王 軍，麥宗華，楊榮攀

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司，云南 玉溪 653405）

1 地質(zhì)概況

Ⅱ1-2礦體主要賦存于元古界大紅山群紅山組第一段，礦體上盤和下盤均為變鈉質(zhì)熔巖，在礦體走向端部及南部存在輝長(zhǎng)輝綠巖的侵入層，在此礦巖交界地帶，巖石相對(duì)破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。礦石礦物主要為赤磁鐵礦，礦體整體呈透鏡狀產(chǎn)出。Ⅱ1-2礦體頭部位于A34W線與A31’線之間，最新探明的地質(zhì)儲(chǔ)量46萬(wàn)t，但是因前期掘進(jìn)及采礦生產(chǎn)累計(jì)消耗了近10萬(wàn)t礦量，減去消耗部分后剩余地質(zhì)礦量為36萬(wàn)t，綜合地質(zhì)品位54.14%。礦床水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單類型，礦巖透水性差，無(wú)含水、突水現(xiàn)象。

2 礦體特征及物理力學(xué)性質(zhì)

礦體走向北東-南西，初次設(shè)計(jì)范圍內(nèi)走向長(zhǎng)度約94m，傾向北西，傾角在50°～70°之間，為單向斜構(gòu)造。礦體厚度6.7m～44m，平均厚度23m，屬中厚-厚大礦體。A32和加A32線上礦體在該段位置最厚大，在298m見(jiàn)礦水平厚度達(dá)43.77m。礦體向上延伸至340m標(biāo)高，礦體走向方向具有膨脹收縮的現(xiàn)象，東高西低，礦體整體呈透鏡狀產(chǎn)出，礦體變化趨勢(shì)受侵入體和圍巖蝕變帶影響控制。

礦體內(nèi)未見(jiàn)較大斷層構(gòu)造，主要礦石礦物為赤磁鐵礦，礦石無(wú)自然性、無(wú)結(jié)塊性，礦石松散系數(shù)為1.6。礦體上盤和下盤均為為變鈉質(zhì)熔巖，圍巖均屬穩(wěn)固巖石，礦石本身也穩(wěn)固[1]。

3 開(kāi)采技術(shù)條件

該礦體上方有系統(tǒng)工程二期主斜坡道，斜坡道與礦體走向呈15°夾角斜跨礦體，斜跨平距約107m，礦體正上方靠北是Ⅲ號(hào)、Ⅳ號(hào)礦體下盤沿脈干線及東上采區(qū)370m分段下盤沿脈、臨時(shí)水倉(cāng)，平面距離較近，約為15m～60m，垂高方向距離33m～45m，其中370m分段斜坡道聯(lián)道橫跨礦體最厚大部分，離礦體頂部距離約32m，另外距離礦體頂部70m有西上采區(qū)充填上山橫跨礦體。礦體回采時(shí)應(yīng)充分考慮對(duì)上部工程的影響，避免主體工程發(fā)生變形、垮落。

在本次設(shè)計(jì)之前，該礦體開(kāi)采范圍內(nèi)已對(duì)礦體東西兩個(gè)端部進(jìn)行開(kāi)采，礦體300m標(biāo)高東側(cè)形成近1000m2的采空區(qū)，空區(qū)頂板最高16m。礦體280m分段西邊形成300m2的空區(qū)，空區(qū)高度16m。280m分段有2條探礦穿脈，298m分段有3條探礦穿脈，探礦工程較為完善。因此，此次設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮開(kāi)采過(guò)程中已形成采空區(qū)及已有巷道對(duì)現(xiàn)有工程布置的影響，并在開(kāi)采過(guò)程中充分利用現(xiàn)有工程以盡可能減少采切工程量。

4 開(kāi)拓

（1）斜坡道。本礦體回采時(shí)設(shè)計(jì)采用斜坡道進(jìn)行開(kāi)拓。斜坡道與各分段沿脈干線聯(lián)通，布置在回采礦體的南西方向。斜坡道直線段坡度14%，轉(zhuǎn)彎段坡度5%，轉(zhuǎn)彎半徑12m，斷面尺寸4.2m×3.8m，斷面面積14.8m2。

（2）沿脈干線。根據(jù)所采用的采礦方法，在292m、310m、324m水平分別布置下盤沿脈干線與斜坡道聯(lián)通，作為回采礦柱時(shí)的人行及出礦通道。在280m、300m水平分別布置上盤沿脈干線作為礦房回采時(shí)的人行及出礦通道。斷面尺寸為4.2m×3.8m，斷面面積14.8m2。

（3）充填及回風(fēng)工程布置。在340m水平適當(dāng)位置建設(shè)一個(gè)混凝土攪拌站，并在340m下盤沿脈干線適當(dāng)位置開(kāi)口，掘進(jìn)充填頂沿及充填聯(lián)道覆蓋礦柱及礦房采空區(qū)，作為混凝土充填的通道，掘進(jìn)巷道斷面尺寸為4.2m×3.8m，斷面面積14.8m2。充填頂沿及充填聯(lián)道兼作礦柱回采時(shí)的回風(fēng)通道[2]。

5 采礦方法及采場(chǎng)劃分

（1）采礦方法選擇。根據(jù)礦體的分布情況及特征，在消除對(duì)上部系統(tǒng)工程的不安全因素的前提下，結(jié)合礦業(yè)公司的生產(chǎn)形勢(shì)及二級(jí)富礦的銷售情況，回采該礦體時(shí)應(yīng)遵循充分回收礦石、降低貧化率、充分利用已有巷道工程、高效回采、保證上部系統(tǒng)工程不發(fā)生變形、保證回采作業(yè)安全的原則，綜合分析考慮之后，決定將礦體整體劃分為礦房礦柱進(jìn)行回采，其中礦柱采用上向分層膠結(jié)充填采礦法，礦房采用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，回采時(shí)先用混凝土置換礦柱，然后再回采礦房[3]。

（2）采場(chǎng)劃分及工程布置。本次設(shè)計(jì)主要回采東西兩側(cè)采空區(qū)之間的礦石，分別留設(shè)4m寬度的隔離條柱將中間礦體與采空區(qū)隔離；至于298m分段采空區(qū)以上及以下的礦石暫不納入本次設(shè)計(jì)范圍，以后回采可考慮利用現(xiàn)有沿脈干線或東部回風(fēng)聯(lián)道進(jìn)入，280m采空區(qū)上部已至礦體頂板，不再考慮，只做封閉或充填處理。兩條隔離條柱之間再將礦體沿走向劃分為礦房礦柱，礦房寬16.5m，長(zhǎng)為礦體水平厚度，礦柱寬8m，靠近兩側(cè)采空區(qū)的礦柱尺寸略有增大，為8.7m和11m，礦體內(nèi)礦房礦柱交替布置，共布置3個(gè)礦房，4個(gè)礦柱。

礦房中布置垂直礦體走向的出礦進(jìn)路、鑿巖平巷，出礦進(jìn)路與鑿巖平巷之間用出礦聯(lián)道聯(lián)通，并于礦體下盤布置切割平巷和切割天井。由于礦體傾角較陡，300m分段僅布置鑿巖平巷，崩落的礦石僅做松動(dòng)出礦，集中在280m分段進(jìn)行回收。每一個(gè)礦房、礦柱中均施工一條充填回風(fēng)井通達(dá)340m分段的充填頂沿，用于今后的采場(chǎng)充填和回風(fēng)。

圖1 280m分段平面布置圖

圖2 縱剖面圖

6 回采、出礦

（1）礦柱回采。礦柱中的回采使用淺孔落礦的方式，采用YT-28氣腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿巖，孔深2.0m～5.0m，采用磁電管毫秒微差爆破，回采順序?yàn)樗膫€(gè)礦柱同時(shí)進(jìn)行回采。礦柱一次回采高度6m，充填高度4m，控頂高度2m。

（2）礦房回采。礦房回采用SH1354鑿巖臺(tái)車施工中深孔，孔徑76mm，排距1.6m，用非電毫秒雷管微差爆破?；夭身樞蜃陨隙?，由礦體下盤向上盤退采。上下正排爆破必須保持一定的超前距離。

7 充填

（1）礦柱。礦柱一次回采高度6m，充填高度4m，控頂高度2m。礦柱充填混凝土通過(guò)340m建混凝土攪拌站拌合后，通過(guò)混凝土運(yùn)輸車倒運(yùn)或管道輸送至充填頂沿充填回風(fēng)井下放至采場(chǎng)，混凝土到達(dá)采場(chǎng)后通過(guò)裝載機(jī)進(jìn)行堆平，礦柱充填之前進(jìn)路及原有貫通部位采用混凝土和毛石混凝土擋墻封堵，礦柱混凝土充填量3萬(wàn)m3（不含密閉墻）。

（2）礦房充填。礦房采用嗣后充填，采空區(qū)先充廢石再用混凝土進(jìn)行接頂，片石砂漿充填量1萬(wàn)m3，充填料通過(guò)充填井下放至采空區(qū)。

8 通風(fēng)

（1）礦柱通風(fēng)。礦柱的通風(fēng)線路為280m分段入口→斜坡道→290m、310m、320m沿脈干線→采場(chǎng)→充填回風(fēng)井→340m充填頂沿→340m下盤沿脈干線。

（2）礦房通風(fēng)。未進(jìn)行中深孔崩礦時(shí)，通風(fēng)線路為：280m分段上盤沿脈→采場(chǎng)→切割天井→300m上盤沿脈、充填回風(fēng)井→280m回風(fēng)平巷、340m充填頂沿。

中深孔崩礦后，通風(fēng)線路為：280m入口→280m分段上盤沿脈→采場(chǎng)→280m回風(fēng)平巷；280m入口→300m分段上盤沿脈→采場(chǎng)→280m回風(fēng)平巷。

9 兩步驟回采與分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘▽?duì)比

兩步驟回采與分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘▽?duì)比，主要通過(guò)相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，供大家在工程設(shè)計(jì)中參考。

表1 分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄅc兩步驟回采主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

10 兩步驟回采應(yīng)用優(yōu)化建議

（1）經(jīng)統(tǒng)計(jì)，采區(qū)實(shí)際采出礦量31.77萬(wàn)t（包含采切副產(chǎn)），回采率88.25%，達(dá)到設(shè)計(jì)回采率要求；較大紅山鐵礦普通分段空?qǐng)龇ㄩ_(kāi)采綜合回采率70%高出約18%，多回收礦石6.19萬(wàn)t。因此兩步驟回采在提高回采率、尤其是多回收高品位礦石方面有較大的優(yōu)勢(shì)。

（2）兩步驟綜合采切比較分段空?qǐng)龇ù?，主要由于礦柱回采方法的特殊性，需單獨(dú)布置副分段進(jìn)行回采；若使用分段空?qǐng)龌騐CR法回采，可大大降低采切比。

（3）本次設(shè)計(jì)礦柱使用混凝土充填，流動(dòng)性較差，造成充填費(fèi)用高、礦房礦柱充填接頂困難等問(wèn)題；隨著礦業(yè)發(fā)展，尾砂膠結(jié)充填技術(shù)不斷成熟，可以用尾砂膠結(jié)充填代替混凝土充填。不僅可以節(jié)約充填成本，解決接頂困難問(wèn)題，還可以用充填孔代替充填井，減少采切費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化。

（4）為了充分利用原有巷道，在布置工程時(shí)底部出礦進(jìn)路與鑿巖巷距離較近，導(dǎo)致中孔爆破時(shí)出礦進(jìn)路圍巖受沖擊波破壞較大，為了確保安全回采，增加了部分支護(hù)工程。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，當(dāng)無(wú)法確保出礦進(jìn)路與鑿巖巷安全距離時(shí)，可抬高鑿巖巷，增大鑿巖巷與扇形孔邊孔距離，減少爆破對(duì)巷道圍巖的破壞，降低支護(hù)成本。

（5）兩步驟回采生產(chǎn)能力較低，主要是由于礦柱的采礦方法循環(huán)較慢，回采周期較長(zhǎng)、效率低，增加了回采成本；在經(jīng)濟(jì)可行的情況下可以使用分段空?qǐng)龇ɑ蛘遃CR法進(jìn)行礦柱回采，提高回采效率，縮短采礦周期，降低采礦成本。

11 結(jié)語(yǔ)

雖兩步驟回采率較高，但相應(yīng)的采切比及充填成本也隨之增加，在使用該方法時(shí)應(yīng)充分進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算分析。同時(shí)應(yīng)考慮用尾砂膠結(jié)充填代替混凝土充填，使用分段空?qǐng)龌騐CR法進(jìn)行礦柱回收，降低充填成本及采切比，實(shí)現(xiàn)效益最大化。