串聯塹溝在西石門鐵礦的應用研究

史美俊, 鄭建明,趙繼平

(1.中國鋼研科技集團吉林工程技術有限公司， 吉林 長春 130022; 2.吉林化工學院計算機系，吉林 吉林市 132022; 3.東北大學資源與土木工程學院， 沈陽 遼寧 110819)

0 引 言

無底柱分段崩落法具有靈活性大、生產效率高、結構簡單和作業安全等優點，已在國內外獲得廣泛應用。長期以來，由于采用小結構參數及低效風動設備，致使采準工程量大，生產成本高[1]。西石門鐵礦目前采用的無底柱分段崩落法采場結構參數為常規參數，而礦山生產現狀導致無法取得預期的回采效果。而且礦山多個采區已進入殘礦回收階段，為實現安全高效回收資源的目標，采場結構參數不僅需要適應礦體產狀及其穩定性條件，而且要根據開采條件的變化進行調整。結合礦山以往殘礦回收生產經驗，提出了串聯塹溝平底出礦的殘礦回收方案，作為無底柱分段崩落法的補充。

西石門鐵礦位于河北省武安市境內，距武安市約18 km。礦床位于礦田內石板坡～馬家腦渦輪式旋卷構造體系外圈反時針方向撤開部位的東北部，產于燕山期閃長巖和中奧陶紀馬家溝組灰巖的接觸帶中，為接觸交代矽卡巖型磁鐵礦床，礦床構造極為復雜,以褶皺為主，斷裂構造次之，并控制了礦床的形態、產狀及空間位置變化。

頂板多為結晶灰巖、大理巖，中度穩定或不穩定；底板多為矽卡巖,極不穩定;閃長巖中等穩定，蝕變閃長巖中等穩定。

從礦山生產現狀來看，各采區回采礦量大多為難采礦量，且以原采場殘留礦量為主，需要改進現行無底柱分段崩落法的結構參數，從而充分回收殘余礦量，延長礦山服務年限。

圖1 常規無底柱分段崩落法(端部出礦)

1 方案選擇

西石門鐵礦目前采用的采礦方法為無底柱分段崩落法(見圖1)，因礦山目前主要進行殘礦回采，且礦體賦存條件復雜，多處存在民采空區，回采時靠近頂板部位礦石和殘柱礦石難以崩下來，造成懸頂與隔墻。此外，一些厚度較小的原生礦體采場、頂板圍巖有時不能及時冒落，致使礦石崩落后上部覆蓋層不能及時補充，無法實現進路放礦。在這種情況下，單一采用無底柱分段崩落法端部出礦的采場結構與礦山目前的礦體賦存條件不適，不但落入空場的礦量放不出來，而且由于矽卡巖的不穩固，導致布置在矽卡巖層中的進路也難于維護，導致生產可靠性差以及礦石損失大。為解決這一問題，需研究底部出礦的采場結構，盡力減小開采區段內矽卡巖層所承受的壓力[2]。

結合西石門鐵礦現行生產經驗以及殘留礦體賦存條件，對回采方案進行調整改進。特別是針對緩傾斜礦體，當單個塹溝回采的空區跨度即可誘導頂板圍巖自然冒落時，提出了串聯塹溝平底結構的采礦方案(見圖2、圖3)。這種采礦方案是在無底柱分段崩落法的基礎上，將3條進路劃歸為一個回采單元，從出礦巷道打出礦橫穿，構成串聯塹溝落礦、平底出礦的底部結構。

圖2 串聯塹溝平面圖

圖3 串聯塹溝剖面圖

當塹溝巷道1回采時，崩落落入空場的礦石由出礦橫穿鏟裝，經出礦巷道1運出；當塹溝1出礦結束后，塹溝巷道2鑿巖，同時將出礦巷道2與出礦巷道1貫通。在塹溝2回采時，從出礦巷道2出礦，同時掘進出礦巷道3。這樣一條塹溝一條塹溝地投入回采，每回采一條塹溝巷道，就有一條出礦巷道變成塹溝巷道，隨之新準備一條出礦巷道。在正常回采時，每條巷道都有出礦與落礦的工程，先掘進出礦巷道，后掘進塹溝巷道。

2 串聯塹溝平底結構方案的實施條件

串聯塹溝平底采礦方案是誘導冒落采礦法的一種，通過塹溝落礦拉開誘導空間，誘導上部圍巖自然冒落形成覆蓋層，或誘導上部礦體與圍巖一起冒落。崩入空場的礦石與誘導冒落的礦石主要從出礦橫穿放出；采用串聯塹溝出礦時，結合礦山出礦設備，要注意控制塹溝與出礦橫穿的距離。

為在落礦時保護出礦巷道的穩定性，塹溝炮孔的邊孔角不宜過小，在西石門鐵礦條件下，以不小于50°為宜。此時，為完整崩開采場內礦體，需要礦體具有足夠的厚度，以厚度不小于25 m為佳。

3 結 論

(1) 給出了塹溝布置的最佳合理布置形式，即出礦橫穿與出礦巷道呈直角連接，減小了出礦口間距，底部脊部殘留少；

(2) 出礦橫穿的長度大，便于鏟運機出礦，有利于礦山利用大型無軌設備組織生產；

(3) 礦石回采率相比原無底柱分段崩落法提高10%，同時貧化率降低5%。

參考文獻：

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