鄭建明

（吉林化工學院信息與控制工程學院，吉林吉林 132022）

0 引言

礦山開采對于環(huán)境的影響較大，尤其是露天開采對地表會造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，露天開采直接對地形地貌造成巨大破壞。地下開采可以最大坑內(nèi)減小對地表的破壞性影響，但不同采礦方法其影響也有區(qū)別，如充填法開采對地表的破壞就比較小，幾乎不會對地表造成影響；采用空場法開采時，尤其是對采空區(qū)不進行充填處理時，勢必對地表造成影響，一般情況下會造成巖石移動，開采厚大礦體時還可能造成塌陷，尤其是緩傾斜的厚大礦體。采用崩落法開采時，就一定會造成地表塌陷，其對地貌的破壞性不亞于露天開采。

為此，對于近地表礦體而言，除了要考慮未來對于環(huán)境的影響，還需要考慮如何實現(xiàn)安全開采。

1 礦床特征

大青溝鐵礦共發(fā)現(xiàn)三條礦體，均為磁鐵礦體。其中Ⅰ號礦體規(guī)模最大，Ⅰ-1和Ⅱ號礦體規(guī)模很小，礦體地表控制長度為320m，礦體深部控制長度為430m，控制斜深35～50m，礦體的規(guī)模屬于小型（沿走向長度小于500m）。礦體控制最低標高為996m，最高標高為1105.5m?？傮w走向近北西方向，礦體形態(tài)為似層狀。礦體有分枝復合現(xiàn)象。礦體均向南西傾斜，傾向225°～295°，傾角在32°～40°之間變化，最大為51°。礦體厚度在0.83～7.21m之間變化，平均厚度為4.48m，厚度變化系數(shù)為Vm=60.4%，在礦體形態(tài)復雜程度方面屬于厚度變化中等（Vm=50%～100%）。礦床平均品位為29.02%，最高品位為34.35%，最低品位為20.15%，品位變化系數(shù)（單樣計算）Vc=11.9%，有用組份分布達到均勻程度（Vc＜50%）。估算資源/儲量（122b+333）為433.24千t。

Ⅰ-1號礦體控制及推斷長130m，礦體傾向延深較小，推斷斜深23m，產(chǎn)狀基本同Ⅰ號礦體。TFe平均品位為32.03%。估算333資源量為17.09千t。

Ⅱ號礦體由地表單工程控制，推斷礦體長100m，推斷礦體傾斜延深50m。單槽控制厚度1.93m。TFe平均品位在27.15%～32.8%之間變化，平均品位30.92%。走向為北西，傾向南西245°左右，傾角36°，礦體為似層狀。估算333資源量為18.27千t。

2 開發(fā)方案簡述

設計為地下開采，開采標高為1080～996m，經(jīng)過評審備案的I號礦體。根據(jù)采礦許可證生產(chǎn)規(guī)模、礦床賦存條件和開采技術(shù)條件，礦山建設規(guī)模為6×104t/a，礦山服務年限為6.2年，最終產(chǎn)品為鐵礦石。開采方式為地下開采，采礦方法為留礦全面法和干式充填法。

礦床采用斜坡道開拓，中段選用無軌汽車運輸?shù)V巖石，機械抽出式通風，對角式通風系統(tǒng)。

斜坡道位于礦區(qū)東南側(cè)，坑口標高1060m，凈斷面9.86m2，斜坡道內(nèi)直線段每隔30～50m設躲避硐，曲線段每隔10～15m設躲避硐，躲避硐規(guī)格1m×1m×1.9m?；仫L平硐硐口標高1080m，凈斷面5.44m2。

坑內(nèi)運輸設備選用UQ-8礦用卡車，線路曲線半徑為20m（卡車最小轉(zhuǎn)彎半徑8m），礦石、廢石運至地表后，在坑口堆場臨時堆存。

采用循環(huán)煙氣焙燒的方法，可以提高鉬錸的收率，也提高產(chǎn)品質(zhì)量，還可以獲得高濃度的SO2煙氣直接送去制硫酸，這是可以解釋清楚的。例如這一爐輝鉬礦需要5次循環(huán)煙氣焙燒才能完成，那么前4次獲得的SO2煙氣都是高濃度的，只有最后一次才是低濃度的SO2煙氣，這5次煙氣混合起來肯定可以用于制硫酸。如果是2～3臺以上的焙燒爐，錯開作業(yè)，通過混合罐調(diào)節(jié)，就可以連續(xù)用于制硫酸。所以采用循環(huán)煙氣焙燒鉬精礦，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高鉬錸回收率約100%、還可以用自己的焙燒煙氣制硫酸的很好方案。

中段劃分為1080m、1060m、1030m和996m四個中段，其中1080m為回風中段，風機設置于1080m平硐內(nèi)。

采用機械排水，在996m中段斜坡道聯(lián)絡道附近分別設水倉和泵站，水倉容積為200m3，坑內(nèi)涌水排至斜坡道1060m中段分岔處的高位水池。

3 開采順序合理性分析

設計礦床自上而下分中段開采，中段內(nèi)采用自遠而近后退式開采。多中段作業(yè)時，上中段作業(yè)面應位于下中段作業(yè)面錯動界限20m外。

新鮮風流由斜坡道進入，經(jīng)過生產(chǎn)中段運輸巷道→礦塊運人行通風天井進入采場，污風由另一側(cè)礦塊人行天井進入上中段回風巷道，經(jīng)過端部回風井→回風平硐，排至地表。在中段運輸巷道端部設調(diào)節(jié)風門，即可調(diào)節(jié)生產(chǎn)中段的入風量，另通過在合適位置設置普通風門，可以保證新風和污風不會混流。結(jié)合目前省內(nèi)金屬非金屬礦山的開拓方式及回采方式進行類比分析，設計開采順序合理可靠，能夠滿足安全生產(chǎn)的需要。

4 采場支護方式及支護參數(shù)

采場一般不需支護，對局部不穩(wěn)固地段，可采用錨桿或錨網(wǎng)支護，以確保采場（鑿巖巷）穩(wěn)固與安全。由于工程地質(zhì)巖組為軟質(zhì)巖-堅硬巖薄層狀結(jié)構(gòu)，巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，礦山實際生產(chǎn)時根據(jù)采場頂板穩(wěn)固程度進行支護。選用的分段空場法礦塊內(nèi)自上而下開采，頂板不穩(wěn)固時，回采分層（段）結(jié)束后及時對頂板進行錨桿或錨網(wǎng)支護。

5 回采工藝

5.1 留礦全面法

主要有下盤脈外運輸巷道、穿脈巷道，礦塊天井（上山）、聯(lián)絡道、切割平巷、漏斗、裝礦巷道等。設計礦塊沿礦體走向布置，在水平距礦體下盤6～8m遠處，掘進脈外運輸巷道。每隔40～50m從脈外運輸巷道向礦體打穿脈巷道，穿脈超出礦體上盤2m為宜。在礦房兩側(cè)間柱內(nèi)沿礦體下盤掘進礦塊天井（上山），斷面尺寸1.8m×1.5m，與上中段連通。在間柱中每隔3m掘進一條長約2m，斷面尺寸1.8m×1.5m的聯(lián)絡道連通采場。沿脈外運輸巷道每隔6～8m設裝礦巷道及漏斗。

回采工作從切割平巷開始，在礦堆上鑿巖自下而上推進，每個礦塊采用1臺YSP-45型鑿巖機淺孔落礦，炮孔呈“之”型布置，孔深1.8～2.0m，排距0.6～0.8m，孔距0.8～1.0m，爆破采用2#巖石乳化炸藥，毫秒導爆管雷管起爆。采場內(nèi)采用人工平場，電耙扒礦，礦石經(jīng)漏斗下溜至裝礦巷道，然后由扒渣機裝入礦用卡車。每次放出礦量，要保證下一采礦作業(yè)循環(huán)安全操作所需高度，高度不大于2m。隨回采工作面推進電耙向上部聯(lián)絡道內(nèi)上移。礦房回采結(jié)束后利用電耙進行大量放礦，隨礦堆高度的下降下移電耙。

留設礦柱不予回收，空區(qū)進行嗣后充填，并封閉處理。

5.2 干式充填法

當?shù)V體品位較高時，礦塊底部采用鋼筋混凝土假底，鋼筋網(wǎng)主筋采用直徑16mm的螺紋鋼，副筋采用直徑12mm的螺紋鋼，鋼筋網(wǎng)度為200mm×200mm，與錨桿焊接?；炷翝仓穸纫话悴恍∮?00～800mm，礦體厚度大時，應適當加厚，同時鋼筋網(wǎng)加層。錨桿錨固端，應打入堅硬巖層內(nèi)，并根據(jù)拉力試驗測得的數(shù)據(jù)，調(diào)整錨桿錨固深度。鋼筋混凝土假底垂直礦體方向，根據(jù)礦體上、下盤圍巖穩(wěn)固情況，嵌入礦體上、下盤圍巖內(nèi)500～1000mm。做假底之前，在底部鋪500mm以上碎石爆破緩沖墊層。

在礦體下盤10m外掘進脈外運輸巷道，一般不支護、不穩(wěn)固區(qū)段采用噴混凝土或鋼支架支護。在脈外運輸巷道內(nèi)，每隔40～50m，垂直礦體走向掘進穿脈巷道控制礦體，穿脈巷道穿過礦體1m左右為宜，一般不支護、不穩(wěn)固區(qū)段采用錨桿或錨網(wǎng)支護。在穿脈巷道內(nèi)，靠近礦體掘進人行通風天井，與上中段穿脈巷道連接。另在脈外運輸巷道，每隔10～15m布置1條進路與礦體連通，其中靠近礦房兩側(cè)的進路作裝礦進路，位于中間的進路作為下中段充填進路。在裝礦進路端部，設溜礦井與礦體頂板根部連接，溜井可根據(jù)采用礦體厚度（礦石量大小），設置一條或兩條，設置一條時與上部充填井錯開5m以上，溜礦井全部采用采用鋼結(jié)構(gòu)，用厚3mm鋼板圍成，鋼溜井直徑800mm。在每個溜井底部設有木漏斗。另在拉底空間中部掘進下盤充填井與上中段充填進路連接。當?shù)V體傾角較小時，在拉底空間中部向下盤掘進充填聯(lián)絡道使充填井傾角達到50°，然后與上中段充填進路連接。

切割工程包括切割平巷，在采場天井礦房底部掘進一條切割平巷與溜礦井相通，利用溜礦井出礦，將底部擴大至礦房邊界，拉底結(jié)束后，在拉底巷道上鋪一層廢膠墊。

回采工作包括鑿巖、爆破、通風、撬頂、出礦、充填及平場等工序?；夭晒ぷ髑懈钇较镩_始，自下而上分層回采，由采場一側(cè)向另一側(cè)推進。設計分層高度1.8～2m，采用YSP-45鑿巖機淺孔落礦，炮孔呈“之”型或梅花形布置，排間距為0.6～0.8m，孔間距0.8～1.0m。

由于礦石較破碎，設計采場采用光面爆破，2#巖石乳化炸藥，人工裝藥，毫秒導崩落礦石塊度大于350mm視為大塊，在采場內(nèi)二次爆破破碎。在落礦前，為減少礦石損失、貧化，在廢石上鋪一層廢膠墊。

回采與充填工作交替進行，每采完一層礦石由溜井全部放出，清理后即可進行充填工作。充填料來自坑內(nèi)所產(chǎn)廢石，充填后作業(yè)面凈高保持安全的作業(yè)空間。

礦山在生產(chǎn)中，應根據(jù)圍巖穩(wěn)固情況適當調(diào)整礦房結(jié)構(gòu)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)頂板或兩幫不穩(wěn)固時，可采用臨時木柱（或鋼柱）支護，以保證采場作業(yè)人員不受冒頂片幫威脅。

礦房頂、底、間柱均不予回收，連接空區(qū)的巷道必須全部采用漿砌石或漿砌磚封閉處理并留設泄水孔，處理完畢的空區(qū)及撤柱后的巷道嚴禁人員進入，可以有效控制巖移及地壓，安全性好，對后續(xù)開采無影響。

6 結(jié)論

（1）采用的采礦方法能夠滿足礦山生產(chǎn)規(guī)模要求。

（2）采用的嗣后充填與干式充填工藝滿足安全生產(chǎn)與地表巖移控制要求。

（3）為類似礦山提供了借鑒。