺，備用5臺。

主要采掘設備見下表1。

表1 主要采掘設備表

3.8 綜合技術經濟指標

主要技術經濟指標見表2，高分段無底柱分段崩落法采礦生產成本見表3，普通無底柱分段崩落法采礦成本見表4。

表2 主要技術經濟指標表

表3 高分段無底柱分段崩落法采礦生產成本

通過表3與表4的比較可知，高分段無底柱分段崩落法采礦生產成本節約3.01元/t，年節約采礦生產成本602萬元。

4 結語

高分段大間距無底柱分段崩落法在遼陽鐵礦得到成功應用，提高了該礦的采礦生產能力，降低了采礦成本。在具體實際應用中，必須根據礦山實際情況，進一步優化技術參數，厚大礦體向超高分段、超大間距方向探索，形成超大型采場，降低采掘比，進而降低生產成本。

表4 普通無底柱分段崩落法采礦生產成本(進路間距10m,分段高度10m)

當前數字化礦山迅猛發展，不僅要在采礦技術上進行深入研究，優化技術參數，還必須向可視化、智能化、自動化方向發展，加強智能化設備投入，減少人力投入，以提高礦山生產能力，利于礦山安全。