空场法电耙道回收民采空区矿石

李守爱 ， 邱纪香 ， 黄 敏

(1.马钢(集团)控股有限公司 桃冲矿业公司， 安徽 芜湖市 4241233；2.中南大学 高等教育研究所，湖南 长沙 410012；3.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012；4.金属矿山安全技术国家重点实验室， 湖南 长沙 410012)

0 引 言

合理回收不可再生矿产资源，对于稳定矿山产量，延长矿山服务年限，提高矿山经济效益，增加就业岗位都有着极其重要的研究意义[1]

马钢(集团)控股有限公司桃冲矿业公司桃冲铁矿是个已经开采50余年的老矿山，根据矿体赋存条件及产状，桃冲铁矿采用地下开采方式，主要采用无底柱分段崩落法回采矿石。

目前，桃冲铁矿井下开采受临近几家民营小矿山越界开采影响，在-44.5～69.5 m形成一个巨大的采空区，长约100 m，宽约40 m，顶板高低不一，空区上下盘都是未开采的高品位矿石。空区的存在不仅给桃冲铁矿的矿石回收带来不便，而且给井下的安全生产带来了巨大威胁，为保证井下安全生产并创造经济效益，必须采取切实可以的技术方案回收民采空区内的残留矿石，并对采空区进行综合治理。

采用合适的回采方案使空区矿石得到安全回采，进一步延长矿山服务年限，为矿山创造经济效益，必须针对矿山实际情况，进行残矿回收方案的科学论证，得出最佳回采方案，才能保证残矿回采在技术上可行、经经济上合理、安全上可靠[2-3]。但是，目前回收民采空区矿石有以下技术难点：一是由于民采空区形态不一，部分空区相互贯通，严重破坏了矿体的连续性和稳定性，在回采过程中容易出现地压显现等安全问题；二是如何合理研究回采方案与施工设计，将矿石资源在保证安全的前提下最大化回收。

1 民采空区及残矿分布情况

目前，桃冲铁矿随着20#采空区的进一步揭露，从-57 m的2#穿脉(11#进路)北部揭露出来开始，相继在-57 m的12#、13#、14#、16#进路北端直接与该采空区贯通，且空区存在大量积水，为治理空区水患及安全回采20#空区内的高品位矿石，桃冲矿业公司积极组织技术人员到现场进行工程调查与空区实测，经多方讨论决定从-69.5 m的12#进路打放水孔治理20#空区内的积水，经过2个多月全部排干20#空区积水。在确定安全的前提下，把-69.5 m的12#进路与20#空区进行贯通。通过测量确定该采空区最大长度为78 m，最大宽度为29 m，空区暴露面积约1400 m2，采空区垂向位于-44.5～-69.5 m之间，高度8～14 m不等，空区体积约15000 m3。采空区为民间盗采形成，空区内仍堆积有部分爆破崩落的矿石。此外，采空区顶底板、中间矿柱和四周都赋存了大量高品位矿石。采空区矿岩除局部有些破碎外，总体稳定性较好。20#采空区平面图如图1、图2所示。

为尽快回收20#采空区周围的高品位矿石，桃冲铁矿于2012年4～6月在采空区下部安排了部分钻探工程，在-69.5 m水平从9个不同部位往下施工18个钻探孔，根据上部工程及下部探矿情况，测算采空区残留矿石约15万t。

图1 -52 m水平切割巷道A及炮孔布置图

图2 -69.5 m水平切割巷道B、C及炮孔布置图

借助DIMIME三维建模软件，可以精确地建立复杂三维地质模型。综合运用DIMINE数字矿山软件以及图形处理软件AutoCAD等构建桃冲铁矿20#采空区及周围残矿矿体的三维可视化模型如图3所示。

图3 20#采空区及残矿矿体三维实体模型

2 回采方案

残矿回收是一项比较复杂的系统工程，特别对安全生产条件要求比较高。残矿回采工作应遵守“安全第一、预防为主”的首要原则[4-6]，其最佳回采方案的选择，应根据矿床开采技术条件和残矿的赋存特点，进行综合考虑优选[3]。

针对矿山实际情况，系统分析、认证后得出该部分残矿矿体需分阶段进行回采，并采用有底部结构电耙道进行回采，具体回采方案见图4。

(1) 根据现场及钻探孔情况，选择围岩相对稳定且尽可能多回收残留矿的-76 m水平设计底部结构，首先从-82 m 9#和11#进路各打人行井至-76 m，之后在-76 m掘进电耙道，施工如图5所示。

(2) 在四条分耙道两侧每隔3.5 m左右掘进放矿漏斗回收矿石，在-52、-69.5 m进行中深孔爆破，崩落矿石至底部结构，运用电耙耙入矿石至分耙道端部的电耙溜井，再利用铲运机运送至转运天井。回采顺序从西向东，自上而下。

图4 回采方案

图5 回采施工

(3) -57 m的10#N～15#N进路均与20#采空区联通，因此20#空区的顶部高度高低不等。根据现场情况，利用采空区南部的10#～15#进路，在-57 m的11#、13#进路分别掘进人行井至-52 m水平，并在-52 m水平施工一条3m×3 m的切割巷道A(见图1)，A巷道在上下分层上要保证不小于3.5 m的顶底板，以确保-44.5 m上的施工安全。掘进施工结束后根据现场的实际情况进行中深孔布置与施工，再按照采场整体回采顺序进行爆破回采作业。

(4) 1#电耙道、2#电耙道与-69.5 m的10#、11#进路方位相差11°，对应于2#电耙道的-69.5 m以上，在民采时留有一个20 m×8 m的矿柱，并且在-69.5～-57 m留有20 m长的底板，因此需要在-69.5 m水平施工一条长20 m，规格为3 m×3 m的切割巷道B(见图2)。

(5) 对应于4#电耙道的位置，在-69.5 m上方民采时遗留有20 m×13 m的底台，并且还有不规则的矿柱，根据现场情况，确定在-69.5 m水平施工一条长20 m、规格3 m×3 m的切割巷道C(见图2)至民采空区。

(6) 对于电耙道端部回收不到的矿石，为保证安全以及最大化回收矿产资源，可采取浅孔留矿法进行部分回收，而对局部空区的顶底板，根据现场情况可利用-69.5 m及-82 m的出矿进路进行正常回采。

3 结 论

为解决空区对井下的安全生产隐患，桃冲矿业公司技术人员多次到现场观测，在保证安全的前提下深入空区进行实测，根据现场情况，综合运用空场法电耙道有底部结构来解决回收空区残留矿体难度大这一技术难题。空场法电耙道回收空区残留矿体，施工工艺相对简单，便于安全管理，回采率高，但在空区中进行中深孔爆破容易产生大块，造成“卡漏”现象，使得桃冲矿二次爆破成本增加；目前矿山安全生产条件良好，空区残矿回收工程有序进行，由于电耙道出矿效率较低，目前正结合铲运机等新型出矿设备来提高出矿效率。

回收空区边缘残留矿体符合当前桃冲矿业公司资源日益枯竭的形势，不仅解决了民采空区对井下的安全生产隐患，而且为桃冲矿业公司创造了大量的经济效益。

参考文献：

[1]梁耀东．强制爆破放顶技术在残矿回收中的应用[J]．采矿技术，2010，10(3)：25-26．

[2]陈赞成．缓倾斜薄矿体残矿岩体稳定性分析及其回采方案优化研究[D]．北京：北京科技大学，2010．

[3]杨德全，周国庆，侯克鹏.云锡松矿老区残矿回采管理方法探讨[J].采矿技术，2008，8(4)：21-22．

[4]蒯兴宏．北矿区回收坑内残留矿的实践[J]．金属矿山，2007(8)：460-465.

[5]石乃敏．拉么锌矿残矿回采技术研究与实践[J].四川有色金属，2010(2)：15-18.

[6]于世波，崔 松，王胡鑫，等.残矿柱回收地压演变及岩体稳固性模拟研究[J]．矿业研究与开发，2013,33(4):55-58,87.