某大水铁矿深部首采区采矿方法及防治工程的探索与研究

2014-03-23张贺庭

采矿技术 2014年6期

关键词：石楼采矿方法帷幕

王磊，徐磊，张贺庭

(1.淮北徐楼矿业有限公司，安徽淮北市 235100；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙 410012)

1 首采区概况

该铁矿首采区位于石楼矿区二矿带-230 m中段14～21勘探线之间，首采区位置见图1。

石楼矿区二矿带有Ⅳ、V两条矿体。Ⅳ号矿体分布于A19～A17线附近，矿体薄、面积小，为长方形薄板状，产状平缓，以富矿为主。

V号矿体分布于A1l～A21线之间和A9～A10线之间两块，二者在A116孔至A19孔处连通，矿体长750 m，走向北西10°，倾向东南，倾角10°～20°，上、下受闪长岩岩床控制，产状变化不大。呈一南北长，东西窄的豆夹状，北部埋藏浅，向南逐渐加深，在190～250 m之间，A191孔附近矿层厚18 m,至A156孔附近变薄，至A116孔附近又变厚，且出现夹层，把总厚30 m的矿层分为8个单层，每单层2～6 m，在A96孔合并为5个单层，向北逐渐尖灭。矿体厚者较富，薄层者多结构复杂，中夹贫矿。总的看来，以富矿为主。矿石以致密块状磁铁矿为主，脉石矿物以绿泥石、方解石为主，透辉石、白云石次之，个别钻孔见有石榴石及绿帘石。

图1石楼二矿带首采区位置

根据测算，首采区矿石量约为1190289 t，平均品位45.69%，金属量543843 t。

2 采矿方法及参数选择

2.1 采矿方法与采切工程

根据首采区矿体赋存特征，开采技术条件，水文地质条件，首采区采用嗣后充填分段空场法。

采场以盘区形式布置，盘区长度50 m，宽度为矿体厚度，每个盘区内布置约7～10个采场。采场沿矿体走向布置，长度50 m，宽度10 m，高度为中段高度(50 m)，不留顶柱，不留底柱，盘区间留6m宽的间柱。

盘区内从矿体上盘向下盘方向顺序回采(垂直矿体走向)，一个矿块回采完毕即进行尾砂胶结充填，待充填体强度达到2 MPa强度，再回采下一个矿块。

首采区采用无底柱堑沟底部结构，出矿采用铲运机。-230 m中段设5条3.0 m×3.0 m的穿脉巷道，两相邻穿脉巷距离50 m，沿脉设38条铲运机出矿进路，尺寸3.0 m×3.0 m，两相邻出矿进路距离10 m，在出矿进路中掘进出矿穿，两相邻出矿穿中心线距离为9 m(见图2)。

图2 采场底部结构示意

在-230 m中段矿体下盘施工一条脉外采准斜坡道至-180 m中段，斜坡道坡度为15%，在斜坡道内每隔12.5 m的高度施工分段联络道及分段巷道，在分段巷道内间隔50 m施工穿脉巷道，分段穿脉巷道与中段穿脉巷道相对应，在分段穿脉巷道内，矿块中央施工分段凿岩巷道，切割天井布置在矿块一侧的中间位置，以切割天井为自由面沿采场宽度方向爆破形成切割槽。开堑沟是在堑沟巷道中钻凿上向扇形炮孔，与落矿同次分段形成。

2.2 矿房回采与嗣后充填

沿矿房长度从矿房一侧向另一侧推进。利用YGZ-90凿岩机(或凿岩台车)在分段凿岩巷道中钻凿上向扇形中深孔，分段高度12.5 m，孔径76 mm，最小抵抗线为1.5 m，孔底距1.5～1.8 m，采用乳化油炸药，用BQF-100型装药器装药。以切割槽为自由面分次爆破，一次爆破2排炮孔，采用微差爆破方式，起爆器引爆导爆管方式起爆。

采场出矿完毕后，即进行充填准备工作：从-180 m中段回风穿脉巷内施工充填联络道，吊挂外包滤布的塑料波纹泄水管，在出矿进路中施工充填泄水挡墙，用充填管输送尾砂浆到采场，从-180 m中段穿脉巷、充填联络道进入采场。

3 防治水方法

该铁矿二期工程水文地质类型复杂，矿坑预测涌水量最大在11.11万m3/d左右。若采用以疏干排水为主、局部堵水的防治水方法，要把矿区地下水位疏干到安全采矿的水平，在现有的条件下是无法实现的；同时，在局部地段采用探水钻孔注浆方法，虽然能暂时解决生产过程中出现的涌水问题，但不能把地下水控制在安全采矿的范围之外。鉴于一期近矿体注浆帷幕工程取得的成功经验，二期采矿工程采用堵水为主、排水为辅的井下近矿体帷幕注浆防治水方法，重点研究顶底板大理岩含水层构造岩溶裂隙发育分布规律、地下水运动分布规律、水力联系、富水性、地下水主要迳流通道等水文、工程地质特征，通过布置设计穿脉水平探水钻孔注浆工程和顶板加密注浆工程，揭露查清其水文地质特征，并进行纵横交错的钻孔注浆，最终在矿床顶板围岩形成一定厚度的注浆帷幕，为矿山的安全高效开采提供技术保障。

石楼矿床二矿带首采矿段帷幕注浆工程主要针对Ⅳ号和Ⅴ号两个矿体，其余次要矿体做针对性局部帷幕注浆工程，以保证采矿量即可。根据水文地质情况，石楼矿床布置的帷幕注浆工程主要分布在-180 m、-230 m水平，分别为二矿带帷幕工程施工的顶底部水平，在各个中段布置相应的侧面帷幕工程。