張建威（五礦邯邢礦業(yè)有限公司西石門鐵礦,河北 邯鄲 056303）

西石門鐵礦深部開拓系統(tǒng)保安礦柱的安全技術(shù)評(píng)價(jià)

張建威
（五礦邯邢礦業(yè)有限公司西石門鐵礦,河北 邯鄲 056303）

西石門鐵礦開采進(jìn)入中后期，40m以上的可采礦量急劇減少，采掘逐步向深部分層轉(zhuǎn)移，深部開拓系統(tǒng)工程主要鄰近南區(qū)的采場(chǎng)，為保證深部開拓系統(tǒng)工程的安全永久性，南區(qū)深部各分層在回采過(guò)程中必須確保不能破壞保安礦柱。本次研究主要針對(duì)0平以上，南區(qū)深部開拓主井、進(jìn)風(fēng)井、電梯井和80環(huán)形單軌巷等系統(tǒng)工程，依據(jù)各分層采場(chǎng)現(xiàn)狀及地質(zhì)資料綜合分析，科學(xué)論證該系統(tǒng)保安礦柱的安全性。

鐵礦；深部開拓系統(tǒng)；保安礦柱；安全技術(shù)

1　首先簡(jiǎn)要介紹南區(qū)深部開拓工程

南區(qū)深部開拓設(shè)計(jì)開采范圍為24線以南40m～-120m之間的礦體，該范圍內(nèi)扣除空區(qū)預(yù)計(jì)破壞量和保安礦柱量，實(shí)際可采礦量707.46萬(wàn)噸，礦體TFe平均品位40.80%，本區(qū)位于“祁、呂、賀蘭”山字形構(gòu)造東翼邊緣弧的東側(cè)，太行山隆起與華北沉降帶兩個(gè)不同構(gòu)造單元的過(guò)渡地帶。礦區(qū)地層簡(jiǎn)單。地表及溝谷中出露有第四系黃土層（Q）及中奧陶統(tǒng)灰?guī)r，該礦床成因類型屬接觸交代矽卡巖型磁鐵礦床，礦床主要賦存在閃長(zhǎng)巖與灰?guī)r接觸帶處，由于巖體的隆起，礦體沿走向和傾向均有不同程度的起伏，礦體呈波浪狀產(chǎn)出，薄厚差異較大，礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為赤鐵礦﹑黃鐵礦。

西石門鐵礦深部設(shè)計(jì)采用盲豎井和盲斜井聯(lián)合開拓。

盲豎井具體位置：為箕斗井，作為主井。井筒凈直徑4.0m，井口坐標(biāo)為：X6883.092，Y5039.235，井口標(biāo)高：80m，井底標(biāo)高：-175m，井深255m。

天輪硐室在120m水平，卸礦水平在95m水平。負(fù)擔(dān)年提升50萬(wàn)t礦石的任務(wù)。

進(jìn)風(fēng)井，井筒凈直徑2.6m。井口標(biāo)高：40m，井底標(biāo)高：-120m，井深160m。

各中段設(shè)電梯井，電梯井分兩段共設(shè)兩條。

在主井附近布置一條礦石溜井，凈直徑3.0m，各水平的礦石通過(guò)礦石溜井，卸至下部礦倉(cāng)（凈直徑3.5m），再通過(guò)-140m水平的皮帶裝入主井箕斗，提至95m水平卸入礦倉(cāng)，再裝入80m水平的4m3側(cè)卸礦車,由14t電機(jī)車牽引到80m水平的主井卸礦硐室，卸入主溜井。

西石門鐵礦主要系統(tǒng)工程都在中央?yún)^(qū)管線礦柱北側(cè)，只要把中央?yún)^(qū)管線礦柱邊界線設(shè)為回采最終邊界移動(dòng)界限，南區(qū)深部開拓系統(tǒng)主井、主溜井等系統(tǒng)工程就是安全的。由于40、0m中段有多個(gè)分層，故每個(gè)分層的保安礦柱界限都是不一致的，如果單以深部開拓設(shè)計(jì)26#勘探線以北為保安礦柱界限，缺乏科學(xué)邏輯性，因保安礦柱是以自下向上，呈梯形狀的，因此必須科學(xué)的設(shè)計(jì)保安礦柱界限。

2　保安礦柱的確定

所謂保安礦柱是指在主要開拓巷道的周圍和其它建筑物之下，在服務(wù)年限內(nèi)不予開采的礦石，也就是保護(hù)主要開拓巷道和地表建筑物范圍內(nèi)的礦體。留保安礦柱可以在巖石移動(dòng)帶形成一個(gè)不發(fā)生移動(dòng)的安全保護(hù)帶，使位于其內(nèi)的構(gòu)筑物不受巖石移動(dòng)的影響。按留設(shè)的用途，又分井筒保安礦柱、境界礦柱，防水礦柱、斷層破碎帶礦柱等。

為使深部開拓系統(tǒng)工程、構(gòu)筑物不遭損害，故工程和構(gòu)筑物應(yīng)布置在礦體開采后的最終移動(dòng)境界之外，其邊緣與地表移動(dòng)境界線之間應(yīng)留一條保護(hù)帶（保安礦柱）。保安礦柱的寬度應(yīng)根據(jù)地表保護(hù)物的保護(hù)等級(jí)而定。我國(guó)規(guī)定：I級(jí)保護(hù)的保護(hù)帶寬度為20m;II級(jí)保護(hù)為15m;III級(jí)保護(hù)為10m。由于地質(zhì)勘探所圈定的礦體位置和礦體形狀與實(shí)際開采后的情況可能有誤差，因此用類比法選取的移動(dòng)角圈定地表移動(dòng)范圍時(shí)，應(yīng)考慮5度左右的誤差值。非煤礦山保安礦柱在可采儲(chǔ)量中占相當(dāng)大的比重，據(jù)資料綜合分析全國(guó)有30%的礦山保安礦柱占礦柱總量的43．9～47%。但存在問(wèn)題是，隨著地下礦產(chǎn)資源的逐漸萎縮，保安礦柱回收的相關(guān)問(wèn)題亟待解決。

當(dāng)?shù)V石被采出后，形成采空區(qū)，這時(shí)原巖體的應(yīng)力平衡狀態(tài)受破壞，隨后便有采空區(qū)上部及周圍地壓活動(dòng)的出現(xiàn)（有時(shí)在采空區(qū)形成后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，才出現(xiàn)地壓活動(dòng)），巖體逐漸變形、移動(dòng)直到陷落。采空區(qū)上部地表發(fā)生崩落和移動(dòng)的范圍，分別叫崩落帶和移動(dòng)帶。采空區(qū)邊界和地表崩落帶和移動(dòng)帶邊界線的連線和水平面之間的夾角分別叫做崩落角和移動(dòng)角。如下圖所示：

移動(dòng)帶的圈定，是根據(jù)若干個(gè)垂直于礦柱走向的勘探線剖面圖和沿走向的地質(zhì)剖面圖，從礦體開采的最低一個(gè)水平起（當(dāng)?shù)V體不規(guī)則時(shí)，從礦體上、下盤的突出部位起），按各分層巖石的移動(dòng)角，分別做直線與工程構(gòu)筑物的保護(hù)界限相交，然后將各分層的端部各交點(diǎn)逐一連線，在平面圖上形成一條線（或閉合圈），便稱之為保安礦柱（或保護(hù)界限）。

保安礦柱具體計(jì)算方法如下所示：

80中段保護(hù)距離：a80+L=（120-80）/tg6 0o+20=40/1.732+20=23.09+20=43.09單位為m；

40中段保護(hù)距離：a40+a80+L=（80-40）/tg60o+a80+20=66.18單位為m；

0中段保護(hù)距離：a0+a40+a80+L=（40-0）/ tg60o+20=23.09+66.18=89.27單位為m；

L值根據(jù)為I級(jí)構(gòu)筑物選值為20米；移動(dòng)角選取為60度把計(jì)算后的保安礦柱界線繪制到40和0中段的各個(gè)分層上，來(lái)檢驗(yàn)采區(qū)是否對(duì)保安礦柱進(jìn)行了回采，民采是否對(duì)此段礦體進(jìn)行了盜采，為各分層的回采邊界提供了科學(xué)的保障。

3　效益評(píng)價(jià)

本論文詳細(xì)論證了確定保安礦柱的重要性及方法。確定了保安礦柱，不僅為南區(qū)深部開拓系統(tǒng)工程的安全永久性提供了依據(jù)，又為以后西石門鐵礦深部采準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)指導(dǎo)。

張建威（1978—）男，河北涉縣人，采礦助理工程師，大專，研究方面：采礦方面。