关于下沟矿区采矿方法改进的探讨

摘要：下沟矿区采矿方法定为分段空场采矿法、浅孔留矿法，但本矿区矿体倾角相对较小，局部矿内含水，矿石硬度较高，使用留矿法出矿及设计漏斗底部结构会因矿石结块或爆破过程中存有大块而堵塞漏斗，影响生产效率。以上设计只能由下向上依次回采，且使用的凿岩设备效率较低，爆破前需将凿岩设备运出矿房，较为不便且效率较低。本文重点对以上采矿方法优化，同时提高回收率、提高矿房内作业安全系数。

关键词：平底出矿阶式采矿顺序 下向中深孔铲运机巷道

中图分类号：F416文献标识码： A 文章编号：

下沟矿区地质条件

下沟铁矿位于鲁中地区郯庐断裂带上，以郯庐断裂与石桥断裂构造控矿，为典型的鞍山式沉积岩。矿体赋存于雁翎关组顶部含铁片岩中，由多个呈NW—SE向展布的带状矿层组成，总体走向330°±，倾向SW，倾角23°～68°，平均48°。矿体单体厚度为2~30m，夹层厚度为1~20m不均。

二、初步设计中对下沟矿区建设及开采的思考

下沟矿区采用阶段运输大巷与铲运机出矿巷道联合布置的装矿方式，其中铲运机巷道与运输大巷之间存有15米的高差以形成装矿溜井，溜井位于运输大巷一侧，装矿漏斗直接放矿向设于运输大巷中的矿车装矿。同时采矿矿房留有底柱，设有漏斗式放矿底部结构，铲运机从漏斗下放出的矿石堆铲矿，铲车通过铲运机巷道后倒入溜井。采场内落矿使用留矿法，以确保后续凿岩作业能有合适的作业空间。凿岩设备使用7655气腿式凿岩机或YG-90钻机，爆破前需将凿岩设备运出矿房，较为不便。同时，矿房内各生产环节间的相互依赖性较强，一个生产环节出错，将影响整个矿房回采。

以上的开采方法在下沟矿区实际水文地质条件下有一定的局限性：从下沟矿区实际矿产储量与初步设计中可以看出对下沟矿区进行深部开采的可能较小，而在局部地段0m~15m标高段存有大量矿石，而铲运机巷道与大巷之间存有15米的高差的设计以及矿房的底部结构的设计使18m左右段高的矿石作为永久损失。根据我矿实际地质条件，下沟矿区矿石倾角在50o左右，且矿体内含水的可能性较大，采用留矿法势必会造成矿石结块。同时，采用分段空场采矿法一次爆破量较大，且矿石硬度较大必定会造成因矿石结块或存有大块卡塞漏斗，造成放矿困难。采用留矿法出矿不能与采矿同时作业，且出矿后必须采场内平场后才能继续掘进作业，时间连续性较差。④若每隔50m设一组间柱，空场采矿法矿房跨度达到50m，空区间隔较大，局部上盘岩石岩性较差，安全系数较低。

三、对以上采矿设计的改进

针对以上的问题，考虑将铲运机运输巷道的绝对高度调整到与运输大巷相同，铲运机巷道改为下盘沿脉，且铺临时单轨，使用铲运机在下盘运输巷道中平底装矿。由此解决运输大巷为单轨巷，装矿时矿车占道影响其余车次通行的问题，运输大巷只需在局部地段设置错车场即可，节省基建投资。采用矿房平底出矿也解决了大块堵塞漏斗的问题，落矿中产生的大块可在矿房中集中二次爆破。铲运机运输巷道的绝对高度调整到与运输大巷相同，增加了可采矿量储量。矿房开采顺序使用阶式开采顺序，在间柱中分别设计一条人行通风井，在人行通风井中每隔10段高米施工一条切割巷道，切割巷道与矿房中央位置切割井相通。矿房中间位置切割井作为起初落矿的自由面，从切割井开始后退式在切割巷道内下向施工平行中深孔，中深孔施工可多工作面同时施工，互不影响，并且施工中深孔的YG-90钻机较为轻便，便于使用滑轮在各工作面间运输。爆破顺序为由下往上依次使用阶式爆破顺序，剖面上形成阶式结构（见图）。在切割巷道内施工与留矿法相比，矿房底部可一次出矿完成，不需要在矿房内设平场人员。在上盘岩石较为破碎的地段可在切割巷道内对上盘岩石进行锚杆或挂网支护，较为方便。

空场采矿法的间柱间宽度设为50m，一次回采空区面积较大，由此考虑将此矿房分为两次回采，即以两间柱间中心为界，先将一侧的矿石使用阶式依次后退回采，分段高度为10m，矿房留有3m顶柱，采用下向中深孔落矿。起初在矿房中间设计切割井，从切割井开始倒退式依次爆破，分段之间形成阶式结构，直至落矿到间柱位置。先回采的半个矿房回采完成后进行尾砂胶结接顶充填。充填完成后对另一半矿房进行同类方式回采。此类回采顺序将整个矿房的跨度减小一半，缩小了空场面积，安全系数较空场采矿法大大提高。此种采矿通风方式可以新鲜风通过铲运机联通巷进入矿房，经过切割井后到达凿岩作业面，然后通过人行通风井进入上盘回风巷出风，不设置专门的回风井，工程投资减少。此类采矿方式可在多个工作面布置凿岩设备，为回采矿石提供了足够的备采矿量。同时，由于凿岩作业与矿房底部出矿在空间上没有直接冲突，可进行平行作业，提高了矿房的开采效率。由于矿房的准备、出矿效率的提高，工作面布置相对上向进入法较为集中，便于灵活调整矿块的采矿方法。

结论

从下沟矿区的水文地质条件看，矿体平均厚度约12米，倾角约50o，矿石硬度较大且局部含水。将初步设计中的采矿方法作以上优化是符合本矿区的实际情况的，在以后的生产工作中值得尝试并采用。（详见附图）

注：1、A为首采矿房，当矿房A开采完成并充填完成后再进行矿房B的开采。

2、不留矿房的底柱及漏斗结构，采用铲运机平底出矿。

3、将铲运机运输巷道调整到与大巷同一水平及不留底部结构。

4、矿房采用到台阶式开采方式，采用下向孔爆破，增加了凿岩作业的安全系数。

5、采用阶式采矿法可以借助较大功率设备，如YG-90钻机，提高凿岩效率。

6、此类采矿方法与上向进入采矿法相比，减少了掘进巷道的长度，降低采切比。

参考文献

1.《山东华联矿业股份有限公司下沟矿区初步设计》 刘建永、陈国涛山东冶金设计院 2010.06

2.《上向水平分层充填采矿法的改进》刘志君，龚浩源山东三山岛金矿2004.09