南洺河铁矿0 m水平矿房充填体下回采试验

范永毅　甘　泽

(1.冀中能源峰峰集团武安市南洺河铁矿有限公司；2.华北理工大学)



南洺河铁矿0m水平矿房充填体下回采试验

范永毅1甘泽2

(1.冀中能源峰峰集团武安市南洺河铁矿有限公司；2.华北理工大学)

南氵名河铁矿充填体众多，尤其是顶板为充填体的矿房，存在较大的安全隐患。为检验该矿充填体强度，验证充填体下回采的可行性和安全性，设计本回采试验进行技术论证。选择0m水平2-1、2-3矿房充填体下进行回采，以回采工作是否顺利以及矿房稳定性为技术标准，开展充填体下回采试验。经过近2个月的时间，整个试验圆满完成，2-1和2-3矿房的充填体强度均能满足回采工作的需要。结果表明，在充填体强度达到要求的情况下，只要按规范程序严格操作，逐步揭露充填体，在充填体下进行回采是安全可行的，为缓倾斜矿体上向水平分层充填回采提供了实践经验与理论支持。

地压充填体回采试验

南洺河铁矿在使用上向水平分层充填采矿法后，在一定程度上改善了地压活动显现。但由于充填体较多，在回采过程中易遭遇充填体，回采时有一定的安全隐患，因此，亟待通过试验来验证充填体下开采的安全性。

史启明从实践出发，介绍了凤凰山铜矿水平矿柱回采所采用的采矿方法，认为水平矿柱回采成本较高且地压管理工作复杂，新建矿山应慎重选择[1]。朱志彬等人在鸡冠嘴矿区进行了顶底柱回采试验研究，认为回采时应特别注意矿体稳固性变化，采用多种观测手段并及时调整进路尺寸[2]。黄敏较为系统地阐述了铜绿山矿充填体下残矿回采关键参数设计[3]。朱国涛优化了吴集铁矿分段空场嗣后充填法下的回采方案，降低了矿石贫化率[4]。张立新在该矿B12试验采场成功回采[5]，叶义成通过研究相似模拟材料设计回采顺序，前进式回采顺序相对较好[6]。

为检验充填体强度，验证充填体下回采的可行性和安全性，设计了本次回采试验。以南洺河铁矿0m水平2-1和2-3矿房作为试验点，有序地揭露0m水平2-1和2-3试验矿房顶板的充填体，并做好相应记录，为下一步充填体下回采提供技术参考，以达到安全回采的目的。

1　工程概况

南洺河铁矿Fe6主矿层为一中型矿体，东西长2 078.96m，延深765.0m。最大宽度700.0m，最小宽度6.01m，平均宽度351.0m；最大厚度45.0m，平均厚度12.6m；最大埋深837.0m，最小埋深80.6m；最大埋藏标高-535.60m，最小埋藏标高159.5m。其矿体形态较简单，走向NE，倾向SE，倾向角20°左右，为西高东低，由西向东延长、延深，为长条状缓倾斜似层状。

2　回采试验

2.1试验地点选择

由于地压显现，南洺河铁矿将原采矿方法改为上向水平分层充填采矿法(如图1所示)，即采用自下而上逐层在采场内回采，采场沿矿体走向布置，隔一采一，先回采矿房，矿房充填后再回采矿柱。采用嗣后充填采矿法，利用形成的充填体进行地压管理，控制围岩崩落和地表下沉，保证了采矿作业安全。

0m水平2-1和2-3矿房顶板为原15.0m水平已充填的矿房，充填时间超过1a，充填体强度达到了要求。故使用2-1、2-3矿房做充填体下回采试验方案可行。

由于0m水平2-1和2-3矿房处于矿体下方，矿体整体向上呈20°倾斜，故回采过程中布置先上掘上山，再拉底、扩宽，挑顶直至揭露充填体，然后出矿、清理，最后充填。技术要求扩宽时宽度不超过6.0m，挑顶时一次性揭露充填体宽度不能超过3.0m。

2.2回采试验2.2.1矿房基本结构及主要技术指标验矿房2-1和2-3回采过程历时近两个月。

试验矿房沿走向布置，矿房宽度8.0m，矿柱宽度8.0m，矿房长度40.0m，分段高度10.0m。试标准矿块矿量0.8万t，采切比10m/kt。采场生产能力90～150t/d，采矿损失率5%，贫化率5%。

图1　上向水平分层充填采矿方法

2.2.2采准切割

试验矿房于2011年11月2日开始上山，采用7655型凿岩机凿岩，钻头直径42.0mm，炮孔最深3.0m，炮眼间排距0.8～1.0m，使用2#岩石炸药爆破。由于处于矿岩接触带，顶板矿石较为破碎，故在挑顶过程中严格注意顶板检撬，跟班安全员确认安全之后方可批准工作人员进入下一步作业。挑顶工作完成后进行测量验收。挑顶宽度为3.0m，长度为25.0m。顶板、两帮都安全无掉落迹象，可以进行下一步作业。扩宽矿房为6.0m，完成扩宽后开始挑顶。由于试验矿房顶板较为破碎，先检撬确认安全之后再进行挑顶工作。

2.2.3回采

由穿脉运输巷上掘人行天井、矿石溜井，在矿房下端掘进切割巷、切割井，沿矿体走向逆倾斜掘进上山，在矿房上端掘进联络巷。由于2-3试验矿房顶板较为破碎，故进度较慢，边回采边出矿，在矿房顶板揭露出充填体，充填体为直径约1.0m的圆(如图2所示)，平整无掉落迹象，经技术人员现场确认之后，开始持续落矿。

图2　试验矿房回采工程

试验矿房回采工作结束后，采用柴油铲运机出矿和清理，禁止人员进入空场。

2.2.4通风

新鲜风流从主井进入各中段运输平巷，经天井进入采场，清洗采场后，污风从另一侧天井排至上中段，经风井排出地表。为保证通风效果，防止风流短路，进风天井的上部需设活动井盖阻风。矿房回采结束后，封闭采场通向运输巷道的通道，禁止人员进入，之后进行尾砂胶结充填采空区。

2.2.5充填

试验矿房出矿后形成高10.0m，宽8.0m，长24.0m的空场，其中充填体暴露区域宽6.0m，长11.0m，表面平整，无掉落迹象。采用灰砂配比为(1∶8)～(1∶15)，浓度为70%～74%砂浆进行的尾矿胶结充填。

由于回采巷高度为2.8m，矿房回采高度为8.0m，造成矿房充填时难以接顶。为此，设计采用分层充填方式，使每个分层都与下层矿房贯通，最上面一个分层掘进充填巷，与矿房顶板贯通，以便布置管路充填，保证矿房充填接顶。

2.2.6排水

选择井下排水管，确保排水管从充填挡墙排水孔穿过，同时考虑同一水平面的排水管尽量能够均匀吸水。充填时预埋脱水管路，分层沿脉巷提前掘进水仓，充填脱水流入水仓经沉淀后排出。部分位置从下层向上钻进泄水孔，充填水经过泄水孔直接自流进入水沟排出。

3　结　论

(1)经近两个月的试验，充填体稳定性良好，且毫无掉落迹象，充填体下回采方案是可行的。

(2)南洺河铁矿使用了水泥+粉煤灰+尾砂(配比为1∶1.5∶5)进行充填，充填体强度均大于3.0MPa，达到了预期要求。只要严格按照规范程序回采，逐步揭露充填体，充填体下回采是安全的。本次回采试验不仅为回采提供了技术支撑，也为基于缓倾斜矿体上向水平分层充填采矿提供了实践经验。

[1]史启明.凤凰山铜矿水平矿柱回采实践[J].矿业快报,2001(9):10-12.

[2]朱志彬,王新忠.鸡冠嘴矿区顶底柱回采试验研究与运用[J].采矿技术,2007,7(2):16-18.

[3]黄敏.铜绿山矿充填体下残矿回采关键参数数值模拟优化研究[D].长沙:中南大学,2012.

[4]朱国涛.吴集铁矿北段缓倾斜厚矿体回采试验[C]∥晋琼粤川鲁冀辽七省金属(冶金)学会第二十一届矿业学术交流会论文集.太原：山西省金属学会， 2014：291-292.

[5]姚囝,周薇.吴集铁矿(北段)二步骤矿柱回采方案的探讨[J].金属矿山,2011(10):55-57.

[6]叶义成,施耀斌,王其虎,等.缓倾斜多层矿床充填法开采围岩变形及回采顺序试验研究[J].采矿与安全工程学报,2015(3):407-413.

2016-03-17)

范永毅(1985—)，男，助理工程师，056300 河北省邯郸市。