分段凿岩阶段矿房采矿法在蒙库铁矿中的应用*

陈庆坤

(1.厦门紫金工程设计有限公司， 福建 厦门市 361006;2.中南大学资源与安全工程学院， 湖南 长沙 410083)

0 概 况

新疆蒙库铁矿位于阿尔泰山脉中部西南边缘山前地带，地形变化大，多发育“V”型谷，属构造剥蚀侵蚀型低中山地貌。矿区处于欧亚大陆腹地，纬度较高，北东部毗邻蒙古高压中心，冬季严寒多雪，夏季炎热少雨，属典型的大陆性气候。

矿山于2008年3月建成了露天采场，并于当年投产，截止2010年底露天开采已接近尾声，并转为地下开采，开拓方式为主、副井和斜坡道联合开拓。矿山目前处于半基建半生产状态，生产能力为80万t/a；待基建完成后，将达到150万t/a的生产规模。矿体多为中厚急倾斜矿体，主要采用无底柱分段崩落法回采，局部厚度较薄部分采用留矿法回采。由于矿石品位较低，加之受铁矿石价格下跌，矿石回采成本上升等因素影响，矿山面临着较为严峻的生产形势。为降低矿石贫化率，减小矿块采切比，缩短矿块回采准备时间，提高经济效益，矿山拟改进或采用其他采矿方法回采矿体，以缓解矿山经营压力，改善矿山运营条件。

1 开采技术条件

矿区主矿体为Ⅱ矿体，产状为不规则似层状、透镜状，倾向南西。矿体倾角50°～85°(多数呈65°～75°)、平均厚度8.4～11.34 m，原矿品位在25%～35%之间，多在30%以下，属中厚至厚的急倾斜低品位矿体。矿岩多为块状结构，风化程度不高，稳定性好。干燥状态下新鲜岩石抗压强度45.0～196.0 MPa，饱和状态下抗压强度27.3～107 MPa。矿石平均密度3.998 t/m3，岩石平均密度2.92 t/m3，矿岩松散系数1.6～1.9。矿区构造破碎带虽较多，但规模小，构造破碎带一般为0.6～3.5 m，3.5 m以上的构造破碎带较少，多为块状及碎块状，少数为碎屑状，极少数为粉末状。自地表到深部，岩体完整程度逐渐增大，除部分构造破碎带外，岩体完整程度较高，工程地质条件良好。

2 分段凿岩阶段矿房法

截止2013年6月底之前，矿山主要采用无底柱分段崩落法回采矿体。该法生产工艺简单，安全性好，适合采用高效回采设备[1-2]，采场实际生产能力最高可达1200 t/d。根据矿山现场实测数据，该法回采矿石的贫化率一直维持在16%～20%，实际出矿品位仅26%左右。为提高出矿品位，提高矿山经济效益，矿方决定采用分段凿岩阶段矿房法回采矿体，并进行了采矿方法工业试验，取得了较好的效果。

2.1 采场结构参数

如图1所示，开拓阶段高度为50 m，分段高12～15 m，顶柱高5～8 m。矿体厚度小于25 m时，矿块沿走向布置时[3]，矿房长50 m，间柱长8 m；矿块宽为矿体水平厚度。矿体厚度大于25 m时，矿块垂直走向布置，矿块长即为矿体水平厚度，宽25 m，其中矿房、矿柱各12.5 m。根据矿块尺寸，一个矿块可布置3个分段。

2.2 采切工程

采准工程主要有穿脉运输巷、出矿沿脉运输平巷、装矿进路、人行天井、分段凿岩平巷。每隔50 m布置一条穿脉运输巷(即一个矿块长度)，出矿沿脉运输平巷沿矿体上盘接触线布置，并与穿脉运输巷联通。人行天井布置在间柱中央，在每个分段高度上掘进分段凿岩平巷，构成人行及通风的主要通道[4-5]。自出矿沿脉运输平巷内每隔12 m以45°角向矿体下盘方向掘进装矿进路，装矿进路与矿房最下分段凿岩平巷联通[6]。

切割工程有拉底、切割天井。切割槽虽属于切采工序，但计算时归于回采中。切割天井布置于矿房中央，切割天井上端(矿块顶柱内)作为回风小井，与上中段沿脉运输平巷联通。在矿房最下分段凿岩平巷中向上钻凿扇形炮孔，爆破出矿后形成V形堑沟。根据采切工程布置及各采切巷道、硐室的断面规格，可计算标准矿块采切比，见表1。标准矿块综合采切比为42.1 m3/kt。

3 回采工艺

3.1 采场凿岩爆破

在分段凿岩平巷中用YGZ-90钻机钻凿孔径φ70 mm的上向扇形中深孔。采用这种打眼方式，崩落的矿石大块较多，因此需要控制炮孔的装药量。撑控好打眼方式和炮孔的参数。回采前，将切割天井沿矿体全断面拉开，为回采提供足够的自由面。拉槽工序完成后开始钻凿回采中深孔，其排面参数见表2。

图1 分段凿岩阶段矿房法

表1 采切工程量计算

根据炮孔排面参数布置炮孔，每排可布5个炮孔，炮孔总长为156 m。将炮孔全部凿完后开始崩矿，用2台BQF-100装药器充装粒状铵油炸药，炮孔堵塞总长为23.5 m。按线装药密度5.01 kg/m来计算装药量，则两排炮孔共需1328.7 kg的炸药。

表2 采场凿岩爆破参数

爆破时，采用非电毫秒导爆管孔底起爆，同排同段，各排分段加导爆管并联网络一次性起爆，各排导爆管脚线分别用胶布固定绑紧在传爆线上，再将这根传爆线并联到主传爆线上，连线完成后用起爆器起爆炸药[7]。自矿房中央向两侧自上而下后退式回采，崩矿步距3.2 m。根据崩矿面积计算单次崩矿量为2506 t，每米炮孔崩矿量为8 m/t。

3.2 采场通风

新鲜风流自中段运输平巷、穿脉运输巷、通风人行天井、分段凿岩平巷进入回采工作面；清洗工作面后，污风经回风小井(布置在顶柱内的未拉槽的切割天井)，上中段沿脉运输平巷，上中段穿脉，上中段运输平巷进入总回风系统。

3.3 采场出矿

崩落矿石用2.0 m3斗容的JCCY-2柴油铲运机运至采场溜井，下放至下一中段振动给矿机硐室，再由矿用卡车运输至中段主溜井卸矿。JCCY-2柴油铲运机，出矿能力约260 t/台班。根据矿山开采规模5000 t /d的需求，需JCCY-2柴油铲运机铲运机14台，其中11台工作，3台备用。

3.4 空区处理和矿柱回收

回采矿房过程中，利用矿房顶、底柱和矿块间柱支撑采空区。矿房回采完毕后，回收矿柱的同时崩落围充填采空区。

矿柱回采分两步骤。首先，在不影响矿房回采的同时，回采相邻已采矿房的顶柱及上中段底柱；待矿房回采结束时，在其间柱及上中段底柱中凿向上扇形炮孔和顶柱中凿水平扇形炮孔，利用微差爆破，先爆矿房顶柱，后爆矿房间柱及上中段矿房底柱，崩落矿石由采场底部集中出矿[8]。

4 主要技术经济指标

根据采用的采场结构参数和凿岩爆破参数，及矿山目前使用的采掘装运设备所计算的主要技术经济指标如表3所示。现场工业试验表明，采场内铲运机出矿工效为260 t/台班，每天工作3班。采场内设备的工时利用率取60%计算，则采场日均出矿468 t，需要不少于10个采场同时生产才能满足150万t/a的生产规模。

表3 主要技术经济指标

5 结 论

分段凿岩阶段矿房法具有回采强度大，劳动生产率高，采矿成本低，回采作业安全等明显优点[9-10]。蒙库铁矿属急倾斜中厚的低品位矿体，在采矿成本不上升的情况下，采用合适的采矿方法或改进回采工艺，以提高出矿品位，将会带来巨大的经济效益。试验结合矿山的实际情况，采用中深孔落矿，铲运机出矿，有效地降低了采场贫化率。

针对矿柱回收这一方面，采用两步骤分别回收矿块顶底柱和间柱，并对难以回收的矿柱进行崩落处理，既保障了空区周边作业人员的安全，又大大提高了矿石回收率，获得了良好的经济效益。试验为今后矿山大规模回采提供了经验，亦可为其他矿山提供借鉴。

参考文献：

[1]王 林．安庆铜矿马头山矿体采矿方法选择[J]．采矿技术，2007，7(1)：11-12．

[2]刘 东，刘德茂．采矿方法的一种系统的选择方法[J]．中国矿业，1992，1(1)：37-42.

[3]李 凯，廖九波，朱坤磊．分段凿岩阶段空场嗣后充填法在急倾斜破碎矿体中的应用[J]．化工矿物与加工，2002(1)：34-37．

[4]谷新建，胡 磊．新龙矿业公司极破碎难采矿体采矿方法优化研究[J]．矿业研究与开发，2007(4)：1-2．

[5]魏建中，张 保，杨福波．新罗村难采矿体开采技术研究与实践[J]．现代矿业，2010(11)：66-68．

[6]陈兴发，张 岚．分段空场采矿法聚矿堑沟的设计优化[J]．有色金属设计，2009，36(3)：57-60．

[7]任从坡，王聚永．分段凿岩阶段矿房法回采爆破方案的改进[J]．采矿技术，2009，9(6)：88-89．

[8]刘党权，孙增鹏．分段凿岩阶段矿房法的矿柱回收及放矿管理[J]．黄金科学技术，2005，13(1-2)：58-62．

[9]孟中华，王聚永．分段凿岩阶段矿房法在锡铁山铅锌矿的应用和改进[J]．采矿技术，2006(3)：234-236．

[10]秦忠虎，袁 桥，江书旺．复杂条件下分段凿岩阶段矿房法试验研究[J]．现代矿业，2013(2)：72-73．