接龍鐵礦小分段采礦工藝的優化

程 實

(重慶鋼鐵集團礦業有限公司接龍鐵礦)

1 礦區地質概述

接龍鐵礦區位于重慶市巴南區接龍鎮，地理坐標東經 106°46'00″～ 106°47'30″，北緯 29°13'30″～29°18'00″。礦區地形地貌屬川東平行嶺谷區，地形東高西低，南高北低，為內陸湖相沉積型鐵礦床。主礦體主要以單一層狀、似層狀產出，似層狀礦體有時由互相疊加或首尾相連的扁豆狀況體構成［1］，礦體傾角20°～80°，多數50°～70°;最小厚度0.61 m，最大厚度5.36 m，平均厚度2.3 m，變化系數為52%。礦石類型以菱鐵礦石為主，混合礦石和赤鐵礦次之，設計開采范圍內的資源量為1551.6萬t，平均品位36.09%。礦區構造簡單，褶皺和斷裂皆不發育，除含礦巖組淺部呈倒轉褶曲，并伴生有小型斷裂外，均系單斜層。礦體直接頂板為砂巖和泥巖，設計開采范圍內直接頂板以泥巖為主;直接底板為煤層、炭質頁巖和石英砂巖，煤層和炭質頁巖的厚度為0.15～2.70 m，平均0.70 m。礦床以裂隙承壓水為主，水文地質條件較為簡單。

2 小分段采礦法

接龍鐵礦生產以來，先后采用了淺孔留礦法和小分段采礦法。由于受圍巖穩定性和礦體傾角因素的影響［2］，淺孔留礦法效果不理想，目前在300 m中段基本不采用此法。小分段采用“快采快出”的回采工藝，克服了頂板不穩定和傾角變化大引起的放礦難等問題，成為現階段最主要的采礦方法。小分段采礦法示意見圖1。

2.1 小分段采礦工藝

(1)礦塊結構。礦塊沿礦體走向布置，長100 m，內設2個采場，采場長50 m(凈長44 m)，高度為階段高度70 m，采場寬度為礦體厚度，有老巷頂柱高10 m，無老巷頂柱高3 m，間柱寬6 m。分段斜高8 m，分段內留設2 m斜長水平礦柱，視頂板情況進行回收。

圖1 原小分段采礦法示意(單位:m)

(2)采切工作。采準工作主要是運輸穿脈、進風穿脈、人行通風井和天井聯絡巷。天井布置在間柱中間，在礦體傾向方向上每隔8 m掘聯絡道，與兩側礦房貫通。切割工作主要是拉底，拉底高度2 m，寬度等于礦體厚度。

(3)回采工藝。采用YT28氣動鑿巖機施工上向眼，炮孔傾角約60°，炮孔深度2.2 m，采用人工裝藥，分段微差爆破，煤礦許用電雷管起爆。爆破通風后，采用電耙拉底，由溜礦隔間溜至漏斗，再由漏斗放至礦車。每循環回采高度2 m左右，分段回采總高度控制在6 m以內。若上下2個分段同時回采，則上分段應超前下分段0.5～1個步距，一個步距為5～8 m。

(4)地壓管理。由于礦體直接頂板大多為泥巖，很不穩固，在圍巖破碎、節理裂隙發育的地方使用木柱作為臨時支護。除按照空場法留設常規頂間柱外，分段內設置水平條形礦柱，以支撐開采空間，也是地壓管理主要方式之一。

2.2 存在的主要問題

(1)人行通風與溜礦共用一個天井，存在較大安全隱患。在試驗過程中，為節省采準工程，用木板將人行天井分隔成人行通風井和溜礦井，人行隔間由于空間小而無法安裝錯開的梯子平臺，難以保障人員上下的安全。

(2)分段高度劃分為8 m，需留設的水平礦柱很多，而礦體的直接頂板多數為泥巖，回收較為困難，回收率低。

(3)中央盲天井采用普通法施工，作業條件較差，施工進度慢，嚴重制約回采的開始時間。

3 優化改進方案及實施效果

3.1 礦房結構優化

在礦房兩側增設人行通風井，布置在礦體下盤的石英砂巖中，由于人行通風井為相鄰礦塊共用，實際每個礦塊增加1條人行天井，雖然增加了一部分采準費用，但由于溜礦井無需留設保安間柱，可以對其兩側的間柱進行回采。

根據接龍鐵礦的地質條件［3］，適當增大分段高度，采用10 m或12 m分段高度進行試驗回采，除保留礦塊豎直中央位置分段內的水平礦柱外，其余分段內留設規則點柱，點柱大小2 m×2 m，間距6 m。優化后的礦塊結構參數見圖2。

圖2 小分段采礦法的改進(單位:m)

3.2 采切工程優化

隨著分段高度的增大，礦塊采切量相應減少。中央盲天井的施工順序由原一次形成調整為分段形成，但最上部的分段拉底應一次拉通兩側溜井，以形成采區通風系統和安全出口?；夭梢贿叺V房時，拉底作為回風巷道和安全出口;回采另一邊礦房時，形成的天井作為安全出口。這種施工順序與淺孔留礦法中的順路天井方案［4］較為類似。

3.3 回采工藝優化

與原采礦方法相比，優化后的回采作業主要體現在步距回采順序、通風和出礦3方面:①步距回采順序，分段回采高度3 m以上，開始預留30 cm的礦層護頂，并控制電耙出礦量，減少空頂距離，預留的礦層與該步距最上部一排炮同時爆下，預留礦層可以解決因頂板不穩造成的采高不夠問題;②礦塊內一側通風人行井進風，另一側通風人行井回風，中央盲天井不再作為進風井，解決了進風井多造成采場通風紊亂的問題;③出礦，電耙安裝在人行通風井與溜礦井的聯絡巷內，通過溜礦井處的導向滑輪，將預留礦堆的礦石耙至溜井，再由漏斗裝入礦車。

3.4 實施效果

通過試驗，改進后的小分段采礦法主要技術經濟指標見表1。從表1中可知，采用12 m段高的小分段采切比最小，但由于段高越高，采場的暴露面積越大，回采上部礦體越困難，損失礦量變多，回采率會相應降低;采用10 m段高，結合預留爆破層技術的應用，不僅能較好的控制采切比和貧化率，更能提高礦塊回采率。

表1 采礦方法優化前后主要技術經濟指標對比

4 結論

(1)增設一條脈外人行天井，解決人行安全是可行的，雖增加了部分采準費用，但能回收兩側間柱，并極大的改善了采礦安全條件。

(2)適當的增加分段高度可以降低采切比，減少電耙搬運次數，但同時也增加了采礦難度，10 m是現階段采礦的最佳分段高度。

(3)采礦方法是個長期演變和優化的過程，通過總結和解決生產實踐存在的問題，及時調整采礦方法，是礦山企業降本增效的有效途徑。

［1］ 陳 懇，詹海東.接龍鐵礦地質特征及成因探討［J］.現代礦業，2011(2):62-64.

［2］ 張 沖，沈大富，邱 金.接龍鐵礦小分段采礦方法的探索［J］.現代礦業，2015(2):16-18.

［3］ 郭金峰.斗南錳礦嘎科礦區采礦方法與地壓活動規律的研究［J］.中國錳業，1994(2):11-15.

［4］ 王 青，史維祥.采礦學［M］.北京:冶金工業出版社，2001.