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50 矿产资源 Mineral resources 宁乡式赤铁矿几种采矿方法浅析 肖林轩，杨 招 （江西乌石山矿业有限公司,江西 吉安 343000） 摘 要 本文总结一些适合于宁乡式赤铁矿常用的几种采矿方法对井下采掘工程有一定的指导意义。 关键词 宁乡式铁矿 ； 采矿方法 ； 地质构造 中图分类号 TD861.1 文献标识码 A 文章编号 11-5004 （2020） 01-0050-2 收稿日期 2020-01 作者简介 肖林轩， 男， 生于1991年， 汉族， 江西萍乡人， 本科， 助理工程师， 研究方向 金属矿、 非金属矿地下开采。 乌石山矿区隶属于江西乌石山矿业有限公司，建设于1970 年， 矿区位于永新县文竹镇， 矿产资源属于宁乡式赤铁矿， 矿山 历经露天、 平硐、 斜井开采， 1995年全面结束露天开采， 1998年 正式转入地下开采， 矿山经过多年井下生产实践， 得出了几种适 合本矿山的采矿方法。 1 矿区地质情况 乌石山铁矿区属于赣西沉积型 “宁乡式” 铁矿床的一个中型 矿床， 在大地构造位置上位于华南褶皱系赣中南褶皱、 赣西南拗 陷之井冈山陈山隆褶断束中部。区域出露地层自下而上有古 生界奥陶系、泥盆系、石炭系、二迭系，中生界三迭系、白垩系 以及新生界第四系，本区矿床产于泥盆系上统锡矿山组翻下段 底部 [1]。 矿石类型为呈层状鲕状赤铁矿，矿体分为上下两层矿，矿 层平均厚度为1.5m矿体平距间距为2.5m适合分层开采，矿石 （TFe） 平均品位50.82。矿体直接顶板为绿泥石砂岩厚度极薄 约0.4m，间接顶板为破碎的炭质页岩或粉砂岩等稳固性差，吸 水后易膨胀软化， 间接顶板的稳定程度直接决定采场的稳定 [2] 。 直接底板为绿泥石砂岩较为稳固， 矿体受褶皱影响南陡 （部 分矿体倒转） 北缓， 矿区内大大小小断层数百条， 基本都有钻孔 进行控制， 但是在日常掘进探矿过程中常常遇到新的断层， 给矿 体开采造成了很大的难度， 尤其是沿矿层走向发育的正断层， 容 易造成矿体整体缺失， 导致开采资源量的下降。 2 采矿方法 矿山经过多年井下生产实践证明适合本矿山井下生产的采 矿方法为全面采矿法、 浅眼留矿采矿法和伪倾斜进路采矿法。 2.1 全面采矿法 全面采矿法适合用于矿岩中等稳固以上，矿层倾角小于 45， 矿厚不大于4m的缓倾斜矿体的采矿方法， 全面采矿法一 般沿着矿体走向划分矿块， 在矿块中至下而上进行回采， 留下规 则、 不规则矿柱， 支撑采空区。 采矿方法特征。 如图所示， 工作面沿着矿层走向推进， 阶段 高度一般为30m，阶段斜长视矿层倾角而定，一般不超过60m， 矿房宽度一般为50m， 矿柱大小一般为2m3m， 顶底柱厚度一 般为2m ～ 3m。 首先在巷道内每间隔6m ～ 8m掘进一个放矿漏斗 （漏斗斜 面角一般为55以上） ， 每间隔20m掘进电耙硐室。 联通所有漏 斗形成拉底平巷 （一般2.52） 后在采场中间位置掘进采场先行 天井 （一般为3m矿厚） 与上阶段平巷贯通， 作为开切自由面， 矿体回采沿着矿体走向一侧向上推进，矿石搬运一般靠矿石自 溜及人工辅助电耙搬运， （现基本采用4.5KW电耙耙矿） ，每个 矿柱的控顶面积一般为12m2（根据现场情况进行适当调整） ， 当 顶板暴露时采场一般锚喷、 钢支架、 浆砌块石等方式进行支护， 防止顶板垮塌， 矿房内所有不规则矿柱不进行回采， 采矿工程结 束后采场用砼支护等方式对采场漏斗进行封闭隔离，保留采场 先行天井作为下一阶段的回风上山。 图1 全面法采矿方法图 1-矿房间柱 2-运输平巷 3-底柱 4-拉底平巷 5-不规则矿柱 6-先行天井 7-顶 柱 8-待采矿块 2.2 浅眼留矿法 浅眼留矿法比较简单适合于矿体连续性较好， 围岩稳固， 无 大断层的急倾斜矿体 （矿体倾角65以上） 的开采方法。 采矿方 法特征。浅眼留矿采矿法一般沿着采场走向布置，长度30m以 上，阶段高一般为30m，使用浅孔 （一般为2.5m） 落矿，顶底柱 厚度为2.5m ～ 3m。 留设部分不规则零星点柱进行支撑， 采用在 采场中央布置先行天井， 矿房两侧设顺路天井的结构。 （如图所 示） 。 矿房两侧掘进顺路天井并搭设扶梯与上阶段贯通， 在垂直 方向每间隔6m掘进联络道与矿房贯通。 一般采用YT-28钻采用 之字形布眼向上回采，炮眼间距为1.0m，在运输平巷内每间隔 6m ～ 8m布置一个放矿漏斗每次放出20左右矿体。 放矿完成 后采用浇灌封闭所有漏斗口。 图2 浅孔留矿采矿方法图 1-矿房间柱 2-运输平巷 3-底柱 4-拉底平巷 5-不规则矿柱 6-顺路天井 7-先 行天井 8-顶柱 9-待采矿块 2.3 伪倾斜进路采矿法 伪倾斜进路采矿法一般用于矿体一般连续、断层较多的急 倾斜矿体的采矿方法， 在我矿采矿过程中应用较为广泛。 采矿方 法特征。 在采场中掘进若干个伪倾斜进路上山 （倾角一般为50 断面大小为3m矿厚） 并与上中段贯通， 将矿体划分成若干个 矿块， 自上而下进行回采， 留设不规则矿柱及钢管横称支撑采空 区。采场走向长度一般不超过50m，顶底柱厚为3m，矿柱大小 为3m2m， 每个矿柱控顶面积为12m2， 采场遇断层时采用密集 坑木横称支护。 51 矿产资源 Mineral resources 矿房采用两旁设顺路天井的结构， 通过之字形上山与上中段 贯通后， 完成采准工作， 通过两旁顺路天井进入采场进行至上而下 的回采作业工作， 采用矿石自溜， 人工辅助出矿的工作方式落矿。 图3 伪倾斜进路采矿图 1-矿房间柱 2-运输平巷 3-底柱 4-拉底平巷 5-待采矿块 6-不规则矿柱 7-顺 路天井 8-顶柱 2.4 我矿几种采矿方法的特点 （1） 全面法。我矿缓倾斜矿体居多，全面法应用最为广泛， 全面采矿法工艺简单， 采准切割工程量小， 生产效率高。 但是受 断层及矿层顶板岩层破碎等因素影响，采场内需要留设大量支 撑矿柱， 局部需留设0.3m厚矿层护顶， 资源回收率不高， 近年来 通过一些技术手段例如 采回采矿体过程中降低矿房跨度，遇 断层时留设不小于2m连续矿柱护顶， 调整采场参数， 使用人工 矿柱代替天然矿柱， 对采空区进行喷浆锚杆支护等支护措施， 采 用自上而下分层回采加大出矿速度，在顶板来压前将矿体及时 采出等措施， 取得了较好的效果， 近年来回采率一直比较稳定。 （2） 留矿法。留矿法工艺比较简单，管理方便，落矿简单， 采准工程量较小的特点， 采用至下而上分层回采作业方式， 每个 分层都需要进行落矿、 通风、 局部放矿、 人工平场、 顶板浮石处 理等一系列工作。 支护工程相对全面法要少， 回采率较高， 一般 在88左右。 但是需要特别注意顶板的滑动， 一旦顶板暴露， 一 定采用锚杆、 喷浆、 钢管横称方式进行支撑， 放矿应均匀， 避免 空洞、 悬拱、 卡口的形成， 作业高度始终保持在2m左右。 （3） 伪倾斜进路采矿法。 伪倾斜进路采矿法可视为全面采矿 法及留矿法的结合， 其采准、 支护方式类似于全面法， 落矿方式类 似于留矿法。 进路采矿法解决了断层多， 倾角不稳定矿体的回采 方式， 同时增加了三角矿、 零星残矿的回收， 但是坑木横称支护工 作相对较多， 必须在确保进路上山安全稳定的情况下才能进行大 量放矿， 确保矿块回收率。 总结， 随着开采中段的逐步下延， 未来 采矿作业点将基本集中在农田、 村庄及河流下， 为了控制采场地 压， 维持采空区稳定， 防止地表塌陷， 同时增加采矿回采率， 以上 几种采矿方法无法将资源做到大最大化利用， 采用至上而下分层 充填回采已经成为新的发展方向， 成为我矿今后工作的重点。 3 结语 实践证明乌石山矿区矿体薄、断层多不适合大型机械化开 采， 在日常工作过程中经常深入采场进行素描、 绘图等工作， 观 察、 收集、 了解采场地质构造， 断层破碎带发育情况， 矿体产状 变化情况等， 多种采矿方法进行分析总结， 根据现场情况及时合 理布置采场， 调整采场参数， 合理布置回采顺序， 降低矿石损失 与贫化， 有效地控制地压确保采场稳定， 尽量采用人工矿柱代替 天然矿柱， 做到资源最大化利用， 方能取得较好的经济效益。 参考文献 [1] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京冶金工业出版社,2013. [2] 陈放.矿山采矿手册[M].北京冶金工业出版社,2006. （上接49页） 该技术使用之后产生的蒸汽还可以用于发电，可以有效的 将低位热源转化为高位电能，该技术使用原理与地热发电原理 大致相同， 冷却水温度越高， 蒸汽密集程度也就越高， 发电量也 就越多。 由于吸收式井下开采水源热泵技术属于新型技术，在使用 时对技术水平要求较高， 故该技术的使用也不是特别成熟。 热泵 技术发展早， 技术要求也低， 操作技术也比价成熟， 所需要运行 成本也不高， 在进行维护时也比较简单， 因此井下开采水源热泵 技术得到了广泛推广。 4 低品位矿产资源开采方法 （1） 水平干式填充采矿法。低品位矿物一部分蕴藏在急倾 斜矿体中， 矿体厚度通常为2m左右， 矿层较薄， 分支复合严重， 形态各异， 对于品位较低的矿体， 采用水平干式填充开采方法是 最佳选择， 此方法具有开采灵活、 回采工艺精细等优点， 为了实 现低品位矿物高开采率， 利用两采一统的开采工艺， 矿物产出率 能达到百分之三十左右， 开采成本降低了百分之二十左右。 水平 干式填充开采法也存在一些问题， 采场分层循环时间较长， 作业 环节复杂， 在实际应用中还需要进一步改进。 （2） 原地爆破浸出开采。 原地爆破浸出开采是通过爆破手段 将低品位矿物进行分割，部分矿物遗留在开采场地进行浸出处 理，减少了出矿、提升、运输、开采后的填充等工作，低品位矿 床原地爆破出采工艺主要采用浅孔留矿与分层扇形深孔挤压爆 破方法。 5 MVR应用 MVR工艺是近几年来才开发出来的工艺， 该技术是通过运 用自身压缩时产生的二次蒸汽及其能量， 运用蒸汽缸， 将低品位 能源做功转化为高品位的能源， 将能源进行有效循环利用， 同时 该技术对冷却水要求不高， 驱动时所需要运用到的能源也不多， 可以有效减少对能源使用， 更加符合绿色化生产需求， 因此该技 术值得广发推广。 MVR技术主要是运用其中的压缩机系统，推 动气缸运作。相较于其他技术， MVR技术对能源使用较少，有 效的减少了对能源浪费程度， 有效降低了企业生产成本， 帮助企 业获得更多经济效益。 6 结语 随着工业不断发展， 对能源利用也越来越大， 导致了能源使 用成本越来越高， 这样就降低了矿企所获得经济效益， 加上对社 会节能降耗要求的响应， 矿企需要加大对能源的利用效率， 特别 是原先中所浪费的低品位矿产资源，有效的对这些能源进行利 用， 起到节能减排作用， 帮助矿企实现经济的可持续发展。 参考文献 [1] 赵春华,郑思宇,汪成康,梁志鹏.基于有机朗肯循环的低温太阳能发电系统 工质的选择[J].三峡大学学报自然科学版,2017,390389-92. [2] 徐士鸣,吴曦,吴德兵,刘欢,张红军,何其琛,张凯,陈顺权,陈静.从吸收制冷 到逆向电渗析发电溶液浓差能应用新技术[J].制冷技术,2017,37028-13. [3] 郝晓东,曾伟民,彭堂见,胡琪,梁伊丽,尹华群,邱冠周,刘学端.高通量测序 技术分析不同温度下赞比亚低品位铜矿生物浸出过程中的微生物多样性[J]. 中国有色金属学报,2015,25092558-2564. [4] 石莹莹,张强华,陈静,熊清平,吴飞,肖丽静.用Cu2印迹凹土/壳聚糖复合 材料纯化低品位铜矿中的铜[J].中国有色金属学报,2014,2403801-807.