承德縣某小型鐵礦開(kāi)采方案

韓旭東

摘 要 承德縣釩鈦磁鐵礦多為脈狀急傾斜、薄礦體、小礦體，礦山在開(kāi)采過(guò)程中逐漸形成以豎井開(kāi)拓、對(duì)角式通風(fēng)、淺孔留礦法采礦為主的開(kāi)采方式，近年來(lái)隨著機(jī)械化水平不斷提高，礦山生產(chǎn)更加高效、安全。

關(guān)鍵詞 小型鐵礦 淺孔留礦 開(kāi)采方案

中圖分類號(hào)：TD951 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

承德縣礦產(chǎn)資源豐富，其中釩鈦磁鐵礦總儲(chǔ)量近20億噸，其中多數(shù)為脈狀急傾斜、薄礦體、小礦體，礦體走向長(zhǎng)度較短，但深部延伸較大。一般采用豎井開(kāi)拓、箕斗提升方式，通風(fēng)方式多采用對(duì)角抽出式，采礦方法多選用淺孔留礦法、機(jī)械裝礦、機(jī)車運(yùn)輸。

1礦體賦存狀態(tài)

以承德縣某鐵礦為例，該礦共賦存6條鐵礦體，均屬巖漿晚期貫入式鐵礦床（即大廟式釩鈦磁鐵礦）。各礦體平均厚度2.52m-3.68m，礦體傾角68€？73€啊？筇逕舷屢濤а揖漚縝ㄎ魅豪砉底椋ˋrl）角閃斜長(zhǎng)片麻巖，主要由角閃石、斜長(zhǎng)石和石英組成，圍巖有弱的綠泥石化和綠簾石化。角閃斜長(zhǎng)巖為含礦圍巖，礦體賦存于巖體的原生構(gòu)造裂隙中。礦巖均為塊狀構(gòu)造，礦體及圍巖抗壓強(qiáng)度為73.55Mpa-117.60Mpa，屬中等堅(jiān)硬礦床。礦區(qū)內(nèi)小斷裂構(gòu)造較發(fā)育，但規(guī)模均較小，對(duì)礦體無(wú)破壞作用，其形成早，多被脈巖充填。后期構(gòu)造對(duì)圍巖破壞不大。巖石致密堅(jiān)硬，穩(wěn)固性好。按巖體工程地質(zhì)分類應(yīng)屬堅(jiān)硬完整的穩(wěn)定類型，屬工程地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單礦床，具有較好的開(kāi)采條件。

礦區(qū)地貌形態(tài)屬于中低山區(qū)，地形較緩，切割不深。礦區(qū)附近無(wú)常年性地表水流，主要含水層為第四系孔隙水、基巖裂隙水。第四系沉積厚度薄、儲(chǔ)水性差；斜長(zhǎng)巖巖石完整性好，裂隙不發(fā)育，儲(chǔ)水性差。水的來(lái)源靠大氣降水，大部分降水由地表徑流排泄，少量滲入裂隙，裂隙水含水量微弱，不會(huì)發(fā)生突水事故，地下水及地表水對(duì)開(kāi)采影響不大。

2礦體開(kāi)采系統(tǒng)

該礦根據(jù)各礦體賦存狀態(tài)，淺部礦體如具備平硐開(kāi)拓條件即采用平硐開(kāi)拓并可用于下部中段的回風(fēng)；深部礦體采用豎井開(kāi)拓，賦存較近幾條礦體采用聯(lián)合開(kāi)拓。開(kāi)拓豎井布置在礦體端部下盤(pán)，豎井施工到位后施工最上部中段石門(mén)，石門(mén)揭露礦體后沿礦體施工運(yùn)輸巷道至礦體另一端施工通風(fēng)井至地表；由上至下依次施工各中段運(yùn)輸巷至設(shè)計(jì)位置后施工天井與上中段巷道貫通，形成完整的開(kāi)拓系統(tǒng)。

礦山在基建期采用壓入式通風(fēng)，待形成完整通風(fēng)系統(tǒng)后改為負(fù)壓通風(fēng)。礦體回采時(shí)，新鮮風(fēng)流由平硐及豎井、斜井進(jìn)入井下，經(jīng)水平運(yùn)輸巷進(jìn)入采場(chǎng)，沖刷工作面后，污風(fēng)經(jīng)人行通風(fēng)天井、回風(fēng)平巷、風(fēng)井排出地表，形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)。獨(dú)頭巷道掘進(jìn)、回采礦塊采用局扇進(jìn)行局部通風(fēng)。

除平硐采用自流排水外井一般采用集中排水方式。在豎井最低中段布置水倉(cāng)、泵房，各中段巷道保持3-5‰坡度并布置排水溝，井下匯水經(jīng)排水溝匯集至水倉(cāng)。如礦井涌水集中在某一中段時(shí)則采用分段排水方式，在該中段設(shè)主泵房、在最低中段另布置一套排水系統(tǒng)，將下部中段涌水排至主泵房，再由主泵房中的水泵排出。

3采礦方法

礦體上下盤(pán)巖石穩(wěn)固性較好，在放礦過(guò)程中圍巖不會(huì)自行崩落；礦石中不含硫化物，放礦時(shí)不會(huì)自燃。根據(jù)礦體賦存特點(diǎn)，適于采用淺孔留礦法開(kāi)采。淺孔留礦法具有結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，管理方便，采準(zhǔn)工程量小等優(yōu)點(diǎn)。

該礦前期采用有底柱淺孔留礦法開(kāi)采（圖1），開(kāi)采時(shí)需留設(shè)大量礦柱并且礦房底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，放礦漏斗經(jīng)常堵塞，處理困難；運(yùn)輸巷道距礦體距離太近，該中段礦體采出后巷道地壓較大，維護(hù)費(fèi)用高；隨著礦山機(jī)械化水平提高，逐漸被無(wú)底柱淺孔留礦法取代（圖2）。

4回采工藝

礦體階段開(kāi)采總順序?yàn)橄滦惺剑紫乳_(kāi)采最上部中段，向下逐中段開(kāi)采；階段中礦塊的開(kāi)采順序采用后退式，首采階段中距中段回風(fēng)天井最近礦塊。

淺孔留礦法礦塊參數(shù)：礦塊高度等于中段高度；礦塊長(zhǎng)度40m-50m；礦塊寬度等于礦體厚度；間柱寬度8m；頂柱高度4m-5m；出礦巷道間距7m。淺孔留礦法礦房回采工作包括鑿巖、爆破、通風(fēng)、局部放礦、撬頂平場(chǎng)、大量放礦和破碎大塊。在礦房中采用自下而上分層回采。在每個(gè)分層中進(jìn)行崩礦、通風(fēng)、局部放礦、平場(chǎng)及撬毛等作業(yè)。分層高度2m-2.5m。回采工作面按三個(gè)梯段布置，梯段長(zhǎng)度10m，高2m。用空?qǐng)龇ɑ夭傻V柱。在大量出礦前，應(yīng)在頂柱中間掘進(jìn)小井與回風(fēng)巷相通，作回采頂柱的爆破自由面。同時(shí)在頂柱范圍由采場(chǎng)向上打1.8m—2m深炮孔，由回風(fēng)巷向下打1.2m深炮孔。并由回風(fēng)巷向上打好上階段底柱中的炮孔，1m—3.0m孔深。當(dāng)上階段對(duì)應(yīng)礦房同樣處于敞空狀態(tài)時(shí)，可先回采階段間頂、底柱，將上下礦房崩通。

開(kāi)采出的礦石由裝巖機(jī)裝車或由鏟運(yùn)機(jī)直接運(yùn)至豎井下部車場(chǎng)，裝入箕斗提升至地面。

5發(fā)展趨勢(shì)

目前地下礦山采礦方法的發(fā)展方向主要是礦井機(jī)械化及采空區(qū)處理。

由于地下礦山開(kāi)采屬高位行業(yè)，提高礦山機(jī)械化、自動(dòng)化水平，最大化的減少井下作業(yè)人員，是實(shí)現(xiàn)礦山本質(zhì)安全化的關(guān)鍵所在。

隨著礦山開(kāi)采深度的增加、國(guó)家環(huán)保要求提高，采空區(qū)處理成為礦山需要面對(duì)的重要問(wèn)題。以往當(dāng)?shù)V體采出后直接封閉采空區(qū)，不再繼續(xù)處理。遺留的采空區(qū)因圍巖不斷冒落甚至引法地表塌陷，另外采空區(qū)積水、頂板突然大面積冒落引發(fā)的沖擊波都成為安全隱患。現(xiàn)正在探索采用崩落上盤(pán)圍巖充填采空區(qū)或使用廢石、尾砂充填的可行性，一旦獲得成功即消除了采空區(qū)帶來(lái)的安全隱患也可減少建設(shè)廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)的費(fèi)用，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。