鐵礦深部開采切割巷中深孔施工工藝優化

文/談捷 攀鋼集團工程技術有限公司特種工程分公司 四川攀枝花 617000

鐵礦開采的過程中如何在鐵礦深部進行有效的開采是至關重要的問題，如果有良好的工藝來對其進行開采則可以有事半功倍的效果，文章就此進行分析。

1、相關研究

管理控制地壓是地下開采礦山高效安全生產的一個重要影響因素。巷道及采場進路維護的傳統手段是支護不穩定巷道和加固不穩定圍巖。但面對深部回采復雜地質和高地應力環境，僅僅依靠加強巷道及采場進路支護和圍巖加固是不夠的，巷道及采場和圍巖仍然會面臨失穩問題，這對深部回采工作的高效進行和采礦人員的安全帶來了極大的安全隱患。若采用人為的方法對深部回采過程中地應力活動分布特征進行分析研究，通過改變回采順序等方式，使回采區域處于應力降低區內，再配合合理的支護與加固，就可以實現深部回采工作的安全有效進行。因此，研究深部回采地壓活動變化特征，分析回采工作對地壓活動分布的影響，優化合理的回采順序，提出安全的深部開采措施，可為之后的礦石回采提供一定的依據，為深部開采作業的安全進行提供保證，對即將步入深部開采的金山店鐵礦有著重要意義。目前，隨著人類對資源需求量的加大，回采深度超千米的金屬礦山已達一百多座。Anglogold 公司的某金礦，回采深度已達3700 m，West Driefovte 金礦也已延伸至6000m 以下；印度的Kolar 金礦田，有三座礦山的回采深度超過2400m；俄羅斯的基洛夫礦山、捷爾任斯基礦山等在采礦山，回采深度接近1000m，有關前期工作甚至至1500 多米。除此之外一些分布在加拿大、澳大利等的金屬礦山也已經進深部開采。我國弓長嶺Fe 礦回采相關工作已到地表以下1000m；冬瓜山Cu 礦在1000m 以上進行回采工作；紅透山Cu 礦采深已達1000m；金川Cu-Ni 礦、乳山Au 礦、凡口Pb.Z n 礦等金屬礦山都已步入深部回采行列。據分析，在今后二十年內，我國地下開采的金屬礦山將陸續進入1000--2000m 的開采深度。

2、深部開采的問題

幾十年前，對金屬礦山進入深部開采后面臨的諸多問題就進行了深入探討。對已進入深部開的礦山，高應力、高水壓以及高溫度等問題，對傳統采礦方法提出了挑戰。針對深部開采的復雜環境，須改進以保證采礦技術和工藝以適應高地應力環境，防止由此引發地壓災害，以保證深部礦山的安全、高效的作業。資料顯示，地下礦山進入深部開采后，都遇到了巖爆、冒落甚至失穩現象等問題，經濟損失和人員傷亡巨大。因此，系統的研究深部開采的新回采技術、地壓研究、災害控制等具有重要的意義。但另方面，深部開采研究中，可以考慮研究合理的利用深部回采引起的高應力為回采工作服務。如回采過程中在礦體開采過程中，利用高應力區的巖體碎裂特性，來改善礦石的塊度從而實現正常快速回采工作。因此，研究高應力區硬質礦巖的碎裂機理，利用巖體所儲能量，合理優化工程布置，實現安全、高效的回收深部礦石資源。如今隨著國內金屬礦山轉入深部采礦，這對采礦工作安全高效進行提出難題，工程自然災害多，深部開采技術諸多難題急待解決，因此有必要在高地應力區的可能發生的事故地質災害控制、采場應力轉移以及支護手段進行革新等方面進行深入研究。

3、鐵礦深處開采技術

技術上，為了獲取合適的巖體彈性模量、巖體強度等力學性質參數，對金山店鐵礦區以往的實驗測試報告以及工程地質調查研究成果進行系統的收集和深入總結分析，并進行實地數據和面臨問題的收集整理，結合金山店礦山具體地質條件以及礦床回采工藝（采場參數、巷道位置、回采現狀等）情況，進行具體的分析總結。依據以往礦山工程地質調查、現場實測工程數據以及各類礦巖物理力學性質實驗結果，依靠有限元軟件建立金山店張福生礦區的三維數值模型，對該礦區深部開采過程中地壓活動變化進行數值模擬，同時對礦區的深部開采過程中地應力活動特點進行總結分析。最后，總結數值分析代表性結果，結合武鋼集團金山店鐵礦礦山實際工程布置和開采狀況，給出合理的回采順序和深部安全回采措施建議。礦區內復雜破碎帶較為發育，一般寬數米左右，常出現于礦體上下盤與圍巖接觸帶部位，破碎帶與礦體的產狀近似平行，對圍巖整體穩定性影響不大。礦區內節理控制是最重要的巖體的穩定性的十分關鍵因素。通過對井下某分段巷道圍巖進行全面的節理調查與研究，總結了圍巖節理裂隙分布的規律：靠近礦圍巖的節理比較發育，總體表現為短小而又不規則分布，節理密度為5到15 條／m，局部可達30 條／m，連續性相對較差，呈不規則分布。遠離礦體的節理成組、成對性特征明顯，圍巖的完整性顯著提高。礦體內的節理裂隙大多屬剪節理，常有碳酸鹽質和矽卡巖質所充填。礦巖的穩定性是巖體工程力學特性的系統全面反映。武鋼集團金山店相關部門對礦區的巖體工程地質做了較為系統的調查研究，采用專門CSIR 分類法對上下盤圍巖的穩定性做了完整的評價。

結語：

鐵礦開采的過程中深處的礦藏往往有著很高的價值，如何對其進行開采則是困難重重，因而需要針對性的進行工藝優化，確保經濟效益。