桃花铁矿铲运机进路房柱法的试验

曾 晖

(重庆巫峡矿业股份有限公司)

桃花铁矿位于重庆市巫山县抱龙镇，矿区东西长10.5 km，南北宽1.4～4.4 km，总面积为27.75 m2，由南北2个矿段组成，远景资源量为2亿t。一期生产能力为80万t/a，采用多平硐开拓，脉内掘进，无轨运输方式，电耙房柱法开采。桃花铁矿回采时，爆破后伪顶黏土岩会大量混入矿石中，电耙耙矿过程中也带入了大量底板页岩，废石混入率达到40%以上；为控制废石混入及保障顶板安全，伪顶层必须全部进行锚网支护，但实践表明，顶板黏土岩稳定性差，难以支护，同时矿层稳固顶板虽为黄龙组灰岩，但局部节理裂隙较发育，岩溶发育，破坏了岩体局部的完整性，降低了顶板稳固性，开挖时易产生掉块或冒顶，矿体及其围岩受断层、褶皱影响大，矿体受多组构造面控制，部分采场所在地段围岩破碎，大部分工作面需采用矿工钢棚式支护、液压支柱等加强支护，在整个回采过程中安全性较差，支护成本也较高。桃花铁矿采用多平硐开拓，无轨运输，平硐通过能力较大，但电耙房柱法采用2JP-30型电耙，耙矿能力低，同时回采作业支护较多，工序繁琐，大大增加了回采循环的间隔时间，在回采过程中，经常出现部分时间段装矿溜井无矿或大量井下卡车排队等矿的情况，回采作业效率非常低。因此，需要对桃花铁矿采矿方法进行优化。

1 工程概况

桃花铁矿矿体主要呈层状产出，主矿层位于黄家磴组顶部，属单一矿层。矿体的形态与贺家坪背斜基本一致，枢纽向北东缓倾，两翼向北西和南东倾斜。矿体平均厚2.88 m，倾角为8°～20°，属缓倾斜薄矿体。矿层顶板为石炭系中统黄龙组微晶灰岩，岩质坚硬，稳固，其底部有厚0～0.7 m的黏土岩，厚度小，质软，见水易软化，为赤铁矿的直接伪顶层。矿层底板为紫红色、灰绿色页岩，含少量赤铁矿细鲕粒和粉砂质[1]。矿层倾向褶皱发育，顶底板褶皱起伏大，薄化至夹断矿体。顶底板褶皱给切割布巷及回采带来一定的困难，顶板受构造弱面、裂隙断缝、溶蚀侵蚀、露头风化氧化等危害侵扰，开采后顶板易离层、松脱，易沿断缝、搭缝、水缝冒顶，给采场的顶板管理带来一定难度。

桃花铁矿原采矿方法为电耙房柱法。矿块沿矿体走向每60 m布置一个，矿块高度同阶段高度，即25 m。采场崩落矿石由电耙耙运至采场下部集矿平巷，再用电耙耙运至阶段集矿溜井运出。倾斜方向采用电耙耙矿，斜长不宜超过80 m。当矿体倾角较缓时，上、下运输阶段间设出矿副阶段。每两个矿块间留10 m连续间柱，顶底柱宽为3.5 m，矿块中留4 m×4 m点柱，沿走向和倾斜方向视矿体顶板稳固程度，点柱间距一般为9～10 m。每矿块设阶段溜井1条，均布置在矿体下盘岩石中，沿矿体底板布置上山4条，阶段电耙硐室4个[2-3]。电耙房柱法见图1。

图1 电耙房柱法示意(单位：m)

2 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，结合桃花铁矿自身实际情况，针对伪顶废石混入较高、难以支护，采场断层较多、围岩破碎等情况，采用铲运机进路房柱法，见图2。

2.1 采场结构参数

铲运机进路房柱法矿块长120 m，依托阶段运输平巷每隔120 m布置一条铲运机运输上山至上阶段运输平巷，采用伪倾斜、之字形布置，铲运机上山宽3.7m，高3.5m，且留设连续间柱，间柱每边宽3 m。矿块高度为阶段高度，即25 m，矿块顶柱宽5 m，底柱宽3 m。切割进路沿矿块走向布置，每隔13 m布置一条，两进路之间留3 m连续间柱。铲运机进路房柱法采场结构参数见表1。

图2 铲运机进路房柱法示意(单位：m)

表1 铲运机进路房柱法采场结构参数

2.2 切割进路工艺

切割进路依托铲运机运输上山从上而下沿走向布置，间隔13 m布置一条。以4 m宽前进布置到矿块边界后，再退采刷扩至9 m宽，两进路之间留3 m的连续间柱。切割进路采用分层爆破掘进，先爆破矿体中下部(高品位矿)，留700 mm护顶矿，铲装作业完成后，再爆破护顶矿及伪顶(低品位矿)。

2.3 刷扩退采工艺

切割进路到矿块边界后，从边界开始刷扩退采。进路两帮同时刷扩，刷扩宽度均为2 m，一次退采长度为9 m。刷扩时先爆破矿体，铲装作业完成后，采用挖掘机挖斗直接挖除伪顶，挖除全部页岩至灰岩顶板。

2.4 采场通风

新风由阶段运输平巷、铲运机上山进入采场，采场进路配备一台局扇加强通风，污风从矿块上山进入上阶段回风系统。

2.5 矿石搬运工艺

矿石搬运均采用机械作业。铲运机和卡车均沿上阶段运输平巷进入铲运机运输上山，铲运机直接进矿房装矿后，卸入在铲运机运输上山与切割进路交叉点等候的卡车，卡车沿铲运机运输上山下行至下阶段运输平巷，运出地表。

2.6 采空区顶板管理

试验采用进路法开采，为保证地表稳定及生产安全，采场进路两侧间柱一般不进行回采。

3 应用效果

通过铲运机进路房柱法试验，技术经济指标达到了较好的水平，见表2。

表2 现场试验主要技术经济指标

通过与电耙房柱法对比发现，虽然铲运机进路房柱法回采率稍微偏低，但生产能力大幅提高，废石混入率更是大幅下降，顶板基本不支护，各项技术指标都有了很大的提升。铲运机进路房柱法从根本上解决了桃花铁矿软弱伪顶难支护、易掉落、混入矿石的难题，控制了废石混入率，保障了回采安全及出矿品位；连续间柱减少了围岩破碎情况下的支护量，降低了支护强度需求；同时，大幅提升了全矿的机械化程度，作业效率大幅提高，出矿能力大幅加强。

4 结 论

(1)伪顶难支护、易掉落，矿体围岩破碎，顶底板废石混入率较高，作业效率低是导致电耙房柱法无法实施的主要原因，铲运机进路房柱法回采围岩破碎、薄顶板易掉落的缓倾斜薄矿体具有良好的效果。

(2)小断面间隔进路、分层爆破、机械铲装、挖机清顶是铲运机进路房柱法的主要工艺，既保障了作业的安全，又降低了废石的混入，还提高了作业效率，铲运机进路房柱法值得推广。同时仍需进一步优化采场参数，以达到更好的技术经济指标。

[1] 陈江帆，罗庆国，张承伟，等. 重庆市巫山县桃花赤铁矿区详查地质报告[R].重庆：重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队，2013.

[2] 房志桓，罗一波，张有乾，等.重庆巫峡矿业股份有限公司桃花铁矿采矿方法研究现场试验方案[R].长沙：中冶长天国际工程有限责任公司，2017.

[3] 钟 良.进路式采矿法的应用前景[J].云南冶金，2014,43(2):15-18.