串联堑沟在西石门铁矿的应用研究

2014-03-22史美俊郑建明赵继平

采矿技术 2014年3期

史美俊, 郑建明,赵继平

(1.中国钢研科技集团吉林工程技术有限公司，吉林长春 130022; 2.吉林化工学院计算机系，吉林吉林市 132022; 3.东北大学资源与土木工程学院，沈阳辽宁 110819)

0 引言

无底柱分段崩落法具有灵活性大、生产效率高、结构简单和作业安全等优点，已在国内外获得广泛应用。长期以来，由于采用小结构参数及低效风动设备，致使采准工程量大，生产成本高[1]。西石门铁矿目前采用的无底柱分段崩落法采场结构参数为常规参数，而矿山生产现状导致无法取得预期的回采效果。而且矿山多个采区已进入残矿回收阶段，为实现安全高效回收资源的目标，采场结构参数不仅需要适应矿体产状及其稳定性条件，而且要根据开采条件的变化进行调整。结合矿山以往残矿回收生产经验，提出了串联堑沟平底出矿的残矿回收方案，作为无底柱分段崩落法的补充。

西石门铁矿位于河北省武安市境内，距武安市约18 km。矿床位于矿田内石板坡～马家脑涡轮式旋卷构造体系外圈反时针方向撤开部位的东北部，产于燕山期闪长岩和中奥陶纪马家沟组灰岩的接触带中，为接触交代矽卡岩型磁铁矿床，矿床构造极为复杂,以褶皱为主，断裂构造次之，并控制了矿床的形态、产状及空间位置变化。

顶板多为结晶灰岩、大理岩，中度稳定或不稳定；底板多为矽卡岩,极不稳定;闪长岩中等稳定，蚀变闪长岩中等稳定。

从矿山生产现状来看，各采区回采矿量大多为难采矿量，且以原采场残留矿量为主，需要改进现行无底柱分段崩落法的结构参数，从而充分回收残余矿量，延长矿山服务年限。

图1 常规无底柱分段崩落法(端部出矿)

1 方案选择

西石门铁矿目前采用的采矿方法为无底柱分段崩落法(见图1)，因矿山目前主要进行残矿回采，且矿体赋存条件复杂，多处存在民采空区，回采时靠近顶板部位矿石和残柱矿石难以崩下来，造成悬顶与隔墙。此外，一些厚度较小的原生矿体采场、顶板围岩有时不能及时冒落，致使矿石崩落后上部覆盖层不能及时补充，无法实现进路放矿。在这种情况下，单一采用无底柱分段崩落法端部出矿的采场结构与矿山目前的矿体赋存条件不适，不但落入空场的矿量放不出来，而且由于矽卡岩的不稳固，导致布置在矽卡岩层中的进路也难于维护，导致生产可靠性差以及矿石损失大。为解决这一问题，需研究底部出矿的采场结构，尽力减小开采区段内矽卡岩层所承受的压力[2]。

结合西石门铁矿现行生产经验以及残留矿体赋存条件，对回采方案进行调整改进。特别是针对缓倾斜矿体，当单个堑沟回采的空区跨度即可诱导顶板围岩自然冒落时，提出了串联堑沟平底结构的采矿方案(见图2、图3)。这种采矿方案是在无底柱分段崩落法的基础上，将3条进路划归为一个回采单元，从出矿巷道打出矿横穿，构成串联堑沟落矿、平底出矿的底部结构。

图2 串联堑沟平面图

图3 串联堑沟剖面图

当堑沟巷道1回采时，崩落落入空场的矿石由出矿横穿铲装，经出矿巷道1运出；当堑沟1出矿结束后，堑沟巷道2凿岩，同时将出矿巷道2与出矿巷道1贯通。在堑沟2回采时，从出矿巷道2出矿，同时掘进出矿巷道3。这样一条堑沟一条堑沟地投入回采，每回采一条堑沟巷道，就有一条出矿巷道变成堑沟巷道，随之新准备一条出矿巷道。在正常回采时，每条巷道都有出矿与落矿的工程，先掘进出矿巷道，后掘进堑沟巷道。