蘿卜坎鐵礦無底柱分段崩落法采礦的應(yīng)用

劉 旭

（撫順罕王興洲礦業(yè)有限公司蘿卜坎鐵礦，遼寧 撫順 113125）

我國(guó)地下金屬礦山大多采用無底柱分段崩落法采礦，但多數(shù)礦山仍采用以往的小結(jié)構(gòu)參數(shù)。梅山鐵礦、大紅山鐵礦率先進(jìn)行了加大結(jié)構(gòu)參數(shù)[3]的調(diào)整。蘿卜坎鐵礦管理人員和技術(shù)人員對(duì)梅山鐵礦進(jìn)行實(shí)地考察，借鑒已經(jīng)成功使用大結(jié)構(gòu)參數(shù)的礦山經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)本礦山實(shí)際礦體的賦存條件，蘿卜坎鐵礦決定使用大結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行采礦。針對(duì)礦體賦存條件特殊的礦塊，在采準(zhǔn)布置、爆破方式、放礦管理[1]等方面進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

1 地質(zhì)條件

蘿卜坎鐵礦共有Ⅰ號(hào)，Ⅱ號(hào)，Ⅲ號(hào)，Ⅲ-1號(hào)四條礦體，合計(jì)儲(chǔ)量125260.1kt，其中Ⅰ號(hào)，Ⅱ號(hào)，Ⅲ-1號(hào)礦體磁鐵礦含量較低，多為低品位礦石，即mFe平均品位＜9%。Ⅲ號(hào)礦體由含磁鐵石英角閃巖構(gòu)成，多數(shù)礦石質(zhì)量能夠達(dá)到一般工業(yè)指標(biāo)。Ⅲ號(hào)礦體平均品位為mFe22.67%，礦石硬度f=8～14，礦體厚度較大、連續(xù)性好。礦體最大部位控制長(zhǎng)度1300m，厚8m～50m，局部可達(dá)60m，延深180m～580m，儲(chǔ)量為71039.91kt。

2 采準(zhǔn)參數(shù)布置

目前面臨著首層接露天坑底采礦的情況，Ⅲ號(hào)礦體北端露天坑底標(biāo)高+105.5m，Ⅲ號(hào)礦體南端露天坑底標(biāo)高+103.4m?？紤]到南北兩端礦體賦存形態(tài)以及傾角的不同，整體采準(zhǔn)布置為分區(qū)回采，即有沿礦體走向回采和垂直礦體走向回采兩種采準(zhǔn)布置。兩種采準(zhǔn)布置分段高度均為20m，首層開采標(biāo)高+80m。在+80m分段，Ⅲ號(hào)礦體北端平均厚度12m，長(zhǎng)度約為150m，礦體傾角50°；南端礦體厚大，礦體傾角80°，長(zhǎng)度約為250m，平均厚度50m。

北端礦體傾角較緩且礦體厚度較薄，如果采用垂直走向回采會(huì)增大損失率和貧化率，且工程量多，所以采用沿礦體走向回采。沿礦體走向回采需要在礦體內(nèi)部施工鑿巖巷，每50m距離施工一條穿脈作為切割巷，然后采用中間向兩端回采的順序進(jìn)行采礦。兩條鑿巖巷共用一條切割巷，不僅可以節(jié)約采準(zhǔn)工程量，還能夠保障同時(shí)放炮回采的鑿巖巷距離越來越遠(yuǎn)，更加安全。

南端礦體傾角較陡且礦體厚度較大，如果沿礦體走向回采，損失率會(huì)比垂直走向回采高很多，而且沿走向回采出礦地點(diǎn)比較集中，通風(fēng)效果相比垂直走向更差。綜合回采、出礦效率、通風(fēng)效果和經(jīng)濟(jì)成本方面的考慮，南端礦體確定為垂直走向回采。垂直走向回采需要在垂直礦體方向施工穿脈，穿脈間進(jìn)路間距18m，然后在礦體上盤施工切割巷，由上盤切割巷拉槽向下盤退采。

3 爆破參數(shù)

蘿卜坎鐵礦使用阿特拉斯Simba-1354型鑿巖臺(tái)車和YGZ-90型鑿巖機(jī)施工中深孔。為確保中深孔施工質(zhì)量，南端較深孔的中深孔選用阿特拉斯Simba-1354型鑿巖臺(tái)車施工，北端稍短的中深孔選用YGZ-90型鑿巖機(jī)施工。阿特拉斯Simba-1354型鑿巖臺(tái)車孔徑ф75mm、邊孔傾角45°、排距2.2m、最大孔底距2.5m、崩礦步距2.2m、最大孔深25m。經(jīng)計(jì)算，1354型鑿巖臺(tái)車每m炮孔崩落礦石量11.2t。YGZ-90型鑿巖機(jī)孔徑ф60mm、邊孔傾角45°、排距1.7m、最大孔底距2m、崩礦步距3.4m、最大孔深21m。經(jīng)計(jì)算，YGZ-90型鑿巖機(jī)每米炮孔崩落礦石量6t。具體沿走向采礦炮孔布置如圖1所示，垂直走向采礦炮孔布置如圖2所示。具體爆破參數(shù)如表1所示。

圖1 沿走向采礦炮孔布置圖

圖2 垂直走向采礦炮孔布置圖

表1 鑿巖爆破參數(shù)表

4 放礦管理[2]

首采分段設(shè)計(jì)出礦量約為崩礦量的30%，因露天采坑深度較低，覆蓋層厚度略薄，且南端厚大礦體上方覆蓋層中堆積了大量黃土，所以會(huì)導(dǎo)致每次落礦爆破后，覆蓋層中的黃土和細(xì)粒級(jí)廢石進(jìn)入崩落區(qū)，由于其粒級(jí)較小，下移速度要遠(yuǎn)快于礦石，放礦過程中容易填充崩落礦石的間隙，壓縮了崩落區(qū)的碎漲補(bǔ)償空間，下一次爆破時(shí)崩落下來的礦石與黃土，細(xì)粒級(jí)廢石受爆破作用擠壓，易粘合在一起，板結(jié)形成立槽，不利于爆破和放礦。

部分黃土和細(xì)粒級(jí)廢石極易沿礦石的間隙快速流至放礦口，隨著放礦量的增加，混入量逐漸增大，嚴(yán)重影響礦石回收率和貧化率。

針對(duì)這一情況，羅卜坎鐵礦做出下列應(yīng)對(duì)措施：

（1）盡量將黃土覆蓋層剝離，添置塊度均勻的廢棄巖石作為覆蓋層。

（2）在采礦過程中，將首層分段高度的礦石作為墊層來隔離黃土，規(guī)定首層出礦量約為崩礦量的30%左右，嚴(yán)禁過量出礦[2]。

（3）采用同排間的微差爆破[5]，微差爆破巖石破碎后塊度均勻，大塊率降低，放礦時(shí)礦石流動(dòng)相對(duì)順暢，降低大塊堵住放礦口的概率，減少黃土的滲入，并且微差爆破還可以降低爆破作用強(qiáng)度，構(gòu)成擠壓爆破的同時(shí)，減少崩落區(qū)礦石和黃土以及細(xì)粒級(jí)廢石等混合體的沖擊力度，有效降低過擠壓和板結(jié)程度。蘿卜坎鐵礦使用的微差爆破是將每排要爆破的炮孔分為三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域使用相差一段的毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管起爆，此方法已在罕王集團(tuán)毛公鐵礦進(jìn)行試驗(yàn)，并取得良好的效果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用同排間的微差爆破，礦石回收率提高接近10%，爆破振動(dòng)波降低20%左右。

5 總結(jié)

5.1 大結(jié)構(gòu)采準(zhǔn)參數(shù)[3]優(yōu)點(diǎn)

（1）蘿卜坎鐵礦應(yīng)用20m×18m的大結(jié)構(gòu)參數(shù)，相比15m×10m的結(jié)構(gòu)參數(shù)，采準(zhǔn)工程量減少了25%，降低了采礦直接成本，加快了采準(zhǔn)工程的工作進(jìn)度，減少了采準(zhǔn)礦量和備采礦量。

（2）大結(jié)構(gòu)采準(zhǔn)參數(shù)采礦，為礦山集中化生產(chǎn)提供了有利條件，有利于收縮工作線。

（3）大結(jié)構(gòu)采準(zhǔn)參數(shù)有利于大型高效采掘設(shè)備的運(yùn)用，可以實(shí)現(xiàn)地點(diǎn)集中、工序集中、產(chǎn)量集中的集中化開采工藝，大幅度提高生產(chǎn)效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 首分層出礦指標(biāo)控制優(yōu)點(diǎn)

（1）首分層出礦采取30%崩礦量的方法[4]，彌補(bǔ)了露天覆蓋巖層厚度和廢石粒級(jí)的劣勢(shì)，補(bǔ)充了覆蓋巖的厚度，隔離的小粒級(jí)廢石、砂石的流動(dòng)。

（2）以礦石作為覆蓋巖可以減小以下各分層出礦的貧化指標(biāo)，在最底分層采用截至品味控制出礦，可以將所有礦石回收，使經(jīng)濟(jì)效益最大化。

5.3 分區(qū)回采的優(yōu)點(diǎn)

（1）沿走向回采是針對(duì)實(shí)際礦體的賦存條件做出的選擇，最大程度上降低了貧化率，節(jié)約采準(zhǔn)工程量的投入成本。

（2）垂直走向回采可以降低整體礦塊的損失率，提高回收率，提供更多的出礦工作面，使供礦產(chǎn)量大幅提升。

（3）垂直走向回采因進(jìn)路較多，所以通風(fēng)效果更佳，可以更好的保證掘進(jìn)、出礦工作時(shí)新鮮風(fēng)流直接進(jìn)去工作面，大幅度提高了安全性。