串聯(lián)塹溝在西石門鐵礦的應(yīng)用研究

史美俊, 鄭建明,趙繼平

(1.中國(guó)鋼研科技集團(tuán)吉林工程技術(shù)有限公司， 吉林 長(zhǎng)春 130022; 2.吉林化工學(xué)院計(jì)算機(jī)系，吉林 吉林市 132022; 3.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院， 沈陽(yáng) 遼寧 110819)

0 引 言

無底柱分段崩落法具有靈活性大、生產(chǎn)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和作業(yè)安全等優(yōu)點(diǎn)，已在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用。長(zhǎng)期以來，由于采用小結(jié)構(gòu)參數(shù)及低效風(fēng)動(dòng)設(shè)備，致使采準(zhǔn)工程量大，生產(chǎn)成本高[1]。西石門鐵礦目前采用的無底柱分段崩落法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)為常規(guī)參數(shù)，而礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀導(dǎo)致無法取得預(yù)期的回采效果。而且礦山多個(gè)采區(qū)已進(jìn)入殘礦回收階段，為實(shí)現(xiàn)安全高效回收資源的目標(biāo)，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不僅需要適應(yīng)礦體產(chǎn)狀及其穩(wěn)定性條件，而且要根據(jù)開采條件的變化進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合礦山以往殘礦回收生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，提出了串聯(lián)塹溝平底出礦的殘礦回收方案，作為無底柱分段崩落法的補(bǔ)充。

西石門鐵礦位于河北省武安市境內(nèi)，距武安市約18 km。礦床位于礦田內(nèi)石板坡～馬家腦渦輪式旋卷構(gòu)造體系外圈反時(shí)針方向撤開部位的東北部，產(chǎn)于燕山期閃長(zhǎng)巖和中奧陶紀(jì)馬家溝組灰?guī)r的接觸帶中，為接觸交代矽卡巖型磁鐵礦床，礦床構(gòu)造極為復(fù)雜,以褶皺為主，斷裂構(gòu)造次之，并控制了礦床的形態(tài)、產(chǎn)狀及空間位置變化。

頂板多為結(jié)晶灰?guī)r、大理巖，中度穩(wěn)定或不穩(wěn)定；底板多為矽卡巖,極不穩(wěn)定;閃長(zhǎng)巖中等穩(wěn)定，蝕變閃長(zhǎng)巖中等穩(wěn)定。

從礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，各采區(qū)回采礦量大多為難采礦量，且以原采場(chǎng)殘留礦量為主，需要改進(jìn)現(xiàn)行無底柱分段崩落法的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而充分回收殘余礦量，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限。

圖1 常規(guī)無底柱分段崩落法(端部出礦)

1 方案選擇

西石門鐵礦目前采用的采礦方法為無底柱分段崩落法(見圖1)，因礦山目前主要進(jìn)行殘礦回采，且礦體賦存條件復(fù)雜，多處存在民采空區(qū)，回采時(shí)靠近頂板部位礦石和殘柱礦石難以崩下來，造成懸頂與隔墻。此外，一些厚度較小的原生礦體采場(chǎng)、頂板圍巖有時(shí)不能及時(shí)冒落，致使礦石崩落后上部覆蓋層不能及時(shí)補(bǔ)充，無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)路放礦。在這種情況下，單一采用無底柱分段崩落法端部出礦的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)與礦山目前的礦體賦存條件不適，不但落入空?qǐng)龅牡V量放不出來，而且由于矽卡巖的不穩(wěn)固，導(dǎo)致布置在矽卡巖層中的進(jìn)路也難于維護(hù)，導(dǎo)致生產(chǎn)可靠性差以及礦石損失大。為解決這一問題，需研究底部出礦的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)，盡力減小開采區(qū)段內(nèi)矽卡巖層所承受的壓力[2]。

結(jié)合西石門鐵礦現(xiàn)行生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及殘留礦體賦存條件，對(duì)回采方案進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)。特別是針對(duì)緩傾斜礦體，當(dāng)單個(gè)塹溝回采的空區(qū)跨度即可誘導(dǎo)頂板圍巖自然冒落時(shí)，提出了串聯(lián)塹溝平底結(jié)構(gòu)的采礦方案(見圖2、圖3)。這種采礦方案是在無底柱分段崩落法的基礎(chǔ)上，將3條進(jìn)路劃歸為一個(gè)回采單元，從出礦巷道打出礦橫穿，構(gòu)成串聯(lián)塹溝落礦、平底出礦的底部結(jié)構(gòu)。

圖2 串聯(lián)塹溝平面圖

圖3 串聯(lián)塹溝剖面圖

當(dāng)塹溝巷道1回采時(shí)，崩落落入空?qǐng)龅牡V石由出礦橫穿鏟裝，經(jīng)出礦巷道1運(yùn)出；當(dāng)塹溝1出礦結(jié)束后，塹溝巷道2鑿巖，同時(shí)將出礦巷道2與出礦巷道1貫通。在塹溝2回采時(shí)，從出礦巷道2出礦，同時(shí)掘進(jìn)出礦巷道3。這樣一條塹溝一條塹溝地投入回采，每回采一條塹溝巷道，就有一條出礦巷道變成塹溝巷道，隨之新準(zhǔn)備一條出礦巷道。在正?；夭蓵r(shí)，每條巷道都有出礦與落礦的工程，先掘進(jìn)出礦巷道，后掘進(jìn)塹溝巷道。

2 串聯(lián)塹溝平底結(jié)構(gòu)方案的實(shí)施條件

串聯(lián)塹溝平底采礦方案是誘導(dǎo)冒落采礦法的一種，通過塹溝落礦拉開誘導(dǎo)空間，誘導(dǎo)上部圍巖自然冒落形成覆蓋層，或誘導(dǎo)上部礦體與圍巖一起冒落。崩入空?qǐng)龅牡V石與誘導(dǎo)冒落的礦石主要從出礦橫穿放出；采用串聯(lián)塹溝出礦時(shí)，結(jié)合礦山出礦設(shè)備，要注意控制塹溝與出礦橫穿的距離。

為在落礦時(shí)保護(hù)出礦巷道的穩(wěn)定性，塹溝炮孔的邊孔角不宜過小，在西石門鐵礦條件下，以不小于50°為宜。此時(shí)，為完整崩開采場(chǎng)內(nèi)礦體，需要礦體具有足夠的厚度，以厚度不小于25 m為佳。

3 結(jié) 論

(1) 給出了塹溝布置的最佳合理布置形式，即出礦橫穿與出礦巷道呈直角連接，減小了出礦口間距，底部脊部殘留少；

(2) 出礦橫穿的長(zhǎng)度大，便于鏟運(yùn)機(jī)出礦，有利于礦山利用大型無軌設(shè)備組織生產(chǎn)；

(3) 礦石回采率相比原無底柱分段崩落法提高10%，同時(shí)貧化率降低5%。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶干強(qiáng),任鳳玉,劉振東,等. 隨機(jī)介質(zhì)放礦理論的改進(jìn)研究[J]. 采礦與安全工程學(xué)報(bào), 2010,27(2)：239-243.

[2]李清望,任鳳玉. 西石門鐵礦南區(qū)難采礦體的安全回采研究[J]. 中國(guó)礦業(yè), 2000,9(6):26-28.

[3]任鳳玉,陶干強(qiáng),李清望,等. 西石門鐵礦南區(qū)崩落卸載采礦方法試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)礦業(yè), 2003,12(1)：39-41.

[4]常 帥,任鳳玉,李 楠,等. 雙鴨山鐵礦北區(qū)殘礦回收技術(shù)研究[J]. 中國(guó)礦業(yè), 2010,19(12):59-61.

[5]任鳳玉,王 燕. 團(tuán)城鐵礦殘礦回采工程支護(hù)方法試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)礦業(yè), 2008,17(8)：66-68.

[6]任鳳玉, 袁國(guó)強(qiáng),陳曉云,等. 弓長(zhǎng)嶺井下礦改進(jìn)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究[J]. 金屬礦山, 2006,9(363):86-87.