长龙山铁矿-82 m以下边矿安全回采方案研究

王 铮 刘允秋 杨家冕 郭振鹏

（1.安徽马钢矿业资源集团桃冲矿业有限公司；2.中钢集团南京华忻科技有限公司；3.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）

长龙山铁矿是一个开采历史悠久的老矿山，早期浅部采用露天开采，后全部转为地下开采。矿山保有资源储量不多，现已进入开采末期，急需对边缘残留矿量进行回收。由于矿山地质条件较为复杂，早期开采使用过露天开采、地下房柱法、崩落法。

长龙山铁矿计划对-82 m 以下的边矿体进行安全回收，以达到提高资源回收率和延长矿山服务年限的目的。矿体总体向北东倾，采矿许可证最深到-107 m 截止。钻探工程显示，-82～-107 m 水平赋存可采矿量约为28.46 万t。因此，回采方案主要针对-82～-107 m 探明矿石进行安全、高效回采方案设计［1-7］。

1 开采技术条件

矿体顶板主要为栖霞组灰岩，底板主要是石榴石矽卡岩和栖霞组灰岩，少量黄龙组白云质灰岩和五通组石英砂岩，属硬质岩，岩石质量中等，稳定性较强。区内铁矿体为硬质岩类，岩石质量好，稳定性强。其次矿区岩矿层均为坚硬—半坚硬岩层，除局部地段较软弱破碎外，一般稳固性中等—好，区内风化及岩溶作用一般。属以坚硬—半坚硬岩层为主、工程地质条件中等的矿床类型。

长龙山铁矿-82 m 以上一直采用无底柱分段崩落法，八中段以下为上部中段的延续，所以无底柱崩落法为八中段以下的首选采矿方法。另外为了提供资源回收率、保障空区作业，分段空场嗣后充填法和点柱式上向分层充填法也适用于本段矿体开采。

2 采矿方法选择

根据长龙山矿床边部矿体的分类统计情况可知，-82 m 以下矿体以缓倾斜—倾斜厚矿体为主，且矿体上部存在多处采空区，因此首先排除空场采矿法，考虑采用充填采矿法和崩落采矿法。由于-82 m以上采用无底柱崩落法回采，因此继续沿用此方法是一种选择，另外考虑到分段空场嗣后充填法、点柱式上向分层充填法回采工艺简单、成本低，且适合该部分矿体回采条件。所以，推荐3种采矿方法作为备选方案，即无底柱崩落法（方案Ⅰ）、分段空场嗣后充填法（方案Ⅱ）、点柱式上向分层充填法（方案Ⅲ），各采矿方法经济技术对比见表1。

-82 m 以上的采矿方法为无底柱分段崩落法，若在下部改变采矿方法，需要在2种采矿方法之间留设有一定厚度的隔离矿柱。而回采垂直高度只有18 m，若留设隔离矿柱，则可回采的资源量就大大减少，导致回收率大幅降低。继续沿用上部无底柱分段崩落法开采方式，管理方便，工人易于操作；凿岩、装药及爆破工作均在回采进路中进行，装矿由铲运机在回采进路内进行，安全性好。

通过计算，回采该部分矿体，方案Ⅰ比方案Ⅱ节约开采成本约626万元，方案Ⅰ比方案Ⅲ节约开采成本约853 万元。此外，采用方案Ⅱ或方案Ⅲ，将损失18 m 厚矿柱作为保安矿柱，损失矿体价值万元。综上所述，并结合矿山生产实际，-82 m 水平以下边矿回采选择无底柱崩落法作为首选采矿方法。

3 无底柱崩落法参数设计

3.1 覆盖岩形成

本矿段（-82～-107 m）为上部中段矿体的延伸，随着上部矿体开采结束，其中一部分覆盖岩层由上部覆盖岩层自然下移形成，余下部分需进行补充放顶。

3.2 采场构成要素

将阶段内矿体沿走向划分成矿块，其进路垂直走向布置，进路长一般为60 m，进路间距为12.5 m，由于该段矿体高度为18 m，因此中间不做分层，矿体开采采用18 m×12.5 m（分段高度×进路间距）的采场结构参数，出矿进路规格为3.5 m×3.2 m。采矿方法见图1。

3.3 采准切割

（1）采场联络道。由于本段矿体不做分层，因此在矿体上下盘各布置1条采场联络道，联络道规格为3.5 m×3.2 m。

（2）切割槽的形成。设计在矿体的上盘布置切割巷道及切割井，切割巷中钻凿上向中深孔，炮孔排距为1.8 m，炮孔完成后以切割井为自由面进行爆破形成切割槽。

（3）回采进路。垂直矿体走向布置回采进路，进路间距为12.5 m左右，进路规格为3.5 m×3.2 m。

3.4 回采工作

3.4.1 凿岩爆破

（1）采场采用结构参数为18 m×12.5 m（分段高度×进路间距），进路规格为3.5 m×3.2 m，炮孔排间距为1.8 m，孔底距为2 m，炮孔孔径为67 mm，孔深为5～20 m，总长约150 m，每排孔崩矿量约1 000 t，每米炮孔崩矿量为6～8 t。

（2）设计采用乳化炸药，装药器装药，非电导爆管雷管加导爆索起爆。

3.4.2 通 风

新鲜风流→边部回采进风井→-107 m 中段→采场联络道→采场→冲洗工作面后污风→回风天井→-82 m 回风巷→与八中段回风系统沟通→最后排出地表。每次爆破结束后，必须充分通风（通风时间不少于40 min）后，人员才能进入采场。

同时，由于无底柱分段崩落法在进路中未形成贯通风流，因此，除进行局扇加强通风外，应注意经常对工作面喷雾洒水，减少粉尘。

3.4.3 出 矿

经排出炮烟、检查顶板安全后，用1.5 m3铲运机铲装矿石，转由运矿汽车经斜坡道直接运往-82 m 水平，经溜井卸入固定矿车内，进入八中段提升运输系统。出矿过程中，在出矿进路工作面也要进行喷雾洒水，减少粉尘。

4 应用效果

无底柱分段崩落法采矿要求上盘围岩不断崩落，一方面保证回采阶段上方形成足够的废石层来维持正常回采，另一方面使空区压力转移到外围，采场压力得到释放。由于-82 m 分段回采范围比较小，在现场应用方案实施采用单翼推进回采，即总体回采顺序为自北向南回采。详见图2。

通过采用无底柱分段崩落法，既保证了井下作业安全，采矿过程中围岩顺利崩落，同时最大限度地回收该分段矿石，经统计，最终该分段回收矿石量约19.9万t，创造经济效益约7 186.7万元。

5 结语

通过对长龙山铁矿回采方案技术、经济比较，-82 m 以下边矿回采方案采用无底柱崩落法，较好地解决了边矿回采问题，安全、合理地回收了资源，同时较好地提高了矿山回收率，延长了矿山服务年限3 a以上。