長龍山鐵礦-82 m以下邊礦安全回采方案研究

王 錚 劉允秋 楊家冕 郭振鵬

（1.安徽馬鋼礦業(yè)資源集團桃沖礦業(yè)有限公司；2.中鋼集團南京華忻科技有限公司；3.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

長龍山鐵礦是一個開采歷史悠久的老礦山，早期淺部采用露天開采，后全部轉(zhuǎn)為地下開采。礦山保有資源儲量不多，現(xiàn)已進(jìn)入開采末期，急需對邊緣殘留礦量進(jìn)行回收。由于礦山地質(zhì)條件較為復(fù)雜，早期開采使用過露天開采、地下房柱法、崩落法。

長龍山鐵礦計劃對-82 m 以下的邊礦體進(jìn)行安全回收，以達(dá)到提高資源回收率和延長礦山服務(wù)年限的目的。礦體總體向北東傾，采礦許可證最深到-107 m 截止。鉆探工程顯示，-82～-107 m 水平賦存可采礦量約為28.46 萬t。因此，回采方案主要針對-82～-107 m 探明礦石進(jìn)行安全、高效回采方案設(shè)計［1-7］。

1 開采技術(shù)條件

礦體頂板主要為棲霞組灰?guī)r，底板主要是石榴石矽卡巖和棲霞組灰?guī)r，少量黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r和五通組石英砂巖，屬硬質(zhì)巖，巖石質(zhì)量中等，穩(wěn)定性較強。區(qū)內(nèi)鐵礦體為硬質(zhì)巖類，巖石質(zhì)量好，穩(wěn)定性強。其次礦區(qū)巖礦層均為堅硬—半堅硬巖層，除局部地段較軟弱破碎外，一般穩(wěn)固性中等—好，區(qū)內(nèi)風(fēng)化及巖溶作用一般。屬以堅硬—半堅硬巖層為主、工程地質(zhì)條件中等的礦床類型。

長龍山鐵礦-82 m 以上一直采用無底柱分段崩落法，八中段以下為上部中段的延續(xù)，所以無底柱崩落法為八中段以下的首選采礦方法。另外為了提供資源回收率、保障空區(qū)作業(yè)，分段空場嗣后充填法和點柱式上向分層充填法也適用于本段礦體開采。

2 采礦方法選擇

根據(jù)長龍山礦床邊部礦體的分類統(tǒng)計情況可知，-82 m 以下礦體以緩傾斜—傾斜厚礦體為主，且礦體上部存在多處采空區(qū)，因此首先排除空場采礦法，考慮采用充填采礦法和崩落采礦法。由于-82 m以上采用無底柱崩落法回采，因此繼續(xù)沿用此方法是一種選擇，另外考慮到分段空場嗣后充填法、點柱式上向分層充填法回采工藝簡單、成本低，且適合該部分礦體回采條件。所以，推薦3種采礦方法作為備選方案，即無底柱崩落法（方案Ⅰ）、分段空場嗣后充填法（方案Ⅱ）、點柱式上向分層充填法（方案Ⅲ），各采礦方法經(jīng)濟技術(shù)對比見表1。

-82 m 以上的采礦方法為無底柱分段崩落法，若在下部改變采礦方法，需要在2種采礦方法之間留設(shè)有一定厚度的隔離礦柱。而回采垂直高度只有18 m，若留設(shè)隔離礦柱，則可回采的資源量就大大減少，導(dǎo)致回收率大幅降低。繼續(xù)沿用上部無底柱分段崩落法開采方式，管理方便，工人易于操作；鑿巖、裝藥及爆破工作均在回采進(jìn)路中進(jìn)行，裝礦由鏟運機在回采進(jìn)路內(nèi)進(jìn)行，安全性好。

通過計算，回采該部分礦體，方案Ⅰ比方案Ⅱ節(jié)約開采成本約626萬元，方案Ⅰ比方案Ⅲ節(jié)約開采成本約853 萬元。此外，采用方案Ⅱ或方案Ⅲ，將損失18 m 厚礦柱作為保安礦柱，損失礦體價值萬元。綜上所述，并結(jié)合礦山生產(chǎn)實際，-82 m 水平以下邊礦回采選擇無底柱崩落法作為首選采礦方法。

3 無底柱崩落法參數(shù)設(shè)計

3.1 覆蓋巖形成

本礦段（-82～-107 m）為上部中段礦體的延伸，隨著上部礦體開采結(jié)束，其中一部分覆蓋巖層由上部覆蓋巖層自然下移形成，余下部分需進(jìn)行補充放頂。

3.2 采場構(gòu)成要素

將階段內(nèi)礦體沿走向劃分成礦塊，其進(jìn)路垂直走向布置，進(jìn)路長一般為60 m，進(jìn)路間距為12.5 m，由于該段礦體高度為18 m，因此中間不做分層，礦體開采采用18 m×12.5 m（分段高度×進(jìn)路間距）的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，出礦進(jìn)路規(guī)格為3.5 m×3.2 m。采礦方法見圖1。

3.3 采準(zhǔn)切割

（1）采場聯(lián)絡(luò)道。由于本段礦體不做分層，因此在礦體上下盤各布置1條采場聯(lián)絡(luò)道，聯(lián)絡(luò)道規(guī)格為3.5 m×3.2 m。

（2）切割槽的形成。設(shè)計在礦體的上盤布置切割巷道及切割井，切割巷中鉆鑿上向中深孔，炮孔排距為1.8 m，炮孔完成后以切割井為自由面進(jìn)行爆破形成切割槽。

（3）回采進(jìn)路。垂直礦體走向布置回采進(jìn)路，進(jìn)路間距為12.5 m左右，進(jìn)路規(guī)格為3.5 m×3.2 m。

3.4 回采工作

3.4.1 鑿巖爆破

（1）采場采用結(jié)構(gòu)參數(shù)為18 m×12.5 m（分段高度×進(jìn)路間距），進(jìn)路規(guī)格為3.5 m×3.2 m，炮孔排間距為1.8 m，孔底距為2 m，炮孔孔徑為67 mm，孔深為5～20 m，總長約150 m，每排孔崩礦量約1 000 t，每米炮孔崩礦量為6～8 t。

（2）設(shè)計采用乳化炸藥，裝藥器裝藥，非電導(dǎo)爆管雷管加導(dǎo)爆索起爆。

3.4.2 通 風(fēng)

新鮮風(fēng)流→邊部回采進(jìn)風(fēng)井→-107 m 中段→采場聯(lián)絡(luò)道→采場→沖洗工作面后污風(fēng)→回風(fēng)天井→-82 m 回風(fēng)巷→與八中段回風(fēng)系統(tǒng)溝通→最后排出地表。每次爆破結(jié)束后，必須充分通風(fēng)（通風(fēng)時間不少于40 min）后，人員才能進(jìn)入采場。

同時，由于無底柱分段崩落法在進(jìn)路中未形成貫通風(fēng)流，因此，除進(jìn)行局扇加強通風(fēng)外，應(yīng)注意經(jīng)常對工作面噴霧灑水，減少粉塵。

3.4.3 出 礦

經(jīng)排出炮煙、檢查頂板安全后，用1.5 m3鏟運機鏟裝礦石，轉(zhuǎn)由運礦汽車經(jīng)斜坡道直接運往-82 m 水平，經(jīng)溜井卸入固定礦車內(nèi)，進(jìn)入八中段提升運輸系統(tǒng)。出礦過程中，在出礦進(jìn)路工作面也要進(jìn)行噴霧灑水，減少粉塵。

4 應(yīng)用效果

無底柱分段崩落法采礦要求上盤圍巖不斷崩落，一方面保證回采階段上方形成足夠的廢石層來維持正常回采，另一方面使空區(qū)壓力轉(zhuǎn)移到外圍，采場壓力得到釋放。由于-82 m 分段回采范圍比較小，在現(xiàn)場應(yīng)用方案實施采用單翼推進(jìn)回采，即總體回采順序為自北向南回采。詳見圖2。

通過采用無底柱分段崩落法，既保證了井下作業(yè)安全，采礦過程中圍巖順利崩落，同時最大限度地回收該分段礦石，經(jīng)統(tǒng)計，最終該分段回收礦石量約19.9萬t，創(chuàng)造經(jīng)濟效益約7 186.7萬元。

5 結(jié)語

通過對長龍山鐵礦回采方案技術(shù)、經(jīng)濟比較，-82 m 以下邊礦回采方案采用無底柱崩落法，較好地解決了邊礦回采問題，安全、合理地回收了資源，同時較好地提高了礦山回收率，延長了礦山服務(wù)年限3 a以上。