高分段无底柱分段崩落法在辽阳铁矿的应用

闵文军， 李应贵

(沈阳有色冶金设计研究院有限公司， 辽宁 沈阳 110003)

1 前言

无底柱分段崩落采矿法适用于急倾斜厚矿体或缓倾斜极厚矿体，地表不需要保护，对损失贫化指标要求不高的矿体[1]。本方法具有机械化程度高、开采强度大、作业效率高、采矿成本相对较低及生产安全等优点。

辽阳铁矿设计利用储量(122b+333)1 933万t，设计生产能力200万t/a，结合辽阳铁矿的现状，采用高分段无底柱分段崩落采矿法，有利于推动辽阳铁矿矿山开采技术的发展。

2 辽阳铁矿矿床概况

辽阳铁矿共有6条铁矿体，主要矿体为Fe4、Fe6，矿体倾角为45°～60°。

第四铁矿层(Fe4)。矿层延伸稳定，规模大，在区内5条地质剖面均见此铁矿层，矿层沿走向延伸800m以上，厚10～35m，沿倾向延深大于500m。矿石以阳起(透闪石) 磁铁石英岩为主，少量磁铁石英岩和假象赤铁石英岩。磁铁矿中Fe含量为20%～45%。矿体中有角闪岩、柘榴绿泥岩、绿泥透闪片岩及黑云母变粒岩等夹层。

第六铁矿层(Fe6)。矿层埋藏较浅，规模较大，区内5条地质剖面均见此铁矿层，其中并夹有磁铁富矿。矿层沿走向延伸800m以上，厚12～40m，沿倾向延深大于500m，矿石以阳起(透闪石)磁铁石英岩和磁铁石英岩为主，局部出现假象赤铁石英岩。磁铁矿中Fe含量为20%～40%。矿体中有绿泥片岩、斜长角闪岩、绿泥石英

片岩和云母石英片岩等夹层，厚1～5m。

矿体顶底板围岩为黑云变粒岩、绿泥斜长角闪岩、混合岩、绢云母绿泥石英片岩等。靠近矿体上下盘的绿泥斜长角闪片岩、绢云母绿泥石英片岩的耐压强度较低，围岩不稳定。

3 高分段无底柱分段崩落法的应用

根据矿体的产状及赋存状态，设计采用垂直走向的高分段无底柱分段崩落采矿法。

3.1 结构参数

进路垂直走向布置，矿块划分以完成回采出矿全过程的配套设备所能承担的进路条数为准[2]。进路间距为15m，上、下相邻的分段回采进路呈菱形布置，阶段高度100m，分段高度20m。

3.2 采切工程

运输巷道沿矿体下盘布置，采用进路装矿方式，溜矿井(斜溜井)布置在矿体下盘，间距120m。废石溜井布置在矿体下盘，间距120m，废石溜井在前期采切时用做放出废石，后期回采出矿时作为矿石溜井。通风行人天井布置在矿体下盘，间距240m。中段间设辅助斜坡道，坡度20°，连接各分段，斜坡道作为材料设备转运通道。

3.3 回采出矿

采矿凿岩采用simbar1354型凿岩机在采切巷道中钻凿上向扇形炮孔[3]。边孔倾角55°，每排孔11～12个，总长180～190m，每米崩矿量19t。凿岩机凿岩效率为80m/台·班。采用BQF- 100型装药器装药。爆破采用毫秒导爆管和导爆索连续起爆，崩矿步距为7.5m。爆破后的矿石采用EST1030电动铲运机装运，铲运机效率为35万t/a，每4个进路布置一台铲运机，进路生产能力10万t/a。

回采顺序由上盘向下盘方向推进，分段回采顺序从上向下进行，为减少贫化，在同一分段中各进路的回采尽可能保持在一条直线上。

3.4 采场通风

爆破完成后需对回采进路进行局部通风机加强通风，及时排出爆破产生的有害气体和粉尘。待回采进路内有害物质的浓度达到允许值后，工作人员方可进入作业面。新鲜风流经进风天井/斜坡道、分段联络巷进入回采进路，冲洗工作面后的污风通过采场矿废石堆排走。

3.5 二次破碎

采场出矿最大粒度控制在700mm以下，采场大块产出率按10%计算。进路采下的矿石块度大于700mm需在进路内进行二次破碎。二次破碎采用液压碎石机。

3.6 顶板控制

随回采工作的进行，顶板岩石随之冒落，以形成足够的覆盖岩层(至少保留25m厚) 。若顶板不冒落时需放顶，放顶方法为集中放顶，在回风中段上部掘进放顶巷道，由放顶巷道向上钻凿天井，布置放顶凿岩硐室，在凿岩硐室中穿凿水平扇形深孔，集中爆破形成覆盖岩层。

3.7 采掘设备

1)中深孔凿岩设备

凿岩作业采用三班或两班，设计选用两班。

选择simbar1354系列凿岩台车，需要2台。

凿岩机备用2台。

2)采切掘进

平巷掘进采用Boomer K111掘进台车，需要2台。

采切出碴采用ST1030型柴油铲运机，需要2台。

3)铲装设备

采场出矿采用EST1030型电动铲运机和ST1030型柴油铲运机(台年效率35万t) ，工作6台(5台电动，1台柴油)。

4)浅孔凿岩机

天井掘进采用YSP45凿岩机，需要3台，备3台，共6台。同时需要YT27型凿岩机8台，工作4台，备用4台。

5)局部通风机

局部通风机选用JK40- 1№5.5型，工作20台，备用5台。

主要采掘设备见下表1。

表1 主要采掘设备表

3.8 综合技术经济指标

主要技术经济指标见表2，高分段无底柱分段崩落法采矿生产成本见表3，普通无底柱分段崩落法采矿成本见表4。

表2 主要技术经济指标表

表3 高分段无底柱分段崩落法采矿生产成本

通过表3与表4的比较可知，高分段无底柱分段崩落法采矿生产成本节约3.01元/t，年节约采矿生产成本602万元。

4 结语

高分段大间距无底柱分段崩落法在辽阳铁矿得到成功应用，提高了该矿的采矿生产能力，降低了采矿成本。在具体实际应用中，必须根据矿山实际情况，进一步优化技术参数，厚大矿体向超高分段、超大间距方向探索，形成超大型采场，降低采掘比，进而降低生产成本。

表4 普通无底柱分段崩落法采矿生产成本(进路间距10m,分段高度10m)

当前数字化矿山迅猛发展，不仅要在采矿技术上进行深入研究，优化技术参数，还必须向可视化、智能化、自动化方向发展，加强智能化设备投入，减少人力投入，以提高矿山生产能力，利于矿山安全。