张马屯铁矿Ⅱ号矿体开拓工程设计和施工优化

冯英俊， 陈 旺

(1.山东济钢环保新材料有限公司， 山东 济南 250217； 2.济南钢城矿业有限公司， 山东 济南 250217)

1 前言

济南钢城矿业有限公司张马屯铁矿床有Ⅰ号和Ⅱ号两个主矿体，分别位于矿床内F1断层的西东两侧，受断层构造影响，Ⅰ号矿体埋深-187～-400m，Ⅱ号矿体埋深-40～-320m，水平相距300m。Ⅰ号矿体经帷幕注浆堵水后自建矿开采至今，提升、运输、通风、排水、供电、充填等生产系统完备。Ⅱ号矿体埋藏浅，地面有建筑物、公路，不宜新建通到地表的工程，需利用Ⅰ号矿体已有的生产系统开采。该矿山结合实际对Ⅱ号矿体开拓工程的设计及施工进行优化，解决了原设计存在的问题，加快施工进度，达到更好效果。

2 Ⅰ号矿体矿岩提升运输系统和Ⅱ号矿体地质简介

Ⅰ号矿体采用竖井盲竖井联合开拓，主竖井从地表直通-240m水平。-240m水平作为主运输水平，上部的矿岩通过溜井从该水平放出，下部的矿岩通过盲竖井提升至该水平，运输至主竖井提升至地表。Ⅱ号矿体开采部分位于-240m水平的上部，矿岩通过溜井从该水平放出，运输至主竖井提升至地表。

Ⅱ号矿体位于矿床的东北部，分布于4～-1号勘探线之间的闪长岩与灰岩接触带内，呈透镜状，长460m，倾向延伸100～230m，赋存标高-40～-320m(地面标高+30m)，水平厚度20～44m，平均24.7m；走向NE41°,倾向NW，倾角40～60°，上缓下陡。地质储量约400万t，平均品位TFe53.27%。

3 Ⅱ号矿体开拓工程设计及优化

3.1 开拓工程设计

Ⅱ号矿体设计只开采-80～-200m水平的部分，-80m水平以上不开采以保护地表，-200m水平以下矿体规模小、矿量少，不宜开采。在下盘设26°、-200～-80m水平的轨道上山，连通Ⅰ号矿体-200m和-80m水平的主要巷道，与Ⅰ号矿体的生产系统连成一体，作为矿岩提升和人员进出、设备材料运送的通道。矿岩采用串车提升，上部各阶段的矿岩通过轨道上山下放到-200m水平，运输倒入-200～-240m的溜井，从-240m水平放出，运输至Ⅰ号矿体的主井提升至地表。阶段高度40m，设-80m、-120m、-160m、-200m四个阶段水平。-80m为回风、充填水平，与Ⅰ号矿体的回风斜井联通；-120m、-160m、-200m三个阶段作为采矿、运输水平。采用对角式通风，轨道上山作进风井，矿体端部设人行回风井，与-80m水平的回风巷联通。提升机房设在-64m水平。

3.2 存在的主要问题

开拓设计存在的主要问题有[1-4]：(1)矿岩通过轨道上山串车提升，生产环节多，占用人员多，组织难度大，效率低，维修维护工作量大，运行成本高。(2)存在跑车、断绳等安全隐患，安全管理难度大，不宜作为矿岩的主要提升方式。(3)轨道上山长度约285m，施工难度大，工期长。绞车投用前，-120m、-160m两个水平的工程无法施工，严重影响工期。(4)将轨道上山的绞车硐室设计在-64m水平，施工难度大，使用、维修不方便。

3.3 设计优化的内容

1)矿岩提升方式优化

采用溜井放矿。溜井放矿工艺简单，生产环节少，不占用人员，不增加成本，还可利用溜井储存矿岩，便于生产组织[5-7]。将各阶段水平的矿岩倒入溜井，在-200m水平放出，不通过轨道上山串车提升。优化后斜上山仅作人员通行、设备材料运送和新风的通道。

2)开拓工程优化

优化溜井布置。改为溜井放矿后，将3条溜井与-200m、-160m、-120m、-80m四个阶段水平连通，-160m、-120m、-80m三个阶段水平的矿岩全部倒入溜井，从-200m放出，倒运至-200～-240m水平的溜井，在-240m水平放出运至主井提升到地面。结合-160m、-120m水平的工程，调整3条溜井位置，以便在轨道上山与-80m水平贯通前，能提前展开这两个阶段水平工程施工。矿岩不用串车提升后轨道上山的提升量很小，不需要长的甩车场，将绞车硐室从-64m水平改设在-80m水平。

原设计与优化后的设计对比如图1所示，图1a为原设计方案，图1b为优化后的设计方案。轨道上山绞车硐室由原设计在-64m水平，改为直接设置在-80m水平，减少工程量的施工，更利于施工的便捷与后期使用。

4 施工优化

4.1 -160m、-120m水平开拓工程提前施工方案

轨道上山斜长285m，施工、排碴难度大，工期长；且施工到-185m水平遇较大范围的破碎带，影响长度近40m，需要边掘进边支护，效率大幅降低，严重影响了与-80m水平的贯通投用，需创造条件提前施工-160m、-120m两个水平工程。

利用布置的溜井，施工措施工程，使1条溜井与轨道上山的阶段水平甩车场连通，在甩车场施工后即能展开该阶段的工程施工。既为阶段水平工程的施工创造条件，又能利用溜井排放轨道上山施工的岩石，加快轨道上山的施工。-160m水平工程优化前后对比如图2所示，图2a为原设计，图2b为优化后的设计。-120m水平工程也进行同样优化。

4.2 -160m、-120m阶段水平工程提前施工

先将1条溜井上掘至-160m水平，安装振动放矿机。上山掘至-160 m水平时，从上山中施工一条措施巷道与溜井连通，调上电耙，向上山方向施工甩车场。待甩车场与轨道上山贯通后，将掘进设备调运上来，展开该水平工程的施工。在-160m水平措施巷道与上山贯通后，将溜井再上掘至-120m水平，同样施工即可展开该水平工程的施工。两个水平的开拓工程与轨道上山同步施工，大大提高了施工进度。

图1 开拓工程优化前后的溜井布置和各阶段关系图

图2 -160m水平工程优化前后对比图

4.3 轨道上山上部施工排岩优化

随着轨道上山掘进长度的增加，施工效率降低，施工长度超过电耙提升长度100m时无法排岩。采用调度绞车提升与耙斗式装岩机装岩联合排岩，解决这一问题。在轨道上山底部-200m水平车场安装一台3t调度绞车，在距掘进工作面15m以外的位置安装耙斗式装岩机，耙斗式装岩机将工作面的岩石装入矿车，调度绞车将矿车放到卸矿水平。先期将矿车放到-200m水平运出；-160m水平的甩车场和溜井连通后，将矿车放到-160m水平到入溜井；-120m水平的甩车场和溜井连通后，矿车放到该水平到入溜井。这种方式排碴大大缩短了运输距离，大幅提高了排岩效率。

5 结论

通过采用溜井放矿代替矿岩串车提升设计，调整溜井布置，对原开拓工程设计优化，使开拓工程更合理，矿岩提升方式更利于生产使用。从轨道上山设计施工连通中间阶段水平的措施工程，在轨道上山投用前，提前展开-160m、-120m阶段水平工程施工。采用调度绞车与耙斗装岩机联合排碴，降低了轨道上山施工难度，提高了效率，加快了进度。通过对Ⅱ号矿体开拓工程设计和施工优化，保证了各项施工的顺利进行，按期建成投产，更利于生产组织运行。