刘塘坊铁矿采矿生产实践

王 飞 马毅敏 柳志森 洪敦敏

(中钢集团安徽刘塘坊矿业有限公司)

刘塘坊铁矿采矿生产实践

王 飞 马毅敏 柳志森 洪敦敏

(中钢集团安徽刘塘坊矿业有限公司)

介绍了刘塘坊铁矿在生产实践中，根据矿岩实际稳固性、产状,对原设计采矿方法进行了修改与完善，保证了矿山由基建期向生产期的平稳过渡，为矿山达产奠定了基础。

采矿方法 基建期 矿体开采

刘塘坊铁矿位于安徽霍邱县周集镇，处于“合肥拉张盆地”北西角，北邻“淮南—凤阳对冲断层区”，西邻“长山褶断隆起”,矿床赋存于晚太古界变质岩系中，为一沉积变质型磁铁矿矿床，年设计采选原矿150万t。矿体厚度2～30 m，变化较大，倾角0°～45°，小倾角矿体较多；矿体分支复合现象严重。矿石为石英角闪石磁铁矿，3#矿体为主要开采矿体。矿体顶底板围岩为变粒岩和片麻岩，3#～7#矿体顶底板围岩为变粒岩，其他矿体的顶底板围岩为含石榴子石黑云斜长片麻岩。矿岩稳固性大部分较好，局部稳固性较差。

1 矿体开采

1.1 基建期3#矿体开采

西部3#矿体为基建过程中最先揭露的矿体，矿体平均倾角约45°，走向长度约240 m，真厚度2～10 m，矿岩稳固性均较好。

根据矿岩稳固性及矿体产状，选择平底装矿留矿法[1]。矿房沿矿体走向布置，矿块长度40 m，矿房宽度为矿体厚度，间柱宽度为8 m，间柱中布置人行井及采场联络道，运输巷布置在矿体上盘，拉底巷布置矿体下盘，运输巷与拉底巷之间由出矿巷联通，出矿巷间距10 m。选用CYE-2型电动铲运机，1.7 m3固定式矿车出矿。为提高装车效率，将铲运机改装为侧装式，可直接在矿房对应的运输巷内装矿，减少了铲运机的运距。浅孔留矿法主要技术经济指标见表1，矿体开采布置见图1。

表1 浅孔留矿法主要技术经济指标

图1 平底装矿浅孔留矿法

1.2 上向水平分层充填采矿法

-500 m中段下盘3#矿体平均倾角16°～45°，走向长度约350 m，真厚度2～22 m，矿岩稳固性总体较好，局部较破碎。

为基建期采矿需要，此处矿体前期选择了分段矿房嗣后充填采矿法[2-3]，采准布置为：矿房长度50 m，矿房间留设5～6 m间柱，在矿体上盘布置运输巷、下盘布置凿岩巷，凿岩巷与运输巷间由出矿巷联通，出矿巷间距10 m；出矿设备选用CYE-2铲运机，中孔施工选用YGZ-90钻机。

由于矿体倾角变化较大，选择YGZ-90钻机施工45°以上钻孔，造成下盘矿石损失率较高，且部分地点围岩不稳固，中深孔爆破后，围岩中的废石塌落到矿石中，造成矿石贫化率提高，为此选改用上向水平分层充填采矿法[4-5]。采准布置如下：矿房沿矿体走向布置，矿房长度50 m，矿房间柱宽度5～6 m;在矿体下盘施工分段脉外运输巷，由脉外运输巷向矿体方向施工坡度为15%的下坡采场联络巷，待第一分层回采结束后，对采场联络巷进行压顶，将采场联络巷调整为平坡，第二分层回采结束后，对采场联络巷进行第二次压顶，采场联络巷调整为上坡，采场内施工充填回风井。矿体回采高度根据矿岩稳固性控制在5～8 m，矿体倾角大部分在40°以下，由于采场回采高度不高，回采下盘时，崩落的矿石仍能自然流下，保证了矿石回采率。一分层回采结束后，即对矿房进行充填，充填时控顶高度约2 m，以保证下一步回采时有足够的爆破自由空间。为节省充填成本，缩短采充循环时间，先采用全尾砂充填，待尾砂中水滤干后进行下一分层采矿，一般7 d左右，铲运设备可在充填体上安全运行。上向水平分层充填采矿法较好地提高了矿石回采率，降低了矿石贫化率，同时只需要在首采分层施工切割巷，可有效降低采掘比，经济效益较好，但施工人员在采场内施工作业，需要对采场顶板加强管理，确保施工安全。两种采矿方法主要技术经济指标如表2。分段矿房嗣后充填采矿法见图2，上向水平分层充填见图3。

表2 两种采矿法的主要技术经济指标

图2 分段矿房嗣后充填采矿法

图3 上向水平分层充填采矿法

1.3 -400 m中段6盘区下盘3#矿体开采

-400 m中段6盘区下盘3#矿体平均倾角45°，矿体走向长度约120 m，真厚度约25 m，矿岩稳固性总体较好。

由于刘塘坊铁矿充填站建设较晚，为保证采场衔接正常，此处矿体前期选用了平底出矿的留矿法。矿房长轴垂直于矿体走向，长度等于矿体水平厚度，宽度10 m，回采高度30 m，矿房间留设10 m左右的间柱。在间柱中布置运输巷，矿房中布置拉底巷，运输巷与拉底巷之间由出矿巷连通，出矿巷间距 10 m，同时在矿体上盘布置主运输巷。

留矿法回采结束后，根据矿体产状与现有工程分析，设计上向水平分层充填采矿法对矿房间的间柱进行回收,分别在-392,-376 m分段布置脉外运输巷，向间柱施工坡度为14%的采场联络巷。矿柱回采时，首先对间柱两侧的留矿法空区进行充填，充填体灰砂比为1∶8。充填时需对出矿巷、人行天井等进行封堵，防止运输巷被充填体堵塞，爆破时无爆破自由空间。第一分段回采在-400 m水平进行，采场运输巷作为爆破自由空间，回采时由矿体上盘向矿体下盘进行，上盘运输巷作为铲运机运矿通道；-392，-376 m分段矿体回采时由矿体下盘向矿体上盘进行，采场联络巷作为铲运机运矿通道；间柱回采时,采场控顶高度在5～6 m，充填后控顶高度控制在1.5 m左右，同时注意观测充填体的强度，确保在回采时充填体不会大面积脱落。也可根据实际情况，回采时与充填体接触处适当留设点柱。

留矿法空区充填时，充填体未能与空区结顶，间柱回采时，采场顶板充填体均较稳固，经过分析，矿柱回采是在形成的免压拱下进行，大部分应力传递到矿体上下盘，减少了顶板的应力，保证了顶板的稳固性。同时，对采空区充填较及时，充填体强度适当，有效控制了上下盘围岩及间柱的变形，对矿体的后续安全开采提供了保证。实施后矿石回收率提高了30%以上，具有良好的经济效益。其主要技术经济指标见表3。采场布置见图4。

表3 上向水平分层充填采矿法矿柱回收主要技术经济指标

图4 浅孔留矿与上向水平分层充填组合采矿法

2 生产能力分析

刘塘坊铁矿原设计生产能力150万t/a，开采顺序由下向上，即由-500m中段向-300m水平开采，中间不再布置开采中段。但实际生产勘探发现，矿体走向长度变短，变薄，向-500m中段以下延伸，单中段生产能力仅为40～50万t原矿/a，无法达到设计生产能力。

经研究论证，决定采用多中段同时施工，即前期由-500,-400 m中段同时采矿。随着工程推进，于2014年在-442 m分段开始采矿，2015年开始 -500 m中段以下采准工程布置，经过合理的采场衔接、精心的生产组织，该矿已于2014年完成原矿产量120万t，有效控制了采矿成本的提高，确保了公司的平稳运行。

3 结 语

目前刘塘坊铁矿大部分矿体采用上向水平充填采矿法开采，有效提高了矿石回采率，降低了贫化率，同时该采矿方法采切比较低，采矿成本较低，经济效益较好，对矿柱的回收，也有良好的效果。同时采用多分段同时采矿，保证了矿山的生产能力，减少了资源的浪费，确保了企业的平稳运行。

对于新建矿山与复杂难采矿体，应根据矿山实际设计采矿方法，将标准采矿方法与矿山实际相结合，并对其进行相应的革新完善，使其更适宜矿山实际。

[1] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1993.

[2] 胡际平.国外缓倾陡中厚矿体采矿方法的新发展.[J].化工矿山技术，1989,18(1):7-10.

[3] 潘长甲.关于缓倾斜厚大矿体采矿方法的探讨[J].金属矿山，2001(4):19-21.

[4] 王运敏.现代采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[5] 新编矿山采矿设计手册编委会.新编矿山采矿设计手册[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

2015-02-16)

王 飞(1986—)，男，助理工程师，237471 安徽省六安市霍邱县周集镇。