承德縣某小型鐵礦開采方案

韓旭東

摘 要 承德縣釩鈦磁鐵礦多為脈狀急傾斜、薄礦體、小礦體，礦山在開采過程中逐漸形成以豎井開拓、對角式通風(fēng)、淺孔留礦法采礦為主的開采方式，近年來隨著機(jī)械化水平不斷提高，礦山生產(chǎn)更加高效、安全。

關(guān)鍵詞 小型鐵礦 淺孔留礦 開采方案

中圖分類號：TD951 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

承德縣礦產(chǎn)資源豐富，其中釩鈦磁鐵礦總儲量近20億噸，其中多數(shù)為脈狀急傾斜、薄礦體、小礦體，礦體走向長度較短，但深部延伸較大。一般采用豎井開拓、箕斗提升方式，通風(fēng)方式多采用對角抽出式，采礦方法多選用淺孔留礦法、機(jī)械裝礦、機(jī)車運(yùn)輸。

1礦體賦存狀態(tài)

以承德縣某鐵礦為例，該礦共賦存6條鐵礦體，均屬巖漿晚期貫入式鐵礦床（即大廟式釩鈦磁鐵礦）。各礦體平均厚度2.52m-3.68m，礦體傾角68€？73€?。矿剔熛蠈覞岩緷a縝ㄎ魅豪砉底椋ˋrl）角閃斜長片麻巖，主要由角閃石、斜長石和石英組成，圍巖有弱的綠泥石化和綠簾石化。角閃斜長巖為含礦圍巖，礦體賦存于巖體的原生構(gòu)造裂隙中。礦巖均為塊狀構(gòu)造，礦體及圍巖抗壓強(qiáng)度為73.55Mpa-117.60Mpa，屬中等堅硬礦床。礦區(qū)內(nèi)小斷裂構(gòu)造較發(fā)育，但規(guī)模均較小，對礦體無破壞作用，其形成早，多被脈巖充填。后期構(gòu)造對圍巖破壞不大。巖石致密堅硬，穩(wěn)固性好。按巖體工程地質(zhì)分類應(yīng)屬堅硬完整的穩(wěn)定類型，屬工程地質(zhì)條件較簡單礦床，具有較好的開采條件。

礦區(qū)地貌形態(tài)屬于中低山區(qū)，地形較緩，切割不深。礦區(qū)附近無常年性地表水流，主要含水層為第四系孔隙水、基巖裂隙水。第四系沉積厚度薄、儲水性差；斜長巖巖石完整性好，裂隙不發(fā)育，儲水性差。水的來源靠大氣降水，大部分降水由地表徑流排泄，少量滲入裂隙，裂隙水含水量微弱，不會發(fā)生突水事故，地下水及地表水對開采影響不大。

2礦體開采系統(tǒng)

該礦根據(jù)各礦體賦存狀態(tài)，淺部礦體如具備平硐開拓條件即采用平硐開拓并可用于下部中段的回風(fēng)；深部礦體采用豎井開拓，賦存較近幾條礦體采用聯(lián)合開拓。開拓豎井布置在礦體端部下盤，豎井施工到位后施工最上部中段石門，石門揭露礦體后沿礦體施工運(yùn)輸巷道至礦體另一端施工通風(fēng)井至地表；由上至下依次施工各中段運(yùn)輸巷至設(shè)計位置后施工天井與上中段巷道貫通，形成完整的開拓系統(tǒng)。

礦山在基建期采用壓入式通風(fēng)，待形成完整通風(fēng)系統(tǒng)后改為負(fù)壓通風(fēng)。礦體回采時，新鮮風(fēng)流由平硐及豎井、斜井進(jìn)入井下，經(jīng)水平運(yùn)輸巷進(jìn)入采場，沖刷工作面后，污風(fēng)經(jīng)人行通風(fēng)天井、回風(fēng)平巷、風(fēng)井排出地表，形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)。獨頭巷道掘進(jìn)、回采礦塊采用局扇進(jìn)行局部通風(fēng)。

除平硐采用自流排水外井一般采用集中排水方式。在豎井最低中段布置水倉、泵房，各中段巷道保持3-5‰坡度并布置排水溝，井下匯水經(jīng)排水溝匯集至水倉。如礦井涌水集中在某一中段時則采用分段排水方式，在該中段設(shè)主泵房、在最低中段另布置一套排水系統(tǒng)，將下部中段涌水排至主泵房，再由主泵房中的水泵排出。

3采礦方法

礦體上下盤巖石穩(wěn)固性較好，在放礦過程中圍巖不會自行崩落；礦石中不含硫化物，放礦時不會自燃。根據(jù)礦體賦存特點，適于采用淺孔留礦法開采。淺孔留礦法具有結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝簡單，管理方便，采準(zhǔn)工程量小等優(yōu)點。

該礦前期采用有底柱淺孔留礦法開采（圖1），開采時需留設(shè)大量礦柱并且礦房底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，放礦漏斗經(jīng)常堵塞，處理困難；運(yùn)輸巷道距礦體距離太近，該中段礦體采出后巷道地壓較大，維護(hù)費(fèi)用高；隨著礦山機(jī)械化水平提高，逐漸被無底柱淺孔留礦法取代（圖2）。

4回采工藝

礦體階段開采總順序為下行式，首先開采最上部中段，向下逐中段開采；階段中礦塊的開采順序采用后退式，首采階段中距中段回風(fēng)天井最近礦塊。

淺孔留礦法礦塊參數(shù)：礦塊高度等于中段高度；礦塊長度40m-50m；礦塊寬度等于礦體厚度；間柱寬度8m；頂柱高度4m-5m；出礦巷道間距7m。淺孔留礦法礦房回采工作包括鑿巖、爆破、通風(fēng)、局部放礦、撬頂平場、大量放礦和破碎大塊。在礦房中采用自下而上分層回采。在每個分層中進(jìn)行崩礦、通風(fēng)、局部放礦、平場及撬毛等作業(yè)。分層高度2m-2.5m?；夭晒ぷ髅姘慈齻€梯段布置，梯段長度10m，高2m。用空場法回采礦柱。在大量出礦前，應(yīng)在頂柱中間掘進(jìn)小井與回風(fēng)巷相通，作回采頂柱的爆破自由面。同時在頂柱范圍由采場向上打1.8m—2m深炮孔，由回風(fēng)巷向下打1.2m深炮孔。并由回風(fēng)巷向上打好上階段底柱中的炮孔，1m—3.0m孔深。當(dāng)上階段對應(yīng)礦房同樣處于敞空狀態(tài)時，可先回采階段間頂、底柱，將上下礦房崩通。

開采出的礦石由裝巖機(jī)裝車或由鏟運(yùn)機(jī)直接運(yùn)至豎井下部車場，裝入箕斗提升至地面。

5發(fā)展趨勢

目前地下礦山采礦方法的發(fā)展方向主要是礦井機(jī)械化及采空區(qū)處理。

由于地下礦山開采屬高位行業(yè)，提高礦山機(jī)械化、自動化水平，最大化的減少井下作業(yè)人員，是實現(xiàn)礦山本質(zhì)安全化的關(guān)鍵所在。

隨著礦山開采深度的增加、國家環(huán)保要求提高，采空區(qū)處理成為礦山需要面對的重要問題。以往當(dāng)?shù)V體采出后直接封閉采空區(qū)，不再繼續(xù)處理。遺留的采空區(qū)因圍巖不斷冒落甚至引法地表塌陷，另外采空區(qū)積水、頂板突然大面積冒落引發(fā)的沖擊波都成為安全隱患。現(xiàn)正在探索采用崩落上盤圍巖充填采空區(qū)或使用廢石、尾砂充填的可行性，一旦獲得成功即消除了采空區(qū)帶來的安全隱患也可減少建設(shè)廢石場、尾礦庫的費(fèi)用，減少對周邊環(huán)境的影響。