呂書平

(河北省礬山磷礦有限公司， 河北張家口市 075641)

礬山磷礦上盤采動范圍內(nèi)超貧磁鐵礦的開采方法

呂書平

(河北省礬山磷礦有限公司， 河北張家口市 075641)

針對礬山磷礦主礦體上盤采動范圍內(nèi)CTⅠ號破碎超貧磁鐵礦的開采技術(shù)條件，設(shè)計提出了采用一種點柱式上向水平分層充填采礦法。該采礦方法將礦體自下而上劃分為分層進(jìn)行回采，分層高度3m，分層間礦體劃分為5m寬礦房和2m寬條柱?；夭蓵r只回采礦房，采空區(qū)采用低灰砂比尾砂膠結(jié)充填，利用永久條柱和充填體共同進(jìn)行地壓管理。生產(chǎn)實踐取得了塊綜合生產(chǎn)能力450 t/d，礦石損失率23.33%，貧化率5%，原礦成本54.36元/t的良好技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

超貧磁鐵礦；采礦方法；采場結(jié)構(gòu)；回采工藝

0 引 言

隨著國民經(jīng)濟水平的提升、礦產(chǎn)資源利用范圍的擴大及采選技術(shù)的進(jìn)步，在以往開采技術(shù)經(jīng)濟條件下被視為低品位的礦石乃至圍巖都具有了一定的開采利用價值。通常來說，這些潛在資源多數(shù)都位于原工業(yè)礦體的采動范圍內(nèi)，在目前開采技術(shù)條件下，在下盤側(cè)礦體回采完畢后，受采動和巖石移動帶影響，在上盤側(cè)一定范圍內(nèi)形成了冒落、裂隙、變形現(xiàn)象，使采動范圍內(nèi)的礦體難以開采，安全高效地回采采動范圍內(nèi)的礦產(chǎn)資源就成為采礦技術(shù)前沿研究課題之一。

礬山磷礦CTⅠ礦體即為上述情況的典型案例。該礦體是礬山磷礦在區(qū)內(nèi)通過生產(chǎn)勘探發(fā)現(xiàn)的3條層狀超貧磁鐵礦之一，開發(fā)利用前景較好。但其賦存于Ⅱ號主礦體的上盤，受下盤主礦體采動影響其后期回采難度較大。該礦采用條柱式上向水平分層充填采礦法成功地對該類礦體進(jìn)行了回收利用，本文詳細(xì)介紹了上述采礦方法在礬山磷礦的應(yīng)用情況。

1 CTⅠ礦體賦存條件

河北省礬山磷礦通過生產(chǎn)勘探并結(jié)合對原始地質(zhì)資料的綜合研究分析，在區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了3條層狀超貧磁鐵礦體，均賦存于層狀超基性輝石巖帶中，頂?shù)装寰鶠楹谠颇篙x石巖或磁鐵磷輝石巖，礦體厚度變化不大，傾角一般在±30°。礦體巖漿巖成礦專屬性明顯，礦化與巖性直接相關(guān)。其中，CTⅠ礦體走向延長1800m，真厚度30～50m，平均40.93m；控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟資源量(332)12241.61萬t，平均品位P2O53.34%，TFe15.02%，mFe7.49%，TiO22.36%。礦石和圍巖中層理、節(jié)理和裂隙發(fā)育，穩(wěn)固性較差。

2 采礦方法

2.1 采礦方法選擇

采礦方法的選擇原則:

(1)人員設(shè)備回采作業(yè)安全。

(2)地面不允許陷落，需嚴(yán)格保護地表。

(3)要求采礦方法有較大的生產(chǎn)能力，能夠滿足礦山生產(chǎn)能力的要求。

(4)礦石品位相對較低，所選采礦方法應(yīng)具有較低的采礦、充填成本。

(5)能充分利用下盤柱礦體開采時的開拓采準(zhǔn)工程。在下盤側(cè)主礦體回采結(jié)束后，所選采礦方法應(yīng)能充分利用現(xiàn)有開拓運輸系統(tǒng)，借助下盤礦體采后充填體的支撐作用，布置適當(dāng)?shù)牟汕泄こ?，實現(xiàn)對上盤礦體的回收利用。

綜合考慮CTⅠ礦體賦存狀況及開采技術(shù)經(jīng)濟條件，設(shè)計推薦采用條柱式上向水平分層充填采礦法回采CTⅠ礦體。該采礦方法將礦體自下而上劃分為分層進(jìn)行回采，分層高度3m，分層間礦體劃分為5m寬礦房和2m寬條柱?；夭蓵r只回采礦房，采空區(qū)采用低灰砂比尾砂膠結(jié)充填，利用永久條柱和充填體共同進(jìn)行地壓管理，實際生產(chǎn)中可根據(jù)頂板穩(wěn)固性調(diào)整條柱寬度及進(jìn)路斷面。其典型方案見圖1。

圖1 上向水平分層條柱充填采礦法典型方案

2.2 采場劃分與采切工程布置

中段高度45m，礦塊長度為60m，寬為礦體水平厚度。每個礦塊布置8個礦房，寬度為5m，條柱寬2m。中段間留設(shè)6m高底柱，不留頂柱。采場底柱可隨下中段采場正?；夭身樞蛏喜蓛蓪?，剩余2m作為永久損失不再回采。

主要采切工程包括中段沿脈運輸巷、分段沿脈聯(lián)絡(luò)巷、溜礦井、分段采場聯(lián)絡(luò)道、通風(fēng)泄水天井、上盤側(cè)礦體回采通道等。利用現(xiàn)有的中段上盤運輸巷道，沿走向每隔60m布置一條溜井和一條行人通風(fēng)泄水天井，滿足采場出礦和行人、通風(fēng)需要；分段沿脈聯(lián)絡(luò)巷與回采工業(yè)主礦體的分段沿脈聯(lián)絡(luò)巷共用；分段沿脈聯(lián)絡(luò)道布置在工業(yè)主礦體的下盤脈外，通過采區(qū)斜坡道與上下中段連通，在工業(yè)主礦體回采后預(yù)留的間柱內(nèi)從分段沿脈聯(lián)絡(luò)道向礦體掘進(jìn)上盤側(cè)礦體回采通道；在礦房內(nèi)靠礦體上盤礦巖均較穩(wěn)固位置施工回風(fēng)充填泄水天井，下部用作泄水井，上部用作回風(fēng)、充填天井，并作為采場安全出口。

2.3 回采工藝

采切工程施工完畢后進(jìn)行礦塊回采，采用鑿巖臺車鑿水平淺孔，孔深3.8～4.0m，孔徑45mm，爆破采用硝銨粒狀炸藥，裝藥器裝藥，非電導(dǎo)爆管微差起爆。第一分層礦塊內(nèi)每個礦房從分段采場聯(lián)絡(luò)道處垂直走向前進(jìn)式回采至采場邊界；采場內(nèi)可以多個礦塊同時回采，一個礦塊內(nèi)也可以幾條進(jìn)路(礦房)同時回采；首采分層高度為3m，從第二分層開始分層回采高度2m；每個分段分6層回采；一個礦房內(nèi)所有進(jìn)路或者部分進(jìn)路回采結(jié)束后，即可進(jìn)行充填作業(yè)。

進(jìn)路在爆破結(jié)束后即進(jìn)行通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由采區(qū)斜坡道或進(jìn)風(fēng)天井進(jìn)入分段巷道，再由分段巷道經(jīng)分段聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場，污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)充填天井、上中段回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道、上中段回風(fēng)巷道、最后經(jīng)風(fēng)井排出地表，進(jìn)路工作面的通風(fēng)則主要通過擴散作用。

通風(fēng)結(jié)束后進(jìn)行撬毛排險，排除頂幫浮石。在遇到不穩(wěn)固地段時采用錨桿進(jìn)行加固。在支護同時，對爆落礦堆進(jìn)行灑水除塵。確保作業(yè)安全后方可進(jìn)行出礦作業(yè)，出礦采用1.5m3電動鏟運機，將爆落礦石鏟裝到溜礦井，再經(jīng)溜井底部的裝礦漏斗裝入礦車運往中段集中溜井。

2.4 采場充填

進(jìn)路回采結(jié)束后，即可進(jìn)行充填準(zhǔn)備工作，首先封閉好礦房與聯(lián)絡(luò)通道相接處出口，充填管由充填回風(fēng)天井下放到礦房內(nèi)，將塑料充填管架到進(jìn)路中間，進(jìn)行連續(xù)充填。礦房控頂高度3m，回采工作結(jié)束后充填2m。充填料采用選礦廠全尾砂，礦房底部采用1∶12的灰砂比充填1.5m高，頂部面層需膠結(jié)充填0.5m，強度大于2 MPa，灰砂比為1∶8，尾砂濃度為70%～72%。

一個分層內(nèi)最后一個進(jìn)路回采完畢后，可架高人行泄水井、封閉好采場聯(lián)絡(luò)道外口，將該進(jìn)路與中間的采場聯(lián)絡(luò)通道一起充填。分層充填完后，本分層采充工作結(jié)束，整個采場進(jìn)入下一分層采充循環(huán)。

2.5 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

上向水平分層條柱充填采礦法主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表1。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

3 結(jié) 論

(1)針對礬山磷礦CTⅠ礦體的開采技術(shù)條件，設(shè)計提出采用條柱式上向水平分層充填采礦法進(jìn)行回收。該采礦方法將礦體自下而上劃分為分層進(jìn)行回采，分層高度3m，分層間礦體劃分為5m寬礦房和2m寬條柱。回采時只采礦房并利用條柱和充填體進(jìn)行地壓管理。

(2)生產(chǎn)實踐表明，該采礦方法有效地解決了礬山磷礦主礦體采動范圍內(nèi)超貧磁鐵礦的開采難題，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)良好，塊綜合生產(chǎn)能力450 t/d，礦石損失率23.33%，貧化率5%，原礦成本54.36元/t。

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2015-05-11)

呂書平(1977－)，男，山西五臺縣人，采礦工程師，生產(chǎn)技術(shù)部副部長，主要從事礦山采礦工程設(shè)計和技術(shù)管理工作，Email:835129573＠qq.com。