煤矿中伴生硫铁矿开发研究与探讨

张在金

(贵州兴源煤矿科技有限责任公司，贵州 贵阳 550081)

随着社会经济的不断发展，资源成了经济发展瓶颈，如何在现有条件下充分利用已有煤矿系统开发，利用煤矿中的伴生硫铁矿，无论是对企业、社会、国家都且有非常重要的意义。

1 硫铁矿资源概况与开拓方式

贵州省织金县七公里煤矿位于织金县城关镇西7 km，根据(黔国土资储资函[2015]505号)：评审备案的煤矿开采标高范围内(标高+1570～+1270 m)保有资源/储量(111b+122b+333)2358万t，共生硫铁矿石(标高+1400～+1200 m)，资源量(333)155万t。

硫铁矿床位于龙潭组底部，围岩为铝土岩及铝土质泥岩，矿体形态以层状、似层状展布，矿层距可采30号煤层距离平均为23 m，矿层含硫平均品位18.75%,平均容重3.10 t/m3。矿层埋藏最低标高+1200 m，最高标高+1400 m。根据DZ/T0210-2002《硫 铁矿地质勘查规范》最低工业品位含硫≥14%、最低可采厚度≥0.7 m、夹矸剔除厚度≥1 m的规范，该资源应该开采利用。

根据矿井共生硫铁矿的资源赋存情况及煤矿生产能力，硫铁矿推荐生产能力按8万t/a计，设计利用可采资源量的服务年限为10 a。

矿井采用平硐+暗斜井开拓方式，布置有主、副、回风3条平硐，3条暗斜井上部分别与3条平硐相连，下部落底于+1270 m，在1270 m井底车场附近布置水泵房、变电所、水仓等硐室。开拓方式见图1。

根据硫铁矿的赋存情况，为了节约投资，充分利用现有场地及巷道，设计利用矿井主平硐、副平硐、回风平硐以及一采区3条下山，另外，在回风平硐右侧35 m新掘硫铁矿机轨合一斜井，负责硫铁矿的主运输及辅助运输；原煤炭回风平硐及煤炭回风暗斜井兼任开采硫铁矿时的回风平硐及回风暗斜井；原主平硐及煤炭运输暗斜井作为人员运输通道；原副平硐及煤炭轨道运输暗斜井作为排水通道。然后在+1270车场布置一条+1270回风反石门到硫铁矿矿体，开采硫铁矿时回风通过+1270回风反石门到煤炭系统回风暗斜井及回风平硐。根据矿井范围、形状、地质构造及硫铁矿赋存情况，并结合矿井开拓方式，硫铁矿划分为一个水平，水平标高为+1270 m，划分为一个采区。该采区面积约1.7 km2,开拓布置见图1。

2 硫铁矿开采

2.1 采矿方法

根据该矿开采矿体的开采深度、厚度、倾角和围岩稳定性等开采技术条件，适合的采矿方法有：全面采矿法、充填采矿法、壁式崩落法，3种采矿方法分析比较见表1。

据储量报告，开采矿体平均厚度为1.62 m，支护可选用DW系列单体液压支柱；该矿井煤矿采用壁式采矿法并形成了1套成熟的生产管理经验，故硫铁矿的采矿方法采用壁式崩落采矿法。

(1) 矿块构成要素。矿块走向长100.0 m，倾斜长90 m，不留设间柱、顶柱和底柱。底板装车平巷与沿脉运输巷间距5 m，溜矿眼垂高4 m。

(2) 采准切割。沿底板装车平巷间距100 m布置溜矿眼、通风行人天井(一对、间距10 m)到矿脉，沿矿脉布置沿脉运输平巷100 m再沿倾斜方向布置开切眼(切割上山)与沿脉回风巷贯穿形成负压通风系统，则可进行矿块回采工作。上阶段沿脉运输平巷沿空留巷作为下阶段回采工作面的沿脉回风平巷。

(3) 矿房回采。矿房回采自下而上进行，以切割上山为自由面，每班沿走向方向推进2.0 m，倾斜方向推进10.7 m，一次采全高。采用YT28型凿岩机凿岩，浅孔爆破，爆破使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药、采用煤矿许用瞬发电雷管或毫秒延期电雷管(延期时间≯130 ms)起爆，起爆器激发。爆下的矿石采用SGB420/30可弯曲刮板输送机装运至下部溜矿眼。当采高较高时，上班采下的矿石不需全部装运完毕，需要留足部分矿石作为垫层，以方便下步凿岩(但不能妨碍支柱作业)。

(4) 回采工作面支护。回采工作面采用单体液压支柱配绞接顶梁支护顶板。

图1煤矿伴生硫铁矿开拓方式

2.2 顶板管理及采空区处理

设计采用全部崩落法管理顶板，后退式回采，一次采全高，回采工作面采用单体液压支柱配绞接顶梁支护顶板，“三、五排控顶”、“见五回二”，回柱放顶自下而上进行，落后工作面不小于20 m。

采空区处理采用强制崩落法处理采空区，该方法是利用采空区上方预先钻凿的中深孔，采用垂直倒漏斗爆破技术，将采空区上方中的岩石崩落，充填并消除采空区。原理是在采空区的正上方采用垂直倒漏斗爆破技术，对采空区进行处理。从采空区位置全部钻凿好直径为150 mm左右的炮眼，其深度直接与采空区穿透，然后用带绳木块对所有炮眼进行堵塞，装入孔内导爆索和一定长度的炸药后，再装填一定长度的隔离矿砂，采用孔内分层爆破，直到采空区上方岩石完全崩落或填满采空区。

表1 采矿方法技术分析与比较

3 结 论

(1) 充分利用开采煤炭的各系统，减少了硫铁矿开发投资，提高了企业经济效益。

(2) 主要利用煤矿系统开发利用了原本开发价值不大的伴生硫铁矿，促进了社会经济发展。

(3) 从节约资源的角度，充分利用了有限的硫铁矿资源，符合国家提倡的“资源节约型，环境友好型”经济发展方式。

七公里煤矿伴生硫铁矿的开发研究与探讨，为今后类似矿井的伴生矿开发提供了新思路，为增加企业及社会经济效益提供了新途径。