煤礦中伴生硫鐵礦開發研究與探討

張在金

(貴州興源煤礦科技有限責任公司，貴州 貴陽 550081)

隨著社會經濟的不斷發展，資源成了經濟發展瓶頸，如何在現有條件下充分利用已有煤礦系統開發，利用煤礦中的伴生硫鐵礦，無論是對企業、社會、國家都且有非常重要的意義。

1 硫鐵礦資源概況與開拓方式

貴州省織金縣七公里煤礦位于織金縣城關鎮西7 km，根據(黔國土資儲資函[2015]505號)：評審備案的煤礦開采標高范圍內(標高+1570～+1270 m)保有資源/儲量(111b+122b+333)2358萬t，共生硫鐵礦石(標高+1400～+1200 m)，資源量(333)155萬t。

硫鐵礦床位于龍潭組底部，圍巖為鋁土巖及鋁土質泥巖，礦體形態以層狀、似層狀展布，礦層距可采30號煤層距離平均為23 m，礦層含硫平均品位18.75%,平均容重3.10 t/m3。礦層埋藏最低標高+1200 m，最高標高+1400 m。根據DZ/T0210-2002《硫 鐵礦地質勘查規范》最低工業品位含硫≥14%、最低可采厚度≥0.7 m、夾矸剔除厚度≥1 m的規范，該資源應該開采利用。

根據礦井共生硫鐵礦的資源賦存情況及煤礦生產能力，硫鐵礦推薦生產能力按8萬t/a計，設計利用可采資源量的服務年限為10 a。

礦井采用平硐+暗斜井開拓方式，布置有主、副、回風3條平硐，3條暗斜井上部分別與3條平硐相連，下部落底于+1270 m，在1270 m井底車場附近布置水泵房、變電所、水倉等硐室。開拓方式見圖1。

根據硫鐵礦的賦存情況，為了節約投資，充分利用現有場地及巷道，設計利用礦井主平硐、副平硐、回風平硐以及一采區3條下山，另外，在回風平硐右側35 m新掘硫鐵礦機軌合一斜井，負責硫鐵礦的主運輸及輔助運輸；原煤炭回風平硐及煤炭回風暗斜井兼任開采硫鐵礦時的回風平硐及回風暗斜井；原主平硐及煤炭運輸暗斜井作為人員運輸通道；原副平硐及煤炭軌道運輸暗斜井作為排水通道。然后在+1270車場布置一條+1270回風反石門到硫鐵礦礦體，開采硫鐵礦時回風通過+1270回風反石門到煤炭系統回風暗斜井及回風平硐。根據礦井范圍、形狀、地質構造及硫鐵礦賦存情況，并結合礦井開拓方式，硫鐵礦劃分為一個水平，水平標高為+1270 m，劃分為一個采區。該采區面積約1.7 km2,開拓布置見圖1。

2 硫鐵礦開采

2.1 采礦方法

根據該礦開采礦體的開采深度、厚度、傾角和圍巖穩定性等開采技術條件，適合的采礦方法有：全面采礦法、充填采礦法、壁式崩落法，3種采礦方法分析比較見表1。

據儲量報告，開采礦體平均厚度為1.62 m，支護可選用DW系列單體液壓支柱；該礦井煤礦采用壁式采礦法并形成了1套成熟的生產管理經驗，故硫鐵礦的采礦方法采用壁式崩落采礦法。

(1) 礦塊構成要素。礦塊走向長100.0 m，傾斜長90 m，不留設間柱、頂柱和底柱。底板裝車平巷與沿脈運輸巷間距5 m，溜礦眼垂高4 m。

(2) 采準切割。沿底板裝車平巷間距100 m布置溜礦眼、通風行人天井(一對、間距10 m)到礦脈，沿礦脈布置沿脈運輸平巷100 m再沿傾斜方向布置開切眼(切割上山)與沿脈回風巷貫穿形成負壓通風系統，則可進行礦塊回采工作。上階段沿脈運輸平巷沿空留巷作為下階段回采工作面的沿脈回風平巷。

(3) 礦房回采。礦房回采自下而上進行，以切割上山為自由面，每班沿走向方向推進2.0 m，傾斜方向推進10.7 m，一次采全高。采用YT28型鑿巖機鑿巖，淺孔爆破，爆破使用安全等級不低于三級的煤礦許用含水炸藥、采用煤礦許用瞬發電雷管或毫秒延期電雷管(延期時間≯130 ms)起爆，起爆器激發。爆下的礦石采用SGB420/30可彎曲刮板輸送機裝運至下部溜礦眼。當采高較高時，上班采下的礦石不需全部裝運完畢，需要留足部分礦石作為墊層，以方便下步鑿巖(但不能妨礙支柱作業)。

(4) 回采工作面支護。回采工作面采用單體液壓支柱配絞接頂梁支護頂板。

圖1煤礦伴生硫鐵礦開拓方式

2.2 頂板管理及采空區處理

設計采用全部崩落法管理頂板，后退式回采，一次采全高，回采工作面采用單體液壓支柱配絞接頂梁支護頂板，“三、五排控頂”、“見五回二”，回柱放頂自下而上進行，落后工作面不小于20 m。

采空區處理采用強制崩落法處理采空區，該方法是利用采空區上方預先鉆鑿的中深孔，采用垂直倒漏斗爆破技術，將采空區上方中的巖石崩落，充填并消除采空區。原理是在采空區的正上方采用垂直倒漏斗爆破技術，對采空區進行處理。從采空區位置全部鉆鑿好直徑為150 mm左右的炮眼，其深度直接與采空區穿透，然后用帶繩木塊對所有炮眼進行堵塞，裝入孔內導爆索和一定長度的炸藥后，再裝填一定長度的隔離礦砂，采用孔內分層爆破，直到采空區上方巖石完全崩落或填滿采空區。

表1 采礦方法技術分析與比較

3 結 論

(1) 充分利用開采煤炭的各系統，減少了硫鐵礦開發投資，提高了企業經濟效益。

(2) 主要利用煤礦系統開發利用了原本開發價值不大的伴生硫鐵礦，促進了社會經濟發展。

(3) 從節約資源的角度，充分利用了有限的硫鐵礦資源，符合國家提倡的“資源節約型，環境友好型”經濟發展方式。

七公里煤礦伴生硫鐵礦的開發研究與探討，為今后類似礦井的伴生礦開發提供了新思路，為增加企業及社會經濟效益提供了新途徑。