接龙铁矿小分段采矿方法的探索

张 冲 沈大富 邱 金(1.重庆大学资源与环境科学学院；.重庆钢铁(集团)有限责任公司接龙铁矿；3.重庆市能源投资集团科技有限责任公司)

接龙铁矿小分段采矿方法的探索

张 冲1,2沈大富1,3邱 金2
(1.重庆大学资源与环境科学学院；2.重庆钢铁(集团)有限责任公司接龙铁矿；3.重庆市能源投资集团科技有限责任公司)

在对接龙铁矿原有开采方法分析的基础上，得出围岩稳定性差和矿体倾角较缓是导致浅孔留矿法无法正常回采的主要原因。借鉴类似地质条件矿山的开采经验，提出了采用小分段采矿法开采，对其开采参数及工艺流程进行了设计优化，并进行了现场试验。结果表明：小分段采矿法能够满足生产要求，且效率较原方法提高了80%，出矿品位得到有效提高，开采更有安全保障。

浅孔留矿法 小分段采矿法 围岩稳定性

接龙铁矿位于重庆市巴南区接龙镇，矿体为单斜构造，单一层状、似层状产出，有分支离合现象。矿体走向近南北，长5 km，倾向西，倾角为50°～70°。矿体厚0.61～5.3 m，厚度变化系数为52%，平均真厚度为1.5 m。矿石类型以菱铁矿石为主，矿床为内陆湖相沉积型铁矿，平均铁品位为36.09%，矿石资源储量为3 314万t。矿体直接顶板为砂岩和泥岩，砂岩稳固性好，泥岩呈致密状构造，节理裂隙不发育，为良好的隔水层，比较稳固。矿体直接底板为煤层、炭质页岩和石英砂岩，煤层和炭质页岩稳固性差，石英砂岩稳固性好。

1 原采矿方法

接龙铁矿原设计采用浅孔留矿法，初步设计矿石生产能力为40万t/a，采用平硐与盲竖井联合开拓，分区对角式通风。矿块沿走向布置，内设2个采场。矿块长100 m，采场长50 m，两采场之间留6 m宽的矿石间柱，采场净长度为44 m，宽度为矿体厚度，实际高47 m，斜长为54 m，顶柱高3 m。

人行、通风天井布置在矿房的间柱内，每隔6 m掘人行联络巷通向采场。因矿体底板有煤层，将电耙巷道布置在上盘围岩内，放矿口的间距为5 m，斗穿长1.5 m左右。每个采场布置一条放矿溜井，溜井位于采场的端部。每个矿块布置一条人行井，便于作业工人出入电耙巷道。原采矿方法见图1。

2 存在问题

前期对浅孔留矿法进行了试验，矿块回采相关数据见表1。

经过对矿块回采数据的分析，发现矿山围岩状况和矿体倾角两方面的因素对回采工艺影响较大。围岩稳定性差，矿体倾角较缓时会因顶板垮塌导致无法继续回采，同时顶板垮塌的大块堵塞斗穿导致无法放矿，以至于无法打通整个回采工艺。

2.1 围岩稳定性

矿体底板为含煤含铁碎屑岩，主要岩性为灰白色中-厚层细-中粒石英砂岩，顶板围岩一般为灰-深灰色泥岩为主的砂泥岩互层，以北则多为泥岩类，与矿体之间界面均较明显，围岩稳定性差。根据目前回采统计的数据分析，采场顶板暴露高度超过8 m就会出现垮塌，导致回采作业无法正常进行，且大块堵塞斗穿无法放矿。顶板以泥岩、页岩为主，岩石坚固性系数低，自稳性差。暴露时间长，易风化，最终出现垮塌，对作业人员的安全造成威胁；矿层底板以煤线及含煤泥岩、页岩为主，在回采过程中易混入铁矿石中，造成贫化。

2.2 矿体倾角

经对揭露矿体倾角实测数据分析，矿体平均倾角为54°。薄矿体使用浅孔留矿法时，倾角以大于60°为宜，如果矿体倾角小，采矿至一定高度后，放矿比较困难，残留在底板的矿石也无法进行回收，并且增大了平场工作量，降低了生产效率。

3 采矿方法优化

借鉴国内类似地质条件矿床开采的成功经验[1-2]，结合自身实际情况，优化采矿方法，针对倾角较缓和围岩稳定性差的矿体采用小分段采矿方法。

图1 浅孔留矿法(单位：m)

表1 试采情况统计

3.1 参数优化

本次试验仍沿用原来的矿块尺寸，即矿块沿矿体走向布置，长100 m(内分2个采场，每个采场50 m)，高70 m，采宽为矿体厚度。留设的顶柱由原来的13 m调整为10 m，存在老巷道地段底柱预留10 m，完整地段底柱预留2～3 m，间柱为6 m。拉底巷道将矿块沿垂直方向分割为小分段，小分段高8 m，分段内留设2 m水平矿柱，视顶板情况进行回收，采高为6 m。小分段采矿方法见图2。

3.2 采准工作

首先将现有的天井分割成出矿和人行间，人行间内设安全台棚。然后在最上面的联络巷道安装一台2JPB-15电耙，用于切割拉底和出矿。由于南翼3#矿房分别在+300，+310 m标高已形成沿脉拉底巷道，根据分段高度和顶底柱的留设情况，该矿房还需要进行5条拉底巷道的切割，由上而下依次进行，矿块最上面2条拉底巷道形成后，剩下的拉底巷道可以与最上面2个小分段的回采同步进行。回采前，还需要在矿块中央切割一条天井，作为回采时的自由面。

图2 小分段采矿方法(单位：m)

3.3 回采工艺

小分段采矿方法的回采工作包括凿岩、爆破、通风、电耙出矿、撬毛平场。回采顺序为自上分段向下分段依次开采，分段内回采顺序则为垂直方向由下向上推进，水平方向由中间向两边后退式开采。根据回采进度，上下分段可以错开回采，错开的距离一般为0.5～1个步距。

3.3.1 凿岩爆破

采用YT28进行凿岩，钎杆长度为2～2.5 m。炮孔为斜向上，倾角为60°左右，排列形式可根据矿脉厚度和围岩稳固情况采用“一”字形、“之”字形、平行、交错等形式。爆破采用一级煤矿许用炸药，非电导爆管起爆。

3.3.2 通 风

分段内通风线路为+300 m主平硐→+300 m主运输巷→盲天井→分段拉底→爆破预留矿堆→分段拉底→回风天井→+370 m回风中段→回风井→地表。

3.3.3 电耙出矿

每次爆破通风后，使用在天井联络巷事先安装好的2JPB-15电耙进行出矿作业。矿石由电耙从拉底巷道耙至天井出矿间，经天井漏斗入矿车，再由蓄电池电机车拉到矿石转运场。出矿时，需留一定矿石作为上层凿岩的平台。

3.3.4 撬毛平场

为便于工人在预留矿堆上进行凿岩，需要进行简单的平场工作。另外，为保证下一循环的安全作业，要对顶板的浮石、危石进行清撬检查工作。

3.4 应用效果

采用小分段采矿方法进行试验，各项技术指标也达到了较好的水平，见表2。

表2 现场试验主要技术经济指标

通过与浅孔留矿法对比发现，虽然小分段采矿法采切工程量较大，但生产能力和回采率更高，贫化率更低，各项技术指标有了很大提升。小分段采矿法试验矿块实际月产量为4 112 t，较浅孔留矿法提高了80%以上，整个矿块能够全部回采完，由于采场暴露面积缩小，每个分层高8 m，回采6 m，留2 m间柱，顶板垮落得到控制，废石混入率下降，矿石贫化率减小，出矿品位得到保证，同时工人作业更有安全保障。

4 结 论

(1)围岩稳定性差和矿体倾角较缓是导致浅孔留矿法无法有效实施的主要原因，小分段采矿法在回采倾角45°～55°围岩稳定性较差的急倾斜薄矿体时具有较好的效果。

(2)8 m是小分段高度最优参数，既保证了安全，又最大限度回收了矿石，小分段采矿法可以进行推广，同时仍须进一步优化采场参数，以达到更好的技术经济指标。

[1] 任保光.云南斗南锰矿白姑缓倾斜矿体采矿法优化[J].中国锰业，2011，29(2)：33-35.

[2] 赵忠权，任 超，郭永斌，等.留矿法和下向分层法在云南斗南锰矿区的运用[J].中国锰业，2013，31(4)：43-45.

2014-08-20)

张 冲(1982—)，男，工程师，硕士研究生，401344 重庆市巴南区接龙镇。