張皓

摘要：內蒙古大中礦業(yè)有限責任公司書記溝鐵礦地理位置在包頭市北偏西，距包頭市約80km，位于內蒙古烏拉特前旗小佘太鄉(xiāng)境內。礦區(qū)有大中公路與包頭市相通，交通便利。書記溝鐵礦礦區(qū)地處內蒙地軸的中部，產于五臺區(qū)地層角閃巖段含礦層，礦區(qū)以斷裂構造為主，由于斷裂構造作用，形成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ異常4個異常區(qū)（礦體）。

關鍵詞：階段空場嗣后充填采礦法

一、書記溝鐵礦基本情況

書記溝鐵礦設計生產規(guī)模230萬噸/年，2013年實際采礦能力為145萬噸。礦山總服務年限為17.6年。礦山累計查明資源量8820.73萬噸，截至2013年底保有資源量7368.61萬噸。礦山開采方式地下開采，主要采用無底柱分段崩落采礦法。設計的采礦回采率為85%，貧化率為20%，選礦回收率為84%。礦山采用豎井開拓，礦床開采的總順序為自上而下后退式回采。

二、書記溝鐵礦改進采礦方法的背景

無底柱分段崩落采礦法必然導致地表塌陷，經過近十年的生產，現(xiàn)礦區(qū)內地表已出現(xiàn)兩個塌陷坑，而礦體地表為耕地及季節(jié)性河流，地表塌陷將導致耕地破壞和季節(jié)性河流灌入井下。同時，無底柱分段崩落采礦法必然導致礦石損失率、貧化率偏大，使礦山長期經濟效益下降，服務年限縮短。根據國內外大量礦山的生產實際證明，在礦體賦存狀況及開采技術條件合理的條件下，該方法損失貧化均達到20%以上，若礦體賦存條件不適合該方法，礦石損失貧化指標還將進一步加大，從而使開采技術經濟指標進一步惡化。為了解決上述問題，內蒙古大中礦業(yè)股份有限公司通過與長沙礦山研究院合作，于2013年開始在Ⅲ、Ⅳ異常區(qū)（礦體）1200m中段以下采用階段空場嗣后充填采礦法進行采礦。

三、采用階段空場嗣后充填采礦法的重要意義：

㈠ 有效保護礦區(qū)地表及周邊生態(tài)環(huán)境。

可對采空區(qū)提供有效的支撐，防止采場上下盤圍巖及頂板的冒落，從而有效保護礦區(qū)地表及周邊生態(tài)環(huán)境。

㈡ 可顯著降低礦石損失貧化，從而提高礦床開采的近期及長期整體效益。

高質量的充填體可為采礦提供良好的條件，從而使礦石損失貧化降低至10%以下。對書記溝鐵礦而言，利用充填法礦石開采回采率可達93.47%，損失率6.53%，相對于無底柱分段崩落法，可多回收礦石約400萬噸，延長礦山服務年限2年，價值超過10億元。礦石貧化率降低至10%，可使出礦品位從目前的30%提高至34%，按年產礦石230萬噸計算，可多產出鐵精粉11.08萬噸（按選礦回收率80%、鐵精粉品位66.4%計算），增加產值7756萬元（按鐵精粉價格700元/噸計算）。如書記溝鐵礦全部采用充填采礦法，年充填總成本5193.4萬元，年增產值扣除充填成本后仍可盈利2562.6萬元。

㈢ 可大幅度較少尾礦排放，降低尾礦庫庫容。

充填采礦法可將大量尾砂充填于井下。對書記溝鐵礦而言，采用充填采礦法年產礦石量230萬噸，入選礦石品位34%，年產鐵精粉81.93萬噸，選礦比為2.44，年產尾砂總量為118.07萬噸（另干拋尾礦約30萬噸），年充填用尾砂總量87.96萬噸（平均單位充填體消耗尾砂1.35t/m3），年排放尾砂量30.11萬噸，尾砂充填利用率74.5%。大部分尾砂充填于井下，可顯著降低尾礦庫容量。

㈣ 高質量充填有利于控制采場地壓，保證采礦作業(yè)的順利進行。

四、階段空場嗣后充填采礦法的原理和創(chuàng)新點

㈠ 階段空場嗣后充填采礦法的原理

將厚大礦體劃分成階段，于階段下部布置采場底部結構進行出礦，于階段上部布置鑿巖硐室，在硐室內鉆鑿大直徑深孔，采用VCR法或側向崩礦法拉槽和爆破。礦房回采結束后，采空區(qū)采用膠結充填，礦柱回采結束后，采空區(qū)采用加少量膠結料的非膠結充填料充填。階段之間不布置其它采切工程，所有采切工程集中在中段內布置。

㈡ 創(chuàng)新點

1、兼有空場法生產能力大和充填法回收率高及保護地表的優(yōu)點，克服了分層充填繁雜的作業(yè)循環(huán)的缺點。

2、采用大孔爆破，大型鏟運機出礦，裝備水平高，生產能力大，采礦效率高，有利于保證產量均衡和大規(guī)模生產。

3、回采與充填工作互不干擾，制約關系較分層、分段充填法少。

4、一次充填量大，有利于使用低標號充填料充填，充填成本相對較低。

5、在中段之間不需增布采準工程，采準工程少。

6、采用大型設備鑿巖，其爆破效率相對較高。

7、由于作業(yè)集中于鑿巖硐室和出礦水平進行，便于生產集中組織管理。

五、存在的問題

㈠ 技術風險 ：由于采用嗣后充填，對于個別巖石極不穩(wěn)固的礦塊，空區(qū)暴露長，可能造成礦柱和上部礦塊塌冒，從而可能造成大量礦石損失。

㈡ 市場風險 ：充填采礦方法雖然能取得較大的社會經濟意義，但由于充填系統(tǒng)及運營的投入，增加了原礦成本22.58元/噸，使得產品的銷售價格競爭力下降。

六、總結

科技是第一生產力，近年來，隨著采礦工藝技術的改進，巖石力學研究的深入和礦山機械化程度的提高，在礦巖穩(wěn)固性條件允許的情況下，采場結構參數(shù)普遍向著高階段、大跨度的方向發(fā)展，以減少采準工程量和采礦作業(yè)工序，提高采場單位面積產量和采場綜合生產能力。

內蒙古大中礦業(yè)股份有限公司率先引進新技術、新工藝在書記溝鐵礦采用階段空場嗣后充填采礦法，在爭取得更大經濟效益的同時，積極響應國土資源管理部門的政策號召，努力提高資源綜合利用率水平，有效解決破壞生態(tài)環(huán)境等問題，具有十分重要的社會意義。相信大中書記溝鐵礦的成功做法會在巴彥淖爾市礦山開采行業(yè)中起到顯著的表率作用。endprint