缓倾斜薄层赤铁矿壁柱式分采充填采矿方法探讨

魏仁忠

(石门县安全生产监督管理局, 湖南石门县 415300)

缓倾斜薄层赤铁矿壁柱式分采充填采矿方法探讨

魏仁忠

(石门县安全生产监督管理局, 湖南石门县 415300)

石门北流溪赤铁矿属缓倾斜薄矿脉,原采用全面采矿法开采,在生产过程中暴露出矿石贫化率大、空顶面积大、采切比大、回采率低等问题。现改为壁柱式分采充填采矿法,取得了较好的效果。

缓倾斜薄层铁矿;采矿方法;采场布置;回采工艺

石门北流溪赤铁矿原采用全面采矿法采矿,无论是顶板安全控制还是经济效益均很不理想。近年该矿通过地压稳定性论证,充分分析了矿层开采技术条件,试验了壁柱式分采充填采矿方法,并取得了成功,为缓倾斜薄矿脉铁矿的安全高效开采提供了范例。

1 矿体埋藏特征及开采技术条件

开采矿层为紫红色鲕状赤铁矿,赋存于泥盆系上统写经寺组底部,埋深175m,平均厚度1m,平均倾角12°。矿层直接顶为厚层状石英砂岩,厚10 m左右,属坚硬岩石,顶板垂直层面的抗压强度137.4MPa;伪顶为砂质页岩,平均厚度1.5m左右,岩石质较软,遇水易泥化,工程地质性能和岩石稳定性较差,抗压强度小于10MPa;底板为坚硬石英砂岩。

2 全面采矿法存在的主要问题

沿矿体走向布置中段运输平巷,规格2.2m×2.2m;在每个区段划分开采矿块,规格50m×50m左右;沿矿体倾向布置沿脉上山(通风天井),兼作安全出口,规格1.8m×1.5m,长为80m左右。矿块上下各留9m的顶底柱,侧间留5m的间柱。矿房中留规格为2m×2m、间距为8m的点柱,矿柱不回收。矿块回采过程中,用坑木支护处理伪顶冒落。

在北流溪赤铁矿采用传统的全面采矿法存在以下问题:

(1)由于伪顶工程地质性能和岩石稳定性差,容易产生顶板变形、冒落、岩体分离等地压灾害,矿山压力难以控制,且处理难度大;

(2)每个矿块采准切割巷道为250m左右,采切比高达280m/万t以上;

(3)每个矿块留设顶柱、底柱、侧间柱、支撑矿柱,面积约为600m2,矿块回收率在70%左右,资源浪费严重;

(4)落矿爆破中,伪顶随同矿石冒落,增大了贫化率,达到6%以上;

(5)在处理伪顶变形、冒落等地压现象时,需要耗用大量的坑木,且在伪顶冒落带下支护作业,危险性大。

3 壁柱式分采充填采矿方法

3.1 采准切割

壁柱式分采充填采矿方法的采区布置与全面采矿方法相同,分东西两翼采区,每翼采区沿矿脉走向布置运输大巷和总回风平巷,长度均为300m左右,在倾向方向布置沿脉通风上山,长100m左右,兼作安全出口,巷道规格2.2m×3m;每个采区划分两个区段,沿矿脉走向布置中段运输平巷,长300m,规格2.2m×3m,兼作中段回风平巷,区段倾斜长50m左右;为避免巷道伪顶冒落,巷道高度设定为矿层与伪顶厚度之和,约3m。

3.2 回采工艺

(1)回采顺序。沿矿体倾向而言,由上而下进行回采,即先采上区段矿层,后采下区段矿层;沿矿体走向方向而言,则由每翼通风上山端向外作后退式回采。回采工作面由通风上山端向外方向一次性推进,不切割矿块。

(2)打眼爆破。炮眼排列呈梅花型。炮眼深度2m以下,每孔装药量为3卷。

(3)分采次序。先回采伪顶,再回采矿层。伪顶层回采工作面与矿层回采面在空间上呈台阶形,伪顶回采工作面超前1.5m左右。这样,采空区的直接顶板是坚硬的石英砂岩,底板是坚硬的中粗粒石英砂岩,保证了空区顶底板的稳固性。

(4)充填。所有回采的伪顶层全部用于采空区充填。

(5)矿柱留设与回收。在回风总巷、中段运输平巷、采区运输大巷上留9m的顶底柱,间距1m;夹石层不回采,留作矿柱支护顶底板;矿柱不回收。

(6)作业工序与技术要求。该采矿法的作业工序包括:采区运输大巷、总回风巷、区段运输平巷、回风上山掘进;开切眼;回采伪顶;充填;回采矿层。在采矿法过程,除了严格遵守安全采矿的一般规定外,还要按照如下技术要求施工:伪顶属于页岩类,松散系数为1.25,基本能满足全充填的需要,除了废石全部充填支护外,还要合理布置极少量的矿柱支护;用伪顶废石充填采空区时,应尽量做到充填接顶,使废石充填体及早承力,减少空区顶板的沉降量;合理排列炮眼,控制炮眼深度,禁止破坏直接顶板的整体性。

4 结 语

北流溪赤铁矿采用壁柱式分采充填采矿方法,吸取了普通壁式、柱式、充填式、崩落式4种采矿法的优点,在时间上和空间上分散了铁矿矿层顶板压力,较好地解决了传统空场法在开采缓倾斜薄铁矿层过程中空顶面积过大、采准切割量大、矿石贫化率大、坑木消耗量的、回采率低的问题。该矿在创造良好的安全生产环境的同时,劳动效率由6t/工班提高到10t/工班,坑木用量在每吨矿消耗1.5m3的基础上降为0,采切比由原来的280m/万t降低近乎为零,直接成本降低了35%以上,总回采率由60%上升到80%以上,取得了较好的经济效益和社会效益。

2009-09-24)

魏仁忠(1968-),男,湖南石门人,高级工程师,从事金属非金属矿山安全生产监督管理工作,Email:Wwwrrrzzz484899@163.com。