劉 偉 季志才 尹 裕

(1.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司石人溝鐵礦；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

中深孔采礦技術(shù)在石人溝鐵礦的應(yīng)用

劉 偉1季志才1尹 裕2,3，4

(1.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司石人溝鐵礦；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

中深孔采礦與淺孔采礦相比，可以大大提高礦山產(chǎn)能，工人作業(yè)條件好，受到越來(lái)越多的礦山使用。石人溝鐵礦使用中深孔穿孔技術(shù)，解決了因探礦工程不足而造成的礦體不明和有空區(qū)條件下的采礦問(wèn)題。

中深孔采礦 不明礦體 復(fù)雜空區(qū)

石人溝鐵礦隸屬于河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司，位于河北省遵化市西北10 km。是河北鋼鐵集團(tuán)主要的鐵原料礦山之一，2001年7月開(kāi)始露天轉(zhuǎn)井下開(kāi)采工程。地下開(kāi)采分三期：一期為南區(qū)0～-60 m 中段；二期為北區(qū)-16～-60 m中段，建設(shè)總規(guī)模為130萬(wàn)t/a，其中南區(qū)60萬(wàn)t/a，北區(qū)70萬(wàn)t/a；三期工程設(shè)計(jì)的開(kāi)采范圍為-60～-300 m，目前三期正在開(kāi)采-180～-60 m礦體。2011年5月，該礦使用中深孔采礦，目前已達(dá)到200萬(wàn)t/a的生產(chǎn)能力，并積累了豐富的中深孔采礦應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

1 采礦方法及結(jié)構(gòu)參數(shù)

石人溝鐵礦三期工程采用分段鑿巖階段礦房嗣后充填采礦法，一步采礦塊寬20 m，高105 m，長(zhǎng)為礦體厚度；二步采礦塊寬30 m，高45，60 m，長(zhǎng)為礦體厚度，分段高度15 m。一步采和二步采礦塊間隔排列，礦塊留10～15 m頂柱。

2 中深孔穿孔技術(shù)

2.1 中深孔穿孔設(shè)備及孔網(wǎng)參數(shù)

石人溝鐵礦三期工程使用的中深孔穿孔設(shè)備為阿特拉斯Simba 1254臺(tái)車(chē)，釬桿長(zhǎng)度1.5 m，穿孔深度最深可達(dá)32 m，布置扇形中深孔，孔底距1.8～2.2 m，排距2～2.2 m。

2.2 中深孔穿孔技術(shù)在礦體不明條件下的應(yīng)用

2.2.1 使用中深孔穿孔技術(shù)前后礦體變化

采切工程揭露后，推斷礦體縱剖面見(jiàn)圖1中1線所示，中深孔探孔后實(shí)際礦體剖面見(jiàn)圖1中2線所示。兩者比較，-150～-120 m水平的礦體中深孔排線布置方式相同；由于礦體不明原因，-165～-150 m 水平中深孔排線布置方式不同。主要體現(xiàn)在，如果是按推測(cè)礦體縱剖面布置中深孔排線，切割槽上盤(pán)礦體爆破方向?yàn)楫?dāng)前切割槽方向；如果以中深孔探孔后的實(shí)際礦體布置中深孔排線，再以所有中深孔排線向當(dāng)前切割槽方向爆破，將會(huì)造成大量巖石混入與礦石損失。為此，必須在上盤(pán)“鼓肚礦體”選擇中深孔穿孔最深處另設(shè)計(jì)一個(gè)切割槽，重新組織中深孔穿孔爆破施工。

圖1 12#-1礦房礦體剖面

2.2.2 采切工程揭露后推斷礦體布置中深孔方法

按采切工程揭露后推斷礦體布置中深孔方法，-165～-150 m水平切割槽西排線全部以切割槽為自由面進(jìn)行爆破施工組織，因?yàn)椴磺宄V體產(chǎn)狀，將會(huì)造成1.8萬(wàn)t的巖石混入，同時(shí)損失近3萬(wàn)t礦石。

2.2.3 探孔后礦體布置中深孔方法

探孔后布置中深孔，-165～-150 m水平原切割槽以西僅有一部分中深孔排線以其為自由面進(jìn)行爆破組織，同時(shí)還需要在上盤(pán)再設(shè)計(jì)一個(gè)切割槽，重新布置中深孔排線，可以避免巖石大量混入，充分回收礦石資源。

2.2.4 使用中深孔探礦技術(shù)要點(diǎn)

使用中深孔探礦需要加強(qiáng)臺(tái)車(chē)操作司機(jī)的責(zé)任心，要能夠根據(jù)穿孔時(shí)孔內(nèi)流水顏色進(jìn)行判斷，及時(shí)與采礦技術(shù)人員和地質(zhì)人員溝通，調(diào)整采礦方案，起到事半功倍的效果。

3 中深孔穿孔技術(shù)在復(fù)雜空區(qū)條件下的應(yīng)用

石人溝鐵礦三期工程井下-105～-90 m水平北3#穿～南4#穿M4礦體頂部為外圍采空區(qū)。該采空區(qū)不規(guī)則且采高不明，采礦作業(yè)時(shí)中深孔穿孔有一定難度。如果孔深設(shè)計(jì)過(guò)大，會(huì)造成穿孔穿透，導(dǎo)致上部采空區(qū)大量水泄下，影響-105 m水平作業(yè)環(huán)境；如果孔深設(shè)計(jì)不足，則會(huì)導(dǎo)致后續(xù)爆破不到位，頂板遺留殘礦。

為確定空區(qū)采礦中深孔排線的頂板高度，在布置中深孔排線處可布置1～2個(gè)垂直探孔，根據(jù)探孔高度設(shè)計(jì)中深孔排線扇形炮孔。

3.1 施工技術(shù)要點(diǎn)

①要求中深孔臺(tái)車(chē)操作司機(jī)經(jīng)驗(yàn)豐富，當(dāng)中深孔對(duì)有空區(qū)的巖體穿鑿時(shí)，根據(jù)鉆桿的鉆進(jìn)速度、聲音判斷空區(qū)有無(wú)積水；②為防止采空區(qū)積水給爆破帶來(lái)困難，保證所穿鑿中深孔孔深與設(shè)計(jì)中深孔孔深相差50～80 cm為宜；③扇形炮孔排線間雖然孔底距不同，但邊孔角要保持相同，否則增加爆破施工難度。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工

空區(qū)底板高度為-83 m，圖2為前排調(diào)整前中深孔示意圖，中深孔穿孔數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

圖2 前排調(diào)整前中深孔(單位：m)

表1 前排-83 m底板中深孔布置參數(shù)

后排孔現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整后中深孔見(jiàn)圖3，利用探孔探得底板高度為-80 m水平，根據(jù)實(shí)際空區(qū)底板高度將原炮孔進(jìn)行調(diào)整，具體見(jiàn)表2。

對(duì)比后排-80 m空區(qū)底板標(biāo)高與前排-83 m 空區(qū)底板標(biāo)高兩種情況下，邊孔角未發(fā)生變化，主要考慮中深孔排線爆破的一致性，增加一個(gè)炮孔，考慮底板標(biāo)高不同，均衡孔底距，對(duì)有些炮孔角度和孔深進(jìn)行了調(diào)整，以使炮孔布置更均勻，減少大塊的產(chǎn)生。

圖3 后排孔調(diào)整后中深孔(單位：m)

表2 后排-80 m底板中深孔布置參數(shù)

4 結(jié) 論

利用中深孔穿孔在穿鑿過(guò)程中的“可探性”，應(yīng)用于石人溝鐵礦多個(gè)因探礦工程不能滿足采礦實(shí)際需要的礦房進(jìn)行采礦中深孔布置，解決了復(fù)雜空區(qū)條件下的采礦難題，收到了良好的效果，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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2015-04-22)

劉 偉(1986—)，男，助理工程師，064200 河北省唐山市遵化。