铁矿露天转地下高效开采技术探析

张林瑞

（太钢集团代县矿业有限公司，山西 忻州 034207）

1 露天转地下开采所面临的问题

从目前的铁矿开采现状分析，露天转地下开采已经是一个必然的趋势，在未来10年间，这种转变会逐步渗透到各个地区，不仅仅是影响到我国，世界主要铁矿开采地区都会面临同样的问题考验，因此我们必须提前就对相应的技术措施进行科学论证，并探究发现更加高效可靠的开采技术。露天转地下开采所面临的问题主要分为5部分，首先是在这个转化的过程中，如何将现有资源以最高效率集合转换到另一种开采模式中，减轻矿产开采企业的成本追加压力。其次是如何利用过去在露天开采过程中所总结的经验和技术方式，来帮助维持地下采矿工作的顺利进行。再次是探究开采场景发生如此大变化之后，如何制定一套具有地下开采针对方向的保障措施，确保地下开采过程的安全有效。同时我们要考虑到在整个露天转地下的过渡时期，铁矿行业和相应企业应该如何保证增产衔接和稳产衔接是矿产的开采总量和能力，不会在整个过渡过程中出现较大的波动。最后是如何能够加快地下开采工程的进度，直线露天转，地下开采工作的快速过渡[1]。

2 露天传地下开采过渡讨论

2.1 空场法

当露天开采与地下开采呈上下对应关系时，如果实际条件允许可以进行同时开采，利用隔离矿柱将露天开采区和地下开采区进行风格，并在空场中流满矿山，保证露天开采工作不受影响。我国的凤凰山铁矿在上世纪80年代经历了从露天开采到地下开采的过渡期，为了保证铁矿的开采总量不受到严重影响矿山管理人员在露天坑底留设了平均厚度达10m的境界顶柱，同时实现了露天开采和地下开采地下开采，用深孔硫矿法回采矿房，暂留矿柱。在放矿阶段，在拉低水平以上流平均厚度5.89m的矿石缓冲层，以保护境界顶柱。通过钻机从露天坑向下钻孔，爆破境界顶住，并在爆破矿柱同时，摊落一定数量的顶盘围岩形成覆盖层，转而应用阶段坍落法进行回采。利用此方案，凤凰山铁矿在5年的过渡开采过程中实现了产量的稳定，为之后我国同类开采企业在面临过渡时期进行的管理措施，提供了宝贵的经验和数据。从技术角度来分析，该方案最大的优点在于露天开采结束之后，仍然会保留足够数量的存窟矿石，这对于矿山的持续稳产过度具有积极作用。只要保证露天开采过程与地下开采过程之间有足够强度的结构，维持，就可以实现同步的采矿过程，只要实现在生产平面上的平行，就不存在存留隔离矿柱的问题。对于铁矿矿岩稳固的地势条件具有较好的应用场景，可采用穿透地表的控场法进行回采，回采率高，贫化率低。用此类方法也并非万能，其开采模式也存在一定的固定缺陷，缺点主要集中在露天矿场的积水会直接灌入地下，这样就会增加地下开采环境，排水设施的工作压力，为此需要投入更多的排水设施和持续排水的费用，同时也会增大地下开采初期的漏风量，如果开采地区降雨，充沛或处于夏季多雨时节，那么大量的雨水会直接进入到地下开采区。增大地下开采的难度，并且也会使得一些支护设施和装置设备存在被损坏的影响。在投入此类开采模式时，还是应该对当地的自然气候条件进行综合性分析，以客观判断所处地区的矿产开采过程是否适应，此类开采模式，或者是在投入该类开采模式后，提前设置相应的预防措施，减少相应影响因素的作用效果[2]。

2.2 崩落法

此类方法是指在崩落矿石的同时崩落围岩，让围岩物质来充填采空区。通过这样的机理来控制和管理地压。来进行回踩时，不需要将矿块划分成间柱和矿房，能够对更多的地区进行回采。只要整个开采过程能够按照一定的顺序崩落矿石即可进行单步奏回采。对于此方法，不需要提前预留矿块顶柱，所以在回采过程前，为了安全生产和过程中的爆破需要，必须在露天坑底形成一定厚度的覆盖岩层。这种方法的集中特点体现在整体结构简单，技术成熟度高，伴随着劳动生产率高，不会对生产能力造成较大影响，整个系统的维持运营成本较低，而且可以通过加入机械化设备来提高生产的效率，在目前全世界各地的露天转地下矿产开采，行业具有广泛的应用场景，而且这是基于具有广泛应用场景这一特点不断形成的，新的应用数据，又对整个开采方式的成熟度提升做出了积极的影响。

但是如果采用此类开采方式，在露天转地下开采过程前，需要在露天底形成覆盖岩层，造成的后果就是露天区域和地下区域无法进行同时的开采，这样必然会导致在过渡的初期，矿山的产量会由于地下开采过程的不稳定性产生一定的产量下滑，所以在一定时间段内会出现衔接不畅的情况。但随着配套设施的跟进以及开采环境的不断优化，会逐步恢复原有的开采效率。

2.3 充填法

对于一些贵重矿石的开采，为了保证露天开采和地下开采能同时进行，并且在过渡过程中安全生产不会受到影响，也会采用装填采矿的方式，此类方式的核心就是回采工艺基本与控场法类似，区别在于矿房回采之后需要填充空矿房，以提高矿岩的稳固性。

但是此类方式投入了成本更多，而且不适应于大规模的开采过程，所以这一类措施一般是应用在贵重矿石产区。同时如果是矿柱的矿量不大，或者后续不需要再回采矿柱，也可以使用充填法。

除此之外还存在联合开采法，它实际上是将崩落法和防蛀法进行组合，其特点是在开采过程中首先根据矿产分布情况将阶段划分为分段，每一段的生产过程将矿体划分为间柱和矿房。分节点区域对矿房和间柱进行错开布置。

联合开采法的优点在于维延稳固，对于矿体较厚的矿床具有很好的应用效果，能够显著提升回踩效率，在过程中降低矿石的损失，但是也存在受地形或地质结构影响，可能会导致的通风条件不好，同时由于多区域同时开采作业，对于矿体结构的内部结构稳定性破坏不直观，造成安全系数得不到很好的保障[3]。

3 结语

矿产资源是工业生产领域的一个重要基础资源，随着现代文明对于工业生产需求的增加，同时也由于矿产开采设备和技术的不断优化，整个开采的效率得到了显著提升，自然环境中的矿长总量是固定的，在不断提升的开采规模和速度面前，原有的容易开采的矿山区域会逐渐枯竭，为保证开采总量不受影响，就必然会面对从露天开采转向地下开采的过程，而露天开采到地下开采的过程可能要持续很长一段时间，在这段时间内企业不能放弃，已有的开采产量必须以一种适合当前实际情况的过度开采模式来保证采矿产量不受影响。在众多的选择中，受自然环境，矿体特性以及设备跟进等因素的影响，其配套的开采技术具有多样性特点，可根据实际情况和成本限制灵活选择。