閔文軍， 李應(yīng)貴

(沈陽有色冶金設(shè)計研究院有限公司， 遼寧 沈陽 110003)

1 前言

無底柱分段崩落采礦法適用于急傾斜厚礦體或緩傾斜極厚礦體，地表不需要保護(hù)，對損失貧化指標(biāo)要求不高的礦體[1]。本方法具有機械化程度高、開采強度大、作業(yè)效率高、采礦成本相對較低及生產(chǎn)安全等優(yōu)點。

遼陽鐵礦設(shè)計利用儲量(122b+333)1 933萬t，設(shè)計生產(chǎn)能力200萬t/a，結(jié)合遼陽鐵礦的現(xiàn)狀，采用高分段無底柱分段崩落采礦法，有利于推動遼陽鐵礦礦山開采技術(shù)的發(fā)展。

2 遼陽鐵礦礦床概況

遼陽鐵礦共有6條鐵礦體，主要礦體為Fe4、Fe6，礦體傾角為45°～60°。

第四鐵礦層(Fe4)。礦層延伸穩(wěn)定，規(guī)模大，在區(qū)內(nèi)5條地質(zhì)剖面均見此鐵礦層，礦層沿走向延伸800m以上，厚10～35m，沿傾向延深大于500m。礦石以陽起(透閃石) 磁鐵石英巖為主，少量磁鐵石英巖和假象赤鐵石英巖。磁鐵礦中Fe含量為20%～45%。礦體中有角閃巖、柘榴綠泥巖、綠泥透閃片巖及黑云母變粒巖等夾層。

第六鐵礦層(Fe6)。礦層埋藏較淺，規(guī)模較大，區(qū)內(nèi)5條地質(zhì)剖面均見此鐵礦層，其中并夾有磁鐵富礦。礦層沿走向延伸800m以上，厚12～40m，沿傾向延深大于500m，礦石以陽起(透閃石)磁鐵石英巖和磁鐵石英巖為主，局部出現(xiàn)假象赤鐵石英巖。磁鐵礦中Fe含量為20%～40%。礦體中有綠泥片巖、斜長角閃巖、綠泥石英

片巖和云母石英片巖等夾層，厚1～5m。

礦體頂?shù)装鍑鷰r為黑云變粒巖、綠泥斜長角閃巖、混合巖、絹云母綠泥石英片巖等?？拷V體上下盤的綠泥斜長角閃片巖、絹云母綠泥石英片巖的耐壓強度較低，圍巖不穩(wěn)定。

3 高分段無底柱分段崩落法的應(yīng)用

根據(jù)礦體的產(chǎn)狀及賦存狀態(tài)，設(shè)計采用垂直走向的高分段無底柱分段崩落采礦法。

3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

進(jìn)路垂直走向布置，礦塊劃分以完成回采出礦全過程的配套設(shè)備所能承擔(dān)的進(jìn)路條數(shù)為準(zhǔn)[2]。進(jìn)路間距為15m，上、下相鄰的分段回采進(jìn)路呈菱形布置，階段高度100m，分段高度20m。

3.2 采切工程

運輸巷道沿礦體下盤布置，采用進(jìn)路裝礦方式，溜礦井(斜溜井)布置在礦體下盤，間距120m。廢石溜井布置在礦體下盤，間距120m，廢石溜井在前期采切時用做放出廢石，后期回采出礦時作為礦石溜井。通風(fēng)行人天井布置在礦體下盤，間距240m。中段間設(shè)輔助斜坡道，坡度20°，連接各分段，斜坡道作為材料設(shè)備轉(zhuǎn)運通道。

3.3 回采出礦

采礦鑿巖采用simbar1354型鑿巖機在采切巷道中鉆鑿上向扇形炮孔[3]。邊孔傾角55°，每排孔11～12個，總長180～190m，每米崩礦量19t。鑿巖機鑿巖效率為80m/臺·班。采用BQF- 100型裝藥器裝藥。爆破采用毫秒導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索連續(xù)起爆，崩礦步距為7.5m。爆破后的礦石采用EST1030電動鏟運機裝運，鏟運機效率為35萬t/a，每4個進(jìn)路布置一臺鏟運機，進(jìn)路生產(chǎn)能力10萬t/a。

回采順序由上盤向下盤方向推進(jìn)，分段回采順序從上向下進(jìn)行，為減少貧化，在同一分段中各進(jìn)路的回采盡可能保持在一條直線上。

3.4 采場通風(fēng)

爆破完成后需對回采進(jìn)路進(jìn)行局部通風(fēng)機加強通風(fēng)，及時排出爆破產(chǎn)生的有害氣體和粉塵。待回采進(jìn)路內(nèi)有害物質(zhì)的濃度達(dá)到允許值后，工作人員方可進(jìn)入作業(yè)面。新鮮風(fēng)流經(jīng)進(jìn)風(fēng)天井/斜坡道、分段聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入回采進(jìn)路，沖洗工作面后的污風(fēng)通過采場礦廢石堆排走。

3.5 二次破碎

采場出礦最大粒度控制在700mm以下，采場大塊產(chǎn)出率按10%計算。進(jìn)路采下的礦石塊度大于700mm需在進(jìn)路內(nèi)進(jìn)行二次破碎。二次破碎采用液壓碎石機。

3.6 頂板控制

隨回采工作的進(jìn)行，頂板巖石隨之冒落，以形成足夠的覆蓋巖層(至少保留25m厚) 。若頂板不冒落時需放頂，放頂方法為集中放頂，在回風(fēng)中段上部掘進(jìn)放頂巷道，由放頂巷道向上鉆鑿天井，布置放頂鑿巖硐室，在鑿巖硐室中穿鑿水平扇形深孔，集中爆破形成覆蓋巖層。

3.7 采掘設(shè)備

1)中深孔鑿巖設(shè)備

鑿巖作業(yè)采用三班或兩班，設(shè)計選用兩班。

選擇simbar1354系列鑿巖臺車，需要2臺。

鑿巖機備用2臺。

2)采切掘進(jìn)

平巷掘進(jìn)采用Boomer K111掘進(jìn)臺車，需要2臺。

采切出碴采用ST1030型柴油鏟運機，需要2臺。

3)鏟裝設(shè)備

采場出礦采用EST1030型電動鏟運機和ST1030型柴油鏟運機(臺年效率35萬t) ，工作6臺(5臺電動，1臺柴油)。

4)淺孔鑿巖機

天井掘進(jìn)采用YSP45鑿巖機，需要3臺，備3臺，共6臺。同時需要YT27型鑿巖機8臺，工作4臺，備用4臺。

5)局部通風(fēng)機

局部通風(fēng)機選用JK40- 1№5.5型，工作20臺，備用5臺。

主要采掘設(shè)備見下表1。

表1 主要采掘設(shè)備表

3.8 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2，高分段無底柱分段崩落法采礦生產(chǎn)成本見表3，普通無底柱分段崩落法采礦成本見表4。

表2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

表3 高分段無底柱分段崩落法采礦生產(chǎn)成本

通過表3與表4的比較可知，高分段無底柱分段崩落法采礦生產(chǎn)成本節(jié)約3.01元/t，年節(jié)約采礦生產(chǎn)成本602萬元。

4 結(jié)語

高分段大間距無底柱分段崩落法在遼陽鐵礦得到成功應(yīng)用，提高了該礦的采礦生產(chǎn)能力，降低了采礦成本。在具體實際應(yīng)用中，必須根據(jù)礦山實際情況，進(jìn)一步優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，厚大礦體向超高分段、超大間距方向探索，形成超大型采場，降低采掘比，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。

表4 普通無底柱分段崩落法采礦生產(chǎn)成本(進(jìn)路間距10m,分段高度10m)

當(dāng)前數(shù)字化礦山迅猛發(fā)展，不僅要在采礦技術(shù)上進(jìn)行深入研究，優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，還必須向可視化、智能化、自動化方向發(fā)展，加強智能化設(shè)備投入，減少人力投入，以提高礦山生產(chǎn)能力，利于礦山安全。