緩傾斜薄層赤鐵礦壁柱式分采充填采礦方法探討

魏仁忠

(石門縣安全生產監督管理局, 湖南石門縣 415300)

緩傾斜薄層赤鐵礦壁柱式分采充填采礦方法探討

魏仁忠

(石門縣安全生產監督管理局, 湖南石門縣 415300)

石門北流溪赤鐵礦屬緩傾斜薄礦脈,原采用全面采礦法開采,在生產過程中暴露出礦石貧化率大、空頂面積大、采切比大、回采率低等問題?，F改為壁柱式分采充填采礦法,取得了較好的效果。

緩傾斜薄層鐵礦;采礦方法;采場布置;回采工藝

石門北流溪赤鐵礦原采用全面采礦法采礦,無論是頂板安全控制還是經濟效益均很不理想。近年該礦通過地壓穩定性論證,充分分析了礦層開采技術條件,試驗了壁柱式分采充填采礦方法,并取得了成功,為緩傾斜薄礦脈鐵礦的安全高效開采提供了范例。

1 礦體埋藏特征及開采技術條件

開采礦層為紫紅色鮞狀赤鐵礦,賦存于泥盆系上統寫經寺組底部,埋深175m,平均厚度1m,平均傾角12°。礦層直接頂為厚層狀石英砂巖,厚10 m左右,屬堅硬巖石,頂板垂直層面的抗壓強度137.4MPa;偽頂為砂質頁巖,平均厚度1.5m左右,巖石質較軟,遇水易泥化,工程地質性能和巖石穩定性較差,抗壓強度小于10MPa;底板為堅硬石英砂巖。

2 全面采礦法存在的主要問題

沿礦體走向布置中段運輸平巷,規格2.2m×2.2m;在每個區段劃分開采礦塊,規格50m×50m左右;沿礦體傾向布置沿脈上山(通風天井),兼作安全出口,規格1.8m×1.5m,長為80m左右。礦塊上下各留9m的頂底柱,側間留5m的間柱。礦房中留規格為2m×2m、間距為8m的點柱,礦柱不回收。礦塊回采過程中,用坑木支護處理偽頂冒落。

在北流溪赤鐵礦采用傳統的全面采礦法存在以下問題:

(1)由于偽頂工程地質性能和巖石穩定性差,容易產生頂板變形、冒落、巖體分離等地壓災害,礦山壓力難以控制,且處理難度大;

(2)每個礦塊采準切割巷道為250m左右,采切比高達280m/萬t以上;

(3)每個礦塊留設頂柱、底柱、側間柱、支撐礦柱,面積約為600m2,礦塊回收率在70%左右,資源浪費嚴重;

(4)落礦爆破中,偽頂隨同礦石冒落,增大了貧化率,達到6%以上;

(5)在處理偽頂變形、冒落等地壓現象時,需要耗用大量的坑木,且在偽頂冒落帶下支護作業,危險性大。

3 壁柱式分采充填采礦方法

3.1 采準切割

壁柱式分采充填采礦方法的采區布置與全面采礦方法相同,分東西兩翼采區,每翼采區沿礦脈走向布置運輸大巷和總回風平巷,長度均為300m左右,在傾向方向布置沿脈通風上山,長100m左右,兼作安全出口,巷道規格2.2m×3m;每個采區劃分兩個區段,沿礦脈走向布置中段運輸平巷,長300m,規格2.2m×3m,兼作中段回風平巷,區段傾斜長50m左右;為避免巷道偽頂冒落,巷道高度設定為礦層與偽頂厚度之和,約3m。

3.2 回采工藝

(1)回采順序。沿礦體傾向而言,由上而下進行回采,即先采上區段礦層,后采下區段礦層;沿礦體走向方向而言,則由每翼通風上山端向外作后退式回采。回采工作面由通風上山端向外方向一次性推進,不切割礦塊。

(2)打眼爆破。炮眼排列呈梅花型。炮眼深度2m以下,每孔裝藥量為3卷。

(3)分采次序。先回采偽頂,再回采礦層。偽頂層回采工作面與礦層回采面在空間上呈臺階形,偽頂回采工作面超前1.5m左右。這樣,采空區的直接頂板是堅硬的石英砂巖,底板是堅硬的中粗粒石英砂巖,保證了空區頂底板的穩固性。

(4)充填。所有回采的偽頂層全部用于采空區充填。

(5)礦柱留設與回收。在回風總巷、中段運輸平巷、采區運輸大巷上留9m的頂底柱,間距1m;夾石層不回采,留作礦柱支護頂底板;礦柱不回收。

(6)作業工序與技術要求。該采礦法的作業工序包括:采區運輸大巷、總回風巷、區段運輸平巷、回風上山掘進;開切眼;回采偽頂;充填;回采礦層。在采礦法過程,除了嚴格遵守安全采礦的一般規定外,還要按照如下技術要求施工:偽頂屬于頁巖類,松散系數為1.25,基本能滿足全充填的需要,除了廢石全部充填支護外,還要合理布置極少量的礦柱支護;用偽頂廢石充填采空區時,應盡量做到充填接頂,使廢石充填體及早承力,減少空區頂板的沉降量;合理排列炮眼,控制炮眼深度,禁止破壞直接頂板的整體性。

4 結 語

北流溪赤鐵礦采用壁柱式分采充填采礦方法,吸取了普通壁式、柱式、充填式、崩落式4種采礦法的優點,在時間上和空間上分散了鐵礦礦層頂板壓力,較好地解決了傳統空場法在開采緩傾斜薄鐵礦層過程中空頂面積過大、采準切割量大、礦石貧化率大、坑木消耗量的、回采率低的問題。該礦在創造良好的安全生產環境的同時,勞動效率由6t/工班提高到10t/工班,坑木用量在每噸礦消耗1.5m3的基礎上降為0,采切比由原來的280m/萬t降低近乎為零,直接成本降低了35%以上,總回采率由60%上升到80%以上,取得了較好的經濟效益和社會效益。

2009-09-24)

魏仁忠(1968-),男,湖南石門人,高級工程師,從事金屬非金屬礦山安全生產監督管理工作,Email:Wwwrrrzzz484899@163.com。