桃花鐵礦鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法的試驗(yàn)

曾 暉

(重慶巫峽礦業(yè)股份有限公司)

桃花鐵礦位于重慶市巫山縣抱龍鎮(zhèn)，礦區(qū)東西長(zhǎng)10.5 km，南北寬1.4～4.4 km，總面積為27.75 m2，由南北2個(gè)礦段組成，遠(yuǎn)景資源量為2億t。一期生產(chǎn)能力為80萬(wàn)t/a，采用多平硐開(kāi)拓，脈內(nèi)掘進(jìn)，無(wú)軌運(yùn)輸方式，電耙房柱法開(kāi)采。桃花鐵礦回采時(shí)，爆破后偽頂黏土巖會(huì)大量混入礦石中，電耙耙礦過(guò)程中也帶入了大量底板頁(yè)巖，廢石混入率達(dá)到40%以上；為控制廢石混入及保障頂板安全，偽頂層必須全部進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，但實(shí)踐表明，頂板黏土巖穩(wěn)定性差，難以支護(hù)，同時(shí)礦層穩(wěn)固頂板雖為黃龍組灰?guī)r，但局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖溶發(fā)育，破壞了巖體局部的完整性，降低了頂板穩(wěn)固性，開(kāi)挖時(shí)易產(chǎn)生掉塊或冒頂，礦體及其圍巖受斷層、褶皺影響大，礦體受多組構(gòu)造面控制，部分采場(chǎng)所在地段圍巖破碎，大部分工作面需采用礦工鋼棚式支護(hù)、液壓支柱等加強(qiáng)支護(hù)，在整個(gè)回采過(guò)程中安全性較差，支護(hù)成本也較高。桃花鐵礦采用多平硐開(kāi)拓，無(wú)軌運(yùn)輸，平硐通過(guò)能力較大，但電耙房柱法采用2JP-30型電耙，耙礦能力低，同時(shí)回采作業(yè)支護(hù)較多，工序繁瑣，大大增加了回采循環(huán)的間隔時(shí)間，在回采過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)部分時(shí)間段裝礦溜井無(wú)礦或大量井下卡車排隊(duì)等礦的情況，回采作業(yè)效率非常低。因此，需要對(duì)桃花鐵礦采礦方法進(jìn)行優(yōu)化。

1 工程概況

桃花鐵礦礦體主要呈層狀產(chǎn)出，主礦層位于黃家磴組頂部，屬單一礦層。礦體的形態(tài)與賀家坪背斜基本一致，樞紐向北東緩傾，兩翼向北西和南東傾斜。礦體平均厚2.88 m，傾角為8°～20°，屬緩傾斜薄礦體。礦層頂板為石炭系中統(tǒng)黃龍組微晶灰?guī)r，巖質(zhì)堅(jiān)硬，穩(wěn)固，其底部有厚0～0.7 m的黏土巖，厚度小，質(zhì)軟，見(jiàn)水易軟化，為赤鐵礦的直接偽頂層。礦層底板為紫紅色、灰綠色頁(yè)巖，含少量赤鐵礦細(xì)鮞粒和粉砂質(zhì)[1]。礦層傾向褶皺發(fā)育，頂?shù)装羼薨櫰鸱?，薄化至夾斷礦體。頂?shù)装羼薨櫧o切割布巷及回采帶來(lái)一定的困難，頂板受構(gòu)造弱面、裂隙斷縫、溶蝕侵蝕、露頭風(fēng)化氧化等危害侵?jǐn)_，開(kāi)采后頂板易離層、松脫，易沿?cái)嗫p、搭縫、水縫冒頂，給采場(chǎng)的頂板管理帶來(lái)一定難度。

桃花鐵礦原采礦方法為電耙房柱法。礦塊沿礦體走向每60 m布置一個(gè)，礦塊高度同階段高度，即25 m。采場(chǎng)崩落礦石由電耙耙運(yùn)至采場(chǎng)下部集礦平巷，再用電耙耙運(yùn)至階段集礦溜井運(yùn)出。傾斜方向采用電耙耙礦，斜長(zhǎng)不宜超過(guò)80 m。當(dāng)?shù)V體傾角較緩時(shí)，上、下運(yùn)輸階段間設(shè)出礦副階段。每?jī)蓚€(gè)礦塊間留10 m連續(xù)間柱，頂?shù)字鶎挒?.5 m，礦塊中留4 m×4 m點(diǎn)柱，沿走向和傾斜方向視礦體頂板穩(wěn)固程度，點(diǎn)柱間距一般為9～10 m。每礦塊設(shè)階段溜井1條，均布置在礦體下盤巖石中，沿礦體底板布置上山4條，階段電耙硐室4個(gè)[2-3]。電耙房柱法見(jiàn)圖1。

圖1 電耙房柱法示意(單位：m)

2 采礦方法優(yōu)化

借鑒國(guó)內(nèi)類似地質(zhì)條件礦床開(kāi)采的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合桃花鐵礦自身實(shí)際情況，針對(duì)偽頂廢石混入較高、難以支護(hù)，采場(chǎng)斷層較多、圍巖破碎等情況，采用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法，見(jiàn)圖2。

2.1 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法礦塊長(zhǎng)120 m，依托階段運(yùn)輸平巷每隔120 m布置一條鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸上山至上階段運(yùn)輸平巷，采用偽傾斜、之字形布置，鏟運(yùn)機(jī)上山寬3.7m，高3.5m，且留設(shè)連續(xù)間柱，間柱每邊寬3 m。礦塊高度為階段高度，即25 m，礦塊頂柱寬5 m，底柱寬3 m。切割進(jìn)路沿礦塊走向布置，每隔13 m布置一條，兩進(jìn)路之間留3 m連續(xù)間柱。鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表1。

圖2 鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法示意(單位：m)

表1 鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.2 切割進(jìn)路工藝

切割進(jìn)路依托鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸上山從上而下沿走向布置，間隔13 m布置一條。以4 m寬前進(jìn)布置到礦塊邊界后，再退采刷擴(kuò)至9 m寬，兩進(jìn)路之間留3 m的連續(xù)間柱。切割進(jìn)路采用分層爆破掘進(jìn)，先爆破礦體中下部(高品位礦)，留700 mm護(hù)頂?shù)V，鏟裝作業(yè)完成后，再爆破護(hù)頂?shù)V及偽頂(低品位礦)。

2.3 刷擴(kuò)退采工藝

切割進(jìn)路到礦塊邊界后，從邊界開(kāi)始刷擴(kuò)退采。進(jìn)路兩幫同時(shí)刷擴(kuò)，刷擴(kuò)寬度均為2 m，一次退采長(zhǎng)度為9 m。刷擴(kuò)時(shí)先爆破礦體，鏟裝作業(yè)完成后，采用挖掘機(jī)挖斗直接挖除偽頂，挖除全部頁(yè)巖至灰?guī)r頂板。

2.4 采場(chǎng)通風(fēng)

新風(fēng)由階段運(yùn)輸平巷、鏟運(yùn)機(jī)上山進(jìn)入采場(chǎng)，采場(chǎng)進(jìn)路配備一臺(tái)局扇加強(qiáng)通風(fēng)，污風(fēng)從礦塊上山進(jìn)入上階段回風(fēng)系統(tǒng)。

2.5 礦石搬運(yùn)工藝

礦石搬運(yùn)均采用機(jī)械作業(yè)。鏟運(yùn)機(jī)和卡車均沿上階段運(yùn)輸平巷進(jìn)入鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸上山，鏟運(yùn)機(jī)直接進(jìn)礦房裝礦后，卸入在鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸上山與切割進(jìn)路交叉點(diǎn)等候的卡車，卡車沿鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸上山下行至下階段運(yùn)輸平巷，運(yùn)出地表。

2.6 采空區(qū)頂板管理

試驗(yàn)采用進(jìn)路法開(kāi)采，為保證地表穩(wěn)定及生產(chǎn)安全，采場(chǎng)進(jìn)路兩側(cè)間柱一般不進(jìn)行回采。

3 應(yīng)用效果

通過(guò)鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法試驗(yàn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了較好的水平，見(jiàn)表2。

表2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過(guò)與電耙房柱法對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雖然鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法回采率稍微偏低，但生產(chǎn)能力大幅提高，廢石混入率更是大幅下降，頂板基本不支護(hù)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都有了很大的提升。鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法從根本上解決了桃花鐵礦軟弱偽頂難支護(hù)、易掉落、混入礦石的難題，控制了廢石混入率，保障了回采安全及出礦品位；連續(xù)間柱減少了圍巖破碎情況下的支護(hù)量，降低了支護(hù)強(qiáng)度需求；同時(shí)，大幅提升了全礦的機(jī)械化程度，作業(yè)效率大幅提高，出礦能力大幅加強(qiáng)。

4 結(jié) 論

(1)偽頂難支護(hù)、易掉落，礦體圍巖破碎，頂?shù)装鍙U石混入率較高，作業(yè)效率低是導(dǎo)致電耙房柱法無(wú)法實(shí)施的主要原因，鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法回采圍巖破碎、薄頂板易掉落的緩傾斜薄礦體具有良好的效果。

(2)小斷面間隔進(jìn)路、分層爆破、機(jī)械鏟裝、挖機(jī)清頂是鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法的主要工藝，既保障了作業(yè)的安全，又降低了廢石的混入，還提高了作業(yè)效率，鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路房柱法值得推廣。同時(shí)仍需進(jìn)一步優(yōu)化采場(chǎng)參數(shù)，以達(dá)到更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

[1] 陳江帆，羅慶國(guó)，張承偉，等. 重慶市巫山縣桃花赤鐵礦區(qū)詳查地質(zhì)報(bào)告[R].重慶：重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局川東南地質(zhì)大隊(duì)，2013.

[2] 房志桓，羅一波，張有乾，等.重慶巫峽礦業(yè)股份有限公司桃花鐵礦采礦方法研究現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案[R].長(zhǎng)沙：中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司，2017.

[3] 鐘 良.進(jìn)路式采礦法的應(yīng)用前景[J].云南冶金，2014,43(2):15-18.