張建威

（安徽開發(fā)礦業(yè)有限公司，安徽 六安 237462）

1 概況

西石門鐵礦是五礦邯邢礦業(yè)有限公司的主要生產(chǎn)單位，南二采區(qū)年產(chǎn)礦石40萬噸，產(chǎn)量占西石門鐵礦產(chǎn)量的三分之一以上。目前0m中段已基本回采完畢，即將對-40m中段進行回采，該段礦體位于西石門鐵礦Fe1礦體背斜窿起底部，礦體屬典型矽卡巖型磁鐵礦，嚴格受接觸帶控制，礦體形態(tài)復(fù)雜，縱橫均有波狀起伏，呈不對稱背斜構(gòu)造，礦體底板為閃長巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部有蝕變現(xiàn)象，穩(wěn)固性差；頂板為灰?guī)r，穩(wěn)固性一般。

隨著開采分層向深部延伸，礦體民采破壞現(xiàn)象嚴重，部分采場內(nèi)礦石或被采出，或已塌落，而富礦石未被盜采的采場，礦巖破碎難以回采，這些礦體形成了殘缺破損與破碎礦體。

2 無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖1 所示，包括分段高度（H）、進路間路（B）、步距（L）、進路尺寸（b×h）和崩礦邊壁角（α）等。一般情況下，對礦石回收指標影響較大者為H、B和L，這里所述的結(jié)構(gòu)參數(shù)就是指這三者H、B和L。

圖1 無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)與殘留礦石堆

確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的步驟：

（1）根據(jù)中深孔鑿巖設(shè)備和礦體條件確定分段高度。

（2）純礦石放出體高度一般取2H。

（3）根據(jù)放出體試驗繪制偏心率曲線, 由偏心率曲線圖上找出和純礦石放出體高度相對應(yīng)的縱軸與橫軸的偏心率值，據(jù)此計算縱軸（c）與橫軸（b）。純礦石放出體排列如圖2所示。

（4）放礦步距（Lf）按與最大純礦石放出體與端部礦巖界面相切條件確定（圖2），即Lf= bcosθ+ asinθ。

圖2 最大純礦石放出體排列和放礦步距的確定方法

通過對上述結(jié)構(gòu)參數(shù)H、B和L的分析，并結(jié)合-40中段礦體的實際賦存條件，確定將分段高度（H）由10m提高至13m；進路間距由10m增大至12m；歩距（L）由1.5m增大至1.6m。

增大結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)點為：

（1）減少采準工程量。增大分段高度使-40中段-23m分層采場布置由4個減少為3個；增大進路間距使采場的進路布置由40條進路減少為32條進路。降低采準工程量35%以上。

（2）增大每次爆破崩礦量。增大歩距減少中深孔施工量8%左右，增加了每次爆破的崩礦量，減少爆破作業(yè)次數(shù)，充分發(fā)揮鏟運機設(shè)備的出礦能力。

（3）能減少礦石損失貧化產(chǎn)生次數(shù)和放礦過程中礦巖接觸面積，有利于降低礦石損失貧化。

3 無底柱分段崩落法與塹溝平底結(jié)構(gòu)相結(jié)合

由于-40中段礦體分為兩部分，一部分傾角為10°~30°的緩傾斜礦體，一部分傾角為30°~55°的傾斜礦體。針對這種礦體無論用無底柱分段崩落法還是塹溝平底結(jié)構(gòu)都會造成礦石損失較大，或采準掘進過多的問題。

3.1 緩傾斜礦體采用無底柱分段崩落法

通過對傾角為10°~30°的緩傾斜礦體分析研究，決定采用無底柱崩落法，能較為合理的發(fā)揮其特點，取得最大經(jīng)濟效益（圖3）。

圖3 緩傾斜礦體典型無底柱崩落法剖面圖

圖4 緩傾斜礦體典型塹溝法剖面圖

如布置塹溝巷回收這部分礦體，則至少要布置3個以上的塹溝巷，增加了采準工程量，增大開采的損失率，造成不必要的浪費（圖4）；且根據(jù)南區(qū)深部礦體的圍巖特性及實際經(jīng)驗，在巖石與矽卡巖、矽卡巖與礦石的交界部位，頂板松散易碎，施工塹溝巷有較大困難，且巷道維護成本投入較高[4]。

3.2 傾斜礦體采用塹溝平底結(jié)構(gòu)崩落法

通過對傾角為30°~55°的傾斜礦體分析研究，決定采用塹溝平底結(jié)構(gòu)采礦法（圖5），針對此類傾角的礦體來說選用塹溝平底結(jié)構(gòu)采礦法相對無底柱分段崩落法（圖6）有以下幾個優(yōu)點：

（1）降低了30%左右采準掘進工程量。

（2）巷道布置在穩(wěn)固的圍巖中，減少了U型拱架支護。

（3）在傳統(tǒng)無底柱分段崩落法中，為后排爆破空間考慮而需崩落上部巖石，塹溝結(jié)構(gòu)中深孔施工只需控制礦體輪廓即可。降低了貧化和損失率。

圖5 傾斜礦體典型無底柱崩落法剖面圖

圖6 傾斜礦體典型塹溝平底結(jié)構(gòu)法剖面圖

（4）塹溝巷與上分層進路垂直布置，出礦巷與上分層進路菱形布置。便于處理上分層隔墻，使上下采空區(qū)聯(lián)絡(luò)起來，超過懸頂?shù)V石與頂板圍巖的臨界冒落跨度，使上分層進路懸頂和兩幫礦石自然冒落，然后通過出礦巷出礦。

4 實施跨分層開采方案的采準、回采施工管理

實現(xiàn)跨分層開采必須在采準、回采的施工中進行嚴格過程管理，來確保達到安全、可靠的要求。針對不同的回采形式制定完善的管理模式。

4.1 跨分層開采塹溝平底結(jié)構(gòu)法采場的施工管理

依據(jù)南區(qū)-40中段跨分層開采采準設(shè)計，最下部-23m分層采場采準施工完畢后，按照1#-5#采場的順序依次進行回采，在回采3#采場的同時，依次進行-10分層1#-5#采場的采準施工。

根據(jù)對西石門礦體巖性分析及長期回采經(jīng)驗，礦體頂板巖石破壞松脹系數(shù)（K）,根據(jù)經(jīng)驗取K＝1.15、礦體移動角為α=60°、塌陷角為β=65°。下部塹溝巷的回采不會對上部工程的采準施工造成影響。

4.2 跨分層開采無底柱分段崩落法采場的施工管理

依據(jù)南區(qū)-40中段跨分層開采采準設(shè)計，最下部-23分層采場采準施工完畢后，按照6#-10#采場的順序依次進行回采，在回采8#采場的同時，依次進行-10分層6#-10#采場的采準施工。-23分層采場進路在回采完第Ⅰ階段時，必須停止回采施工，等待-10分層采準、回采結(jié)束后，再回采完成第Ⅱ階段。

4.3 跨分層開采安全技術(shù)要求

（1）-23分層回采采場必須與-10分層采準采場間隔一個采場（60米左右）以上的距離。

（2）塹溝平底結(jié)構(gòu)采礦法跨分層開采，在-23分層回采完畢后必須定期對采場聯(lián)巷情況進行觀測，如發(fā)現(xiàn)異常情況，或較大位移變化，及時停止-10分層采場采準、回采施工。

（3）無底柱崩落法跨分層開采，在-23分層回采第Ⅰ階段完畢后必須定期對采場聯(lián)巷、進路情況進行觀測，如發(fā)現(xiàn)異常情況，或較大位移變化，及時停止-10分層采場采準、回采施工。

（4）在上、下分層進行采準、回采爆破時必須通知附近人員撤離至安全地帶。

4.4 實施跨分層開采方案的預(yù)期效果

通過在-40中段進行跨中段開采方案研究，預(yù)期在本中段會取得較好的回采效果，礦石回收率達到85%以上，且采準工程投入較單一設(shè)計方案減少35%采準工程投入，保證了礦產(chǎn)資源的最大限度回收，能獲得較好的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)束語

當前鐵精礦價格持續(xù)低迷，針對西石門鐵礦南區(qū)實際情況，在安全可靠、技術(shù)可行的前提下，對設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)、回采順序進行了適當?shù)母镄?。本著安全第一、?jīng)濟合理的原則，以降低采準工程、提高采礦效益為目的，在-40中段采用無底柱分段崩落法與塹溝平底結(jié)構(gòu)相結(jié)合的采礦方案，力求做到“對癥下藥”，成功解決復(fù)雜、多樣地質(zhì)條件下礦體回收的技術(shù)難題，為其它類似礦山提供了參考和借鑒。