劉塘坊鐵礦采礦生產實踐

王 飛 馬毅敏 柳志森 洪敦敏

(中鋼集團安徽劉塘坊礦業(yè)有限公司)

劉塘坊鐵礦采礦生產實踐

王 飛 馬毅敏 柳志森 洪敦敏

(中鋼集團安徽劉塘坊礦業(yè)有限公司)

介紹了劉塘坊鐵礦在生產實踐中，根據(jù)礦巖實際穩(wěn)固性、產狀,對原設計采礦方法進行了修改與完善，保證了礦山由基建期向生產期的平穩(wěn)過渡，為礦山達產奠定了基礎。

采礦方法 基建期 礦體開采

劉塘坊鐵礦位于安徽霍邱縣周集鎮(zhèn)，處于“合肥拉張盆地”北西角，北鄰“淮南—鳳陽對沖斷層區(qū)”，西鄰“長山褶斷隆起”,礦床賦存于晚太古界變質巖系中，為一沉積變質型磁鐵礦礦床，年設計采選原礦150萬t。礦體厚度2～30 m，變化較大，傾角0°～45°，小傾角礦體較多；礦體分支復合現(xiàn)象嚴重。礦石為石英角閃石磁鐵礦，3#礦體為主要開采礦體。礦體頂?shù)装鍑鷰r為變粒巖和片麻巖，3#～7#礦體頂?shù)装鍑鷰r為變粒巖，其他礦體的頂?shù)装鍑鷰r為含石榴子石黑云斜長片麻巖。礦巖穩(wěn)固性大部分較好，局部穩(wěn)固性較差。

1 礦體開采

1.1 基建期3#礦體開采

西部3#礦體為基建過程中最先揭露的礦體，礦體平均傾角約45°，走向長度約240 m，真厚度2～10 m，礦巖穩(wěn)固性均較好。

根據(jù)礦巖穩(wěn)固性及礦體產狀，選擇平底裝礦留礦法[1]。礦房沿礦體走向布置，礦塊長度40 m，礦房寬度為礦體厚度，間柱寬度為8 m，間柱中布置人行井及采場聯(lián)絡道，運輸巷布置在礦體上盤，拉底巷布置礦體下盤，運輸巷與拉底巷之間由出礦巷聯(lián)通，出礦巷間距10 m。選用CYE-2型電動鏟運機，1.7 m3固定式礦車出礦。為提高裝車效率，將鏟運機改裝為側裝式，可直接在礦房對應的運輸巷內裝礦，減少了鏟運機的運距。淺孔留礦法主要技術經濟指標見表1，礦體開采布置見圖1。

表1 淺孔留礦法主要技術經濟指標

圖1 平底裝礦淺孔留礦法

1.2 上向水平分層充填采礦法

-500 m中段下盤3#礦體平均傾角16°～45°，走向長度約350 m，真厚度2～22 m，礦巖穩(wěn)固性總體較好，局部較破碎。

為基建期采礦需要，此處礦體前期選擇了分段礦房嗣后充填采礦法[2-3]，采準布置為：礦房長度50 m，礦房間留設5～6 m間柱，在礦體上盤布置運輸巷、下盤布置鑿巖巷，鑿巖巷與運輸巷間由出礦巷聯(lián)通，出礦巷間距10 m；出礦設備選用CYE-2鏟運機，中孔施工選用YGZ-90鉆機。

由于礦體傾角變化較大，選擇YGZ-90鉆機施工45°以上鉆孔，造成下盤礦石損失率較高，且部分地點圍巖不穩(wěn)固，中深孔爆破后，圍巖中的廢石塌落到礦石中，造成礦石貧化率提高，為此選改用上向水平分層充填采礦法[4-5]。采準布置如下：礦房沿礦體走向布置，礦房長度50 m，礦房間柱寬度5～6 m;在礦體下盤施工分段脈外運輸巷，由脈外運輸巷向礦體方向施工坡度為15%的下坡采場聯(lián)絡巷，待第一分層回采結束后，對采場聯(lián)絡巷進行壓頂，將采場聯(lián)絡巷調整為平坡，第二分層回采結束后，對采場聯(lián)絡巷進行第二次壓頂，采場聯(lián)絡巷調整為上坡，采場內施工充填回風井。礦體回采高度根據(jù)礦巖穩(wěn)固性控制在5～8 m，礦體傾角大部分在40°以下，由于采場回采高度不高，回采下盤時，崩落的礦石仍能自然流下，保證了礦石回采率。一分層回采結束后，即對礦房進行充填，充填時控頂高度約2 m，以保證下一步回采時有足夠的爆破自由空間。為節(jié)省充填成本，縮短采充循環(huán)時間，先采用全尾砂充填，待尾砂中水濾干后進行下一分層采礦，一般7 d左右，鏟運設備可在充填體上安全運行。上向水平分層充填采礦法較好地提高了礦石回采率，降低了礦石貧化率，同時只需要在首采分層施工切割巷，可有效降低采掘比，經濟效益較好，但施工人員在采場內施工作業(yè)，需要對采場頂板加強管理，確保施工安全。兩種采礦方法主要技術經濟指標如表2。分段礦房嗣后充填采礦法見圖2，上向水平分層充填見圖3。

表2 兩種采礦法的主要技術經濟指標

圖2 分段礦房嗣后充填采礦法

圖3 上向水平分層充填采礦法

1.3 -400 m中段6盤區(qū)下盤3#礦體開采

-400 m中段6盤區(qū)下盤3#礦體平均傾角45°，礦體走向長度約120 m，真厚度約25 m，礦巖穩(wěn)固性總體較好。

由于劉塘坊鐵礦充填站建設較晚，為保證采場銜接正常，此處礦體前期選用了平底出礦的留礦法。礦房長軸垂直于礦體走向，長度等于礦體水平厚度，寬度10 m，回采高度30 m，礦房間留設10 m左右的間柱。在間柱中布置運輸巷，礦房中布置拉底巷，運輸巷與拉底巷之間由出礦巷連通，出礦巷間距 10 m，同時在礦體上盤布置主運輸巷。

留礦法回采結束后，根據(jù)礦體產狀與現(xiàn)有工程分析，設計上向水平分層充填采礦法對礦房間的間柱進行回收,分別在-392,-376 m分段布置脈外運輸巷，向間柱施工坡度為14%的采場聯(lián)絡巷。礦柱回采時，首先對間柱兩側的留礦法空區(qū)進行充填，充填體灰砂比為1∶8。充填時需對出礦巷、人行天井等進行封堵，防止運輸巷被充填體堵塞，爆破時無爆破自由空間。第一分段回采在-400 m水平進行，采場運輸巷作為爆破自由空間，回采時由礦體上盤向礦體下盤進行，上盤運輸巷作為鏟運機運礦通道；-392，-376 m分段礦體回采時由礦體下盤向礦體上盤進行，采場聯(lián)絡巷作為鏟運機運礦通道；間柱回采時,采場控頂高度在5～6 m，充填后控頂高度控制在1.5 m左右，同時注意觀測充填體的強度，確保在回采時充填體不會大面積脫落。也可根據(jù)實際情況，回采時與充填體接觸處適當留設點柱。

留礦法空區(qū)充填時，充填體未能與空區(qū)結頂，間柱回采時，采場頂板充填體均較穩(wěn)固，經過分析，礦柱回采是在形成的免壓拱下進行，大部分應力傳遞到礦體上下盤，減少了頂板的應力，保證了頂板的穩(wěn)固性。同時，對采空區(qū)充填較及時，充填體強度適當，有效控制了上下盤圍巖及間柱的變形，對礦體的后續(xù)安全開采提供了保證。實施后礦石回收率提高了30%以上，具有良好的經濟效益。其主要技術經濟指標見表3。采場布置見圖4。

表3 上向水平分層充填采礦法礦柱回收主要技術經濟指標

圖4 淺孔留礦與上向水平分層充填組合采礦法

2 生產能力分析

劉塘坊鐵礦原設計生產能力150萬t/a，開采順序由下向上，即由-500m中段向-300m水平開采，中間不再布置開采中段。但實際生產勘探發(fā)現(xiàn)，礦體走向長度變短，變薄，向-500m中段以下延伸，單中段生產能力僅為40～50萬t原礦/a，無法達到設計生產能力。

經研究論證，決定采用多中段同時施工，即前期由-500,-400 m中段同時采礦。隨著工程推進，于2014年在-442 m分段開始采礦，2015年開始 -500 m中段以下采準工程布置，經過合理的采場銜接、精心的生產組織，該礦已于2014年完成原礦產量120萬t，有效控制了采礦成本的提高，確保了公司的平穩(wěn)運行。

3 結 語

目前劉塘坊鐵礦大部分礦體采用上向水平充填采礦法開采，有效提高了礦石回采率，降低了貧化率，同時該采礦方法采切比較低，采礦成本較低，經濟效益較好，對礦柱的回收，也有良好的效果。同時采用多分段同時采礦，保證了礦山的生產能力，減少了資源的浪費，確保了企業(yè)的平穩(wěn)運行。

對于新建礦山與復雜難采礦體，應根據(jù)礦山實際設計采礦方法，將標準采礦方法與礦山實際相結合，并對其進行相應的革新完善，使其更適宜礦山實際。

[1] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

[2] 胡際平.國外緩傾陡中厚礦體采礦方法的新發(fā)展.[J].化工礦山技術，1989,18(1):7-10.

[3] 潘長甲.關于緩傾斜厚大礦體采礦方法的探討[J].金屬礦山，2001(4):19-21.

[4] 王運敏.現(xiàn)代采礦手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[5] 新編礦山采礦設計手冊編委會.新編礦山采礦設計手冊[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2007.

2015-02-16)

王 飛(1986—)，男，助理工程師，237471 安徽省六安市霍邱縣周集鎮(zhèn)。