空場法電耙道回收民采空區礦石

李守愛 ， 邱紀香 ， 黃 敏

(1.馬鋼(集團)控股有限公司 桃沖礦業公司， 安徽 蕪湖市 4241233；2.中南大學 高等教育研究所，湖南 長沙 410012；3.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012；4.金屬礦山安全技術國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

0 引 言

合理回收不可再生礦產資源，對于穩定礦山產量，延長礦山服務年限，提高礦山經濟效益，增加就業崗位都有著極其重要的研究意義[1]

馬鋼(集團)控股有限公司桃沖礦業公司桃沖鐵礦是個已經開采50余年的老礦山，根據礦體賦存條件及產狀，桃沖鐵礦采用地下開采方式，主要采用無底柱分段崩落法回采礦石。

目前，桃沖鐵礦井下開采受臨近幾家民營小礦山越界開采影響，在-44.5～69.5 m形成一個巨大的采空區，長約100 m，寬約40 m，頂板高低不一，空區上下盤都是未開采的高品位礦石?？諈^的存在不僅給桃沖鐵礦的礦石回收帶來不便，而且給井下的安全生產帶來了巨大威脅，為保證井下安全生產并創造經濟效益，必須采取切實可以的技術方案回收民采空區內的殘留礦石，并對采空區進行綜合治理。

采用合適的回采方案使空區礦石得到安全回采，進一步延長礦山服務年限，為礦山創造經濟效益，必須針對礦山實際情況，進行殘礦回收方案的科學論證，得出最佳回采方案，才能保證殘礦回采在技術上可行、經經濟上合理、安全上可靠[2-3]。但是，目前回收民采空區礦石有以下技術難點：一是由于民采空區形態不一，部分空區相互貫通，嚴重破壞了礦體的連續性和穩定性，在回采過程中容易出現地壓顯現等安全問題；二是如何合理研究回采方案與施工設計，將礦石資源在保證安全的前提下最大化回收。

1 民采空區及殘礦分布情況

目前，桃沖鐵礦隨著20#采空區的進一步揭露，從-57 m的2#穿脈(11#進路)北部揭露出來開始，相繼在-57 m的12#、13#、14#、16#進路北端直接與該采空區貫通，且空區存在大量積水，為治理空區水患及安全回采20#空區內的高品位礦石，桃沖礦業公司積極組織技術人員到現場進行工程調查與空區實測，經多方討論決定從-69.5 m的12#進路打放水孔治理20#空區內的積水，經過2個多月全部排干20#空區積水。在確定安全的前提下，把-69.5 m的12#進路與20#空區進行貫通。通過測量確定該采空區最大長度為78 m，最大寬度為29 m，空區暴露面積約1400 m2，采空區垂向位于-44.5～-69.5 m之間，高度8～14 m不等，空區體積約15000 m3。采空區為民間盜采形成，空區內仍堆積有部分爆破崩落的礦石。此外，采空區頂底板、中間礦柱和四周都賦存了大量高品位礦石。采空區礦巖除局部有些破碎外，總體穩定性較好。20#采空區平面圖如圖1、圖2所示。

為盡快回收20#采空區周圍的高品位礦石，桃沖鐵礦于2012年4～6月在采空區下部安排了部分鉆探工程，在-69.5 m水平從9個不同部位往下施工18個鉆探孔，根據上部工程及下部探礦情況，測算采空區殘留礦石約15萬t。

圖1 -52 m水平切割巷道A及炮孔布置圖

圖2 -69.5 m水平切割巷道B、C及炮孔布置圖

借助DIMIME三維建模軟件，可以精確地建立復雜三維地質模型。綜合運用DIMINE數字礦山軟件以及圖形處理軟件AutoCAD等構建桃沖鐵礦20#采空區及周圍殘礦礦體的三維可視化模型如圖3所示。

圖3 20#采空區及殘礦礦體三維實體模型

2 回采方案

殘礦回收是一項比較復雜的系統工程，特別對安全生產條件要求比較高。殘礦回采工作應遵守“安全第一、預防為主”的首要原則[4-6]，其最佳回采方案的選擇，應根據礦床開采技術條件和殘礦的賦存特點，進行綜合考慮優選[3]。

針對礦山實際情況，系統分析、認證后得出該部分殘礦礦體需分階段進行回采，并采用有底部結構電耙道進行回采，具體回采方案見圖4。

(1) 根據現場及鉆探孔情況，選擇圍巖相對穩定且盡可能多回收殘留礦的-76 m水平設計底部結構，首先從-82 m 9#和11#進路各打人行井至-76 m，之后在-76 m掘進電耙道，施工如圖5所示。

(2) 在四條分耙道兩側每隔3.5 m左右掘進放礦漏斗回收礦石，在-52、-69.5 m進行中深孔爆破，崩落礦石至底部結構，運用電耙耙入礦石至分耙道端部的電耙溜井，再利用鏟運機運送至轉運天井?；夭身樞驈奈飨驏|，自上而下。

圖4 回采方案

圖5 回采施工

(3) -57 m的10#N～15#N進路均與20#采空區聯通，因此20#空區的頂部高度高低不等。根據現場情況，利用采空區南部的10#～15#進路，在-57 m的11#、13#進路分別掘進人行井至-52 m水平，并在-52 m水平施工一條3m×3 m的切割巷道A(見圖1)，A巷道在上下分層上要保證不小于3.5 m的頂底板，以確保-44.5 m上的施工安全。掘進施工結束后根據現場的實際情況進行中深孔布置與施工，再按照采場整體回采順序進行爆破回采作業。

(4) 1#電耙道、2#電耙道與-69.5 m的10#、11#進路方位相差11°，對應于2#電耙道的-69.5 m以上，在民采時留有一個20 m×8 m的礦柱，并且在-69.5～-57 m留有20 m長的底板，因此需要在-69.5 m水平施工一條長20 m，規格為3 m×3 m的切割巷道B(見圖2)。

(5) 對應于4#電耙道的位置，在-69.5 m上方民采時遺留有20 m×13 m的底臺，并且還有不規則的礦柱，根據現場情況，確定在-69.5 m水平施工一條長20 m、規格3 m×3 m的切割巷道C(見圖2)至民采空區。

(6) 對于電耙道端部回收不到的礦石，為保證安全以及最大化回收礦產資源，可采取淺孔留礦法進行部分回收，而對局部空區的頂底板，根據現場情況可利用-69.5 m及-82 m的出礦進路進行正?；夭?。

3 結 論

為解決空區對井下的安全生產隱患，桃沖礦業公司技術人員多次到現場觀測，在保證安全的前提下深入空區進行實測，根據現場情況，綜合運用空場法電耙道有底部結構來解決回收空區殘留礦體難度大這一技術難題。空場法電耙道回收空區殘留礦體，施工工藝相對簡單，便于安全管理，回采率高，但在空區中進行中深孔爆破容易產生大塊，造成“卡漏”現象，使得桃沖礦二次爆破成本增加；目前礦山安全生產條件良好，空區殘礦回收工程有序進行，由于電耙道出礦效率較低，目前正結合鏟運機等新型出礦設備來提高出礦效率。

回收空區邊緣殘留礦體符合當前桃沖礦業公司資源日益枯竭的形勢，不僅解決了民采空區對井下的安全生產隱患，而且為桃沖礦業公司創造了大量的經濟效益。

參考文獻：

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[2]陳贊成．緩傾斜薄礦體殘礦巖體穩定性分析及其回采方案優化研究[D]．北京：北京科技大學，2010．

[3]楊德全，周國慶，侯克鵬.云錫松礦老區殘礦回采管理方法探討[J].采礦技術，2008，8(4)：21-22．

[4]蒯興宏．北礦區回收坑內殘留礦的實踐[J]．金屬礦山，2007(8)：460-465.

[5]石乃敏．拉么鋅礦殘礦回采技術研究與實踐[J].四川有色金屬，2010(2)：15-18.

[6]于世波，崔 松，王胡鑫，等.殘礦柱回收地壓演變及巖體穩固性模擬研究[J]．礦業研究與開發，2013,33(4):55-58,87.