急倾斜中厚矿体采场开采系统优化

王保东

(中国华冶科工集团有限公司第一分公司)

急倾斜中厚矿体采场开采系统优化

王保东

(中国华冶科工集团有限公司第一分公司)

目前国内金属矿山采矿生产企业三级矿量基本平衡，即开拓储量为3～5 a，采准储量为1.5～2 a，备采储量为0.5～1 a。但某些矿山基建期基本结束后进入投产期时三级矿量不平衡，为此，采用部分矿房下几个分层先落矿后压顶、部分矿房全部落矿、部分矿房退采的采矿方法，通过优化采切工程施工顺序，保障了矿山出矿生产。

采切顺序优化 急倾斜中厚矿体 三级矿量平衡

矿山企业基建完成后，往往存在三级矿量不平衡现象，要保持矿山持续稳定生产，必须调整采切工程顺序、优化采矿方案。

西宁特钢肃北县博伦矿业开发有限责任公司七角井铁矿，2 255 m水平以上采用多条斜坡道地下开采。采用皮带斜井、竖井联合开拓，自2010年6月开始基建，目前基建基本结束，在2014年10月1日，完成了皮带斜井及井下溜破运输系统施工，投入运营。采用阶段矿房法和分段矿房法开采。

该矿深部开采地质储量铁矿石剩余8 408 万t，平均品位TFe 32.58%,设计服务年限18.9 a，达产第1年为250万t，以后12.3 a为360万t，后期5.6 a 为300万t。

2014年8月，中国华冶科工集团有限公司与肃北县博伦矿业开发有限责任公司签订5 a的包采合同，采矿区段为13～21勘探线。由于基建，采切工程相对滞后，备采矿量只有20万t，三级矿量极不平衡。

1 基建期采矿方法

13～21勘探线区段内2 215～2 255 m矿体倾角为52°～55°，矿体水平厚8～20 m，主要为中厚，个别地段为厚大矿体。

设计规划2 215 m中段阶段高度为65 m，即2 215～2 280 m为一阶段。基建采矿期2 244～2 255 m 暂时留为顶柱，当2 229.5～2 244 m分层、2 215～2 229.5 m分层回采完成后，对2 244～2 255 m 分层压顶回采。据此，基建期2 215～2 244 m 采用分段凿岩、阶段出矿的阶段空场法。

矿体水平厚度超过20 m的垂直矿体走向布置采场，小于20 m的矿体沿走向布置采场。其中2 215 m 中段113,114,115,116,117采场采用垂直走向布置，95～112采场、118～120采场沿走向布置。

2 230 m水平矿体外布置脉外巷，2 215 m水平布置出矿进路，前期只回采 2 215～2 244 m矿体，2 244～2 255 m集中压顶。

2 基建期采切工程布置

采切工程主要有拉底凿岩巷、出矿进路、出矿平巷、分段凿岩巷、切割巷、切割井、人行通风井、联巷、溜井等。

(1)沿矿体走向布置采场的采准工程布置：①堑沟布置在2 215 m水平矿体下盘矿岩接触带位置，施工时掌握矿体面积占巷道断面积的1/3～1/2，以利于炮孔布置；②出矿进路布置在2 215 m水平拉底巷与出矿平巷之间，一般与出矿平巷斜交约50°或垂直布置，出矿进路的长度要满足铲运机出矿要求；③出矿平巷布置在2 215 m水平，基本平行于堑沟，堑沟距离原沿脉巷较近时，利用原沿脉巷做出矿平巷；④分段凿岩巷布置在2 229.5 m标高下盘矿岩接触带位置；⑤分段下盘沿脉巷布置在分段距离矿体10～15 m位置，沿矿体走向施工并根据矿体变化做调整；⑥切割巷布置在采场中间附近矿体厚大位置；⑦人行联络巷布置在间柱位置，与凿岩巷、下盘沿脉巷相通，为采场回采时的人行、通风通道；⑧顶柱回采凿岩硐室布置在间柱位置，共布置两层硐室；⑨由于2 215 m中段运输巷已按照原设计施工，溜井位置不再另行选择，依据原设计布置；⑩探矿巷与联络巷同属一条巷道，要求穿过矿体上盘，布置在2 215，2 229.5和2 244 m水平。

(2)垂直矿体走向布置采场的采准工程:①堑沟布置在2 215 m水平；②出矿进路布置在2 215 m 水平堑沟之间，联接位于间柱内的出矿平巷和堑沟；③分段凿岩巷垂直矿体走向布置在分段水平；④分段沿脉巷布置在矿体下盘距离矿体边界十几米处，基本平行于矿体布置；⑤切割巷沿矿体走向布置在采场靠近矿体上盘位置；⑥采场下盘人行联络巷联通下盘分段沿脉巷与分段凿岩巷或堑沟；⑦采场上盘人行联络巷在采场上盘位置布置，联通各凿岩巷。

(3)探采结合与中深孔落矿边界的确定。由于采用钻探的条件不成熟，因此需要在布置采准工程的同时，根据确定中深孔落矿边界的需要布置部分探采结合工程，以探明矿体边界。

2 215 m和2 229.5 m水平主要利用位于采场两端的联络巷和切割巷探明矿体边界， 2 244 m水平利用位于采场两端的压顶硐室联巷和探矿巷探明矿体上下盘边界，在采场中间位置则利用切井探明矿体上盘边界，下盘利用探矿巷探明。

通过上述探采结合工程，矿体可达到25 m×15 m 的控制网度，据此确定中深孔落矿边界。如条件许可，采用中深孔岩粉的方法辅助探明矿体边界，降低落矿贫化。

3 开采系统优化

3.1 采切工程优化

(1)西风井原斜坡道施工至2 244 m水平(18E～18勘探线，采矿区段西侧)，为满足通风及排矸需要，将原斜坡道贯通到2 255 m水平(当期生产采矿已基本结束)，并安排班组施工2 244 m 分层采切工程。

(2)为满足通风及排矸需要，从2 255 m水平向2 244 m分层施工一斜坡道(16勘探线附近)，至2 244 m 分层后施工采切工程。

(3)6#斜坡道与2 229.5，2 244 m分层贯通(采矿区段东侧)，安排班组自东向西施工，以加快采切工程进度。

斜坡道布置见图1。

图1 斜坡道布置示意

3.2 采矿顺序优化

①为满足出矿任务，部分采场前期落矿范围为2 215～2 244 m，2 244～2 255 m分层待2 215～2 244 m 采矿完成后集中压顶;②2 215～2 255 m部分矿房采用分段凿岩、阶段出矿;③为减少采切工程量，102-98采场由15勘探线自西向东退采，95-98采场由13勘探线自东向西退采，104-103采场由15勘探线自东向西退采。

2 244 m压顶见图2，退采见图3。

图2 2 244 m压顶

图3 2 244 m退采

3.3 主要技术创新点

(1)因前期采切工程滞后，在18E～18勘探线(采矿区段西侧)，将原斜坡道自2 244 m贯通至2 255 m，以满足通风及部分排矸需要。

(2)在16勘探线附近(采矿区段中间位置)，自2 255 m向2 244 m施工措施斜坡道，然后左右方向施工采切工程，不仅加快了采切工程进度，同时解决了整个系统的通风问题，部分矸石也可排至上部采空区。

(3)在6#斜坡道与2 229.5 m贯通(采矿区段东侧)，由14勘探线自东向西施工采切工程，加快的采切工程进度，增加了采准矿量的储备。

(4)部分采场前期落矿范围为2 215～2 244 m，2 244～2 255 m分层待2 215～2 244 m采矿完成后，集中压顶，满足了当期矿方要求的生产矿量。

(5)2 215～2 255 m部分矿房采用分段凿岩、阶段出矿，满足2015年6月份前矿量接续问题。

(6)102-98采场由15勘探线自西向东退采，95-98 采场由13勘探线自东向西退采，104-103采场由15勘探线自东向西退采，减少了采切工程量，加快了采切工程进度，节约了投资成本。

3.4 经济效益分析

(1)减少投资。95-104采场采用退采，2229.5，2244m减少施工脉外巷1050m，减少投资730.78万元;108-118采场2244m分层采用压顶方法，减少切割巷192m，减少投资103.45万元，同时减小切割井64m，减少投资27.74万元;合计减少投资861.97万元。

(2)企业效益。经过采矿方案优化，部分矿房集中压顶，能够提前出矿；调整采切工程顺序，保证了矿石量的产出，同时减少了2个月的施工任务和管理费用及设备租赁费，共产生效益247.42万元。

4 结 语

西宁特钢肃北县博伦矿业开发有限责任公司七角井铁矿深部开采施工过程中，在采切工程严重滞后的情况下，通过优化采切工程顺序、采用部分矿房下两个分层先落矿后压顶、部分矿房全部落房、部分矿房退采的采矿方法，保障了矿量持续稳定生产，在急倾斜中厚矿体采场出矿系统同类工程施工过程中，具有一定的借鉴意义。

2014-11-10)

王保东(1974—)，男，高级工程师，056002 河北省邯郸市光明北大街12号。