某铁矿充填采矿工艺优化选择

曲炳强 李典兵 栾东朋 叶振华 程立年

(1.山东盛达矿业有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

某铁矿充填采矿工艺优化选择

曲炳强1李典兵1栾东朋1叶振华2,3,4程立年2,3,4

(1.山东盛达矿业有限公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

针对某铁矿现有的开采技术条件，在对几类开采工艺分析的基础上，选择了分段接力退采分段充填法开采，并根据矿岩力学参数测试结果，优化了采场结构参数，为类似矿山选择开采方案提供参考。

无底柱分段崩落法 分段接力退采分段充填采矿法 采场结构参数

某铁矿目前采用无底柱分段崩落法开采，贫化率与损失率较大，岩体稳定性差，矿石品位低，随着开采深度的增加,地表塌陷愈加严重。因此，有必要对充填采矿工艺进行研究，以寻求低损失贫化、低成本、高产量的充填采矿方案。

1 开采方案选择的影响因素

针对该铁矿开采技术条件，北采区3#～9#线150 m分段以下的矿体采矿方案应考虑的因素有：①矿床地表为平原，受前期崩落采矿的影响，地表已有明显的塌陷与变形，且矿体上部岩层中存在流沙层；②矿体不稳固，开采时所允许的暴露面积极小，片帮、冒顶现象明显；③矿体走向不长而厚度较大；④目前铁矿石市场价格不高；⑤采矿作业尽可能安全，采矿成本尽可能低，生产效率尽可能高；⑥利用矿山现有的设备与设施，尽量不增添新的设备。

2 开采方案优化选择

针对开采方案选择需要考虑的因素，提出了分段接力退采分段充填采矿法、分段混凝土柱充填法、中深孔挤压崩矿跟随充填采矿法、上向进路充填采矿法、六边形进路下向充填采矿法等5种方案。通过对每种方案控制地压的优劣程度、采矿成本的高低、实施的难易程度、贫化损失的高低分别进行对比分析，最终确定合理的采矿方案为分段接力退采分段充填采矿法，如图1所示。

(1)采场布置方式与采场结构尺寸。采场垂直于矿体走向布置，矿房矿柱的长为矿体厚度，分段高12.5 m，矿房与矿柱采场宽度均为4 m，凿岩巷道宽 4 m，下盘出矿进路宽3.3 m，距矿床约7 m，分段运输巷道宽3.3 m。

图1 分段接力退采分段充填采矿法(单位:m)

(2)采切与回采。分段高12.5m，脉外平行于矿体走向布置分段运输巷道，分段运输巷道远离矿体一侧6～7m布置放矿溜井，分段运输巷道间通过斜坡道连接，于分段运输巷道内每隔8m掘进出矿进路至矿体。以竖直方向2个分段厚的矿体采准为例进行说明，采准工作由进路向矿体掘进凿岩巷道开始，2个分段同时开始采准作业，每个分段内由分段运输巷道垂直于矿体掘进出矿进路通至矿体，随后掘进凿岩巷道，凿岩巷道的掘进遵循“隔三采一”的原则，相邻上下分段间对应条块内的凿岩巷道同时掘进。凿岩巷道掘进完毕后，于凿岩巷道末端向上开拉切割井，切割井高约9.5m，相邻上下条块内的切割工作按照“下分段的切割先于上分段”的原则进行。采场回采顺序为：回采一步采场—胶结充填—回采二步采场—非胶结充填(下分段采场需浇面)。在回采过程中，遵循“隔三采一”的原则。

(3)采场支护。根据矿岩稳固程度，在掘进过程中主要采用喷混凝土及三级喷锚网等支护方式。

(4)凿岩。采用YGZ-90凿岩机，在脉内凿岩巷道中钻凿上向扇形中深孔，孔径为60～65 mm。

(5)采场爆破。在高3.2 m的凿岩巷道内向上凿平行中深孔，炮孔孔底留约1 m厚的矿体，故凿岩孔深约8.3 m，使用BQF-100装药器装M-2黏性粒状炸药，炮孔装药量为2.5 kg/m，每排炮孔装药量约21 kg(单耗0.35 kg/t)，一步距崩矿消耗炸药量约105 kg。起爆器材为非电导爆管秒差雷管,装药方式为高压风装药，每个炮孔放置1个起爆雷管，并对炮孔进行封堵。

(6)充填。充填工作紧随爆破作业，爆破合适距离的矿石并出矿完毕后，对该空区必要的部位设置充填挡墙，由上分段凿岩巷道对其进行充填。按条块进行回采，3步条块和4步条块回采时，采场两帮均为充填体。对前2步条块所造成的空区进行充填时，应在原有凿岩巷道顶板以上1.5 m，底板以下1 m的空间中使用高强度充填料进行充填。

(7)采场出矿。采用额定载重量为4 000 kg 的JXCY-2A内燃铲运机出矿，装矿后经凿岩巷道、出矿进路、分段运输巷道至溜矿井。

(8)采场通风。凿岩巷道掘进时，采用局扇进行通风。采场爆破后，通风线路为：下分段的分段运输巷道入风，经出矿进路至凿岩巷道内，对采场工作面清洗之后，由上分段凿岩巷道、进路、上分段的分段运输平巷，最后到回风天井进行回风。

(9)主要技术经济指标。中深孔凿岩台效为40 m/台班，中深孔每米炮孔崩矿量为8.32 t，采场炸药单耗为0.35 kg/t，盘区生产能力为800～1 100 t/d，采矿工效为95 t/工班，采矿贫化率为7%，采矿损失率为6%。

3 结 语

某铁矿采用无底柱分段崩落法，贫化损失率大且地表塌陷严重，设计采用分段接力退采分段充填采矿法开采，不仅能够有效提高矿石回收率，提高矿山经济效益，而且能够有效控制地表沉降，保护地表环境。

2015-01-26)

曲炳强(1978—)，男，助理工程师,261439 山东省莱州市土山镇浞西村。