苍山铁矿缓倾斜中厚矿体采矿方法试验研究.pdf

S e r i a l No ． 48 4 Au g us t ． 20 0 9 现代矿业 M0RDEN MI NI NG 总 第 4 8 4期 2 0 0 9 年 8月第 8期 技术交流 苍 山铁矿 缓倾斜 中厚矿体采矿 方法试验研究 柳志森 中钢集团山东矿业有限公司 摘要 苍 山铁矿矿体属于复杂多变的缓倾斜 中厚矿体， 就此开采条件提 出了一些具体回采方 案 ， 经比较选择 了沿走 向布置的铲运机 出矿房柱 法作 为开采主要 回采手段之一 ， 并进行 了现场试 验 ， 对试验结果和选择过程进行 了介 绍。 关键词 缓倾斜 中厚矿体 ； 铲运机 ； 房柱法 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 2 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 6 0 8 2 2 0 0 9 0 8 -0 0 7 1 - 0 2 1 引 言 厚度为 4～1 5 m、 倾角 1 O 。 ～ 4 0 。 的缓倾斜中厚矿 体 ， 是一种典型的难采矿体 ， 至今没有找到更合适的 采矿方法 。苍 山铁矿矿体厚度变化大 、 倾 角缓 、 矿区 断层破碎带分布范围广、 节理裂隙发育、 矿体被断层 切割严重 ， 地表有重 点保 护 的建 筑物和 国防光缆 。 因此给采矿方法的选择带来了很多困难。 2 开采的技术条件 矿区矿体主要有②和③号两条主矿体 ， ③号矿 体位于②号矿体上盘。主矿体呈 马鞍状 ， 其鞍脊部 位倾角很缓 ， 往 下倾 角逐渐变大 ， 一般在 2 0 。～5 5 。 不等； 矿体厚度从几米到二十几米不等 ， 变化较大。 矿体上盘一般为黑云母 角闪片岩 ， 其平均单轴 抗压强度为 1 9 2 MP a ， 弹性模量 为 3 7 G P a ， 自 松 比为 0 ． 2 2， 抗拉强度为 1 3 MP a ； 下盘为磁铁角 闪片岩 ， 其 单轴抗压强度 为 1 2 7 MP a ， 弹性模 量为 3 7 G P a ， 泊松 比为0 ． 2 1 ， 抗拉强度为 1 1 M P a ； 矿体单轴抗压强度 为 2 1 0 M P a ， 弹性模量为 4 4 G P a ， 泊松 比为 0 ． 1 8 ， 抗拉 强度为 1 2 MP a 。总的来说矿岩稳 固性好。 3采矿方法选择 3 ． 1 采矿方法初选 根据苍 山铁矿主矿体 的赋存状况 、 地表不允许 塌陷， 以及充填系统尚未建立等情况 ， 初步选择采矿 方法 沿走 向布置铲运机出矿房柱法、 电耙出矿房柱 法 、 分段出矿分段 空场法 以上采矿方法 均考虑进 行嗣后充填 。 3 ． 2 采矿方法分析 柳志森 1 9 6 6一 ， 经理 ， 高级工程师 ， 2 7 7 7 0 0山东省 临沂市 。 1 沿走 向布置铲运机出矿房柱法。该法利用 分段的垂直采矿分条作为 回采单元 ， 分段 内的矿体 在下部采矿分条 回采结束后 ， 利用上 向孔将残 留矿 体侧向崩人回采结束 的采矿分条 内， 利用铲运机 出 矿 。该法的主要优点 可适应不同厚度变化 ； 机械化 程度高 ， 生产能力大。缺点是 矿体下盘三角矿体损 失大 ； 当矿体较厚时 ， 需要进行预切顶 。 2 电耙出矿房柱法 。该 法为缓倾斜矿体 常用 采矿方法。主要优点 工艺成熟可靠 ； 缺点 生产能 力小、 效率低。 3 分段出矿分段空场法。利用分段 内的凿岩 巷道进行 中深孔爆破 ， 本分段的矿石在本分段内出。 优点 可以多分段 同时出矿 ， 生产能力大 ， 机械化程 度高 ， 人不在空场下作业 ， 安全性较好。缺点 采准 工程量大 ； 凿 岩道切 岩量大 ， 采矿时废 石 昆入率较 高 ； 由于矿体倾 角缓 ， 下盘 的三角矿体损失率大 。 表 1 各 种采矿方法主 要技 术经 济指标 采矿 ／瑟 ／舸 t／ m量 i ／一m ／k t ／ 强 沿 鸯 鞋 襄 置 5 0 0 ～ 7 o 0 6 ． 7 2 0 1 5 6 ． 6 0 ． 4 2 电耙 出矿房柱法 1 5 0 3 ． 2 1 8 1 1 8 ． 4 0 ． 3 8 分 段5 0 0 ～ 6 0 0 7 ． 2 2 2 2 0 1 0 o ． 4 9 从表 1可以看 出， 电耙 出矿房柱法 的生产能力 较小 ， 要保证 2 0 0万 t ／ a的生产能力需要 准备大 量 的矿块和井下作业人员 ， 这与苍 山铁矿将采用大规 模的机械化开采相违背 ， 因此该方案不能作为矿山 的主要采矿方法 ， 只能作 为一种调节配采矿量的方 案 。 3 ． 3 推荐采矿方法 71 总第4 8 4期 现代矿业 2 0 0 9年 8月第 8期 苍山铁矿以建设现代化矿山为 目标 ， 尽可能选 择高效的采矿方法 ， 以配合机械化无轨 自行采矿设 备的应用。分段出矿分段空场法和沿走向布置铲运 机出矿房柱法符合采矿方法安全、 高效的原则 ， 为推 荐的两种主要采矿方法。 4 采矿试验方案 4 ． 1 试验采场的选择 由于分段出矿分段空场法的采准矿量准备时问 较长 ， 矿 山的生产任务较重 ， 在此情 况下 ， 采用 了沿 走向布置铲运机房柱法作为首采试验方案。 选择③号矿体南矿段 4 3穿 以西 ， 一1 3一十7 m 水平 ， 作为该试验方案实施矿段。该段矿体厚度一 般在 8～1 1 m， 倾角在 2 0 。 ～ 3 0 。 。 4 ． 2 试验方案 4 ． 2 ． 1 采场布置参数 采场分矿房 、 矿柱两步骤回采 ， 采场如长度超过 8 0 m， 应在采场长度方向上留有采场点柱 ， 点柱尺寸 暂时按 5 m5 m考虑 。该矿段 采场长一般 为 3 0～ 1 l O m， 采场宽 1 2 m， 铲运机进 口处 即采准斜坡道进 口处 一般留5 m左右的矿柱不采。 凿 岩巷 阶段 运 输 巷 图 1 沿走 向布置铲运机房柱法剖面布置图 4 ． 2 ． 2 采准工程布置 在矿体的下盘矿体 内布置采准斜坡道 ， 然后 由 斜坡道 向矿体两侧开凿岩切 割平巷 ， 矿房的端部布 置有回风道与上部的矿柱相通 ， 便于回风 ； 切割井和 切割横巷一般布置在矿房 的端部。 采场间隔回采 ， 一步骤采场回采充填结束后 ， 再 回采二步骤采场。 4 ． 2 ． 3回采 出矿 采矿回采工艺 过程 矿房拉底 即开凿岩运输 巷 一开掘切割井和切割横巷一凿岩一爆切割槽一 凿岩一回采装药、 爆破 、 通风一人工登碴撬顶 ， 矿房 顶板控制 支护 一出矿。 拉底和切割立 槽形成后 ， 采 用浅孔凿岩 时， 用 Y S P - 4 5钻机凿上向孔 ， 回采上部矿石。钻头直径 3 8 4 0 ra m， j j } 间距 0 ． 8～1 ． O m， 孑 L 间距 1 ． 01 ． 2 m， 孑 L 深 2 m左右 ， 当厚度小于 5 m时 ， 一次回采完成； 当矿 7 2 体厚度 5一l O m时 ， 则以 2 ． 5 m高的上向梯段进行分 层 回采。利用靠近工作 面的崩 落矿石作为登高场 地 ， 为凿岩爆破工作提供方便。每次爆破 的排数根 据采场的稳定程度确定 ， 开始时 3～ 4排 ， 后期积累 经验后爆破排数增加到 5～ 6排 ， 提高一次爆破矿石 量。 崩落矿石 由铲运机直接装入 自卸汽车内， 经斜 坡道运输至地表。 4 ． 3 方案评价 采用该方案回采， 由于矿体厚度一般都在 l O m， 需要进行护顶 ， 一般都采用登碴护顶， 凿岩落矿的效 率 比较低 。后期大量 出矿时采用无轨 出矿设备 ， 出 矿能力大。该方案采用浅孔凿岩落矿有效地控制贫 化率和损失率 。从实践的情况看 ， 该方案生产能力 5 0 0 t ／ d左右 远大于电耙 出矿房柱法 ， 矿房贫化率 8 ％ ～1 3 ％， 矿房损失率 6 ％ ～1 0 ％ ， 千吨采切 比为 5． 2 ～8。 5建议 从苍山铁矿的条件看 ， 单一的采矿方法无法适 用于变化较大的矿体产状 ， 多方案 的结合才能为矿 山的均衡生产创造条件。 1 对边角矿体进行爆力运搬采矿技术 的试验 研究 ， 有效地缓解运搬设备不足的情况下 ， 边缘难采 矿体 的开采。 2 对厚度大于 l O m以上矿体进行分段出矿分 段空场法的试验研究 ， 解决好下盘遗 留三角矿带的 回收问题， 确定合适的矿石贫化率与回收率的关系。 3 部分厚度不大 、 倾角较陡的矿体， 可采用一 般的电耙出矿房柱法进行 回采 ， 以解决矿体 回收问 题 。 6 结语 苍 山铁矿属于难采矿体 ， 沿走 向布置铲运机出 矿房柱法试验成功 ， 给同类矿 山提供了一个较好的 经验 ， 供 同行们参考。 参考文献 [ 1 ] 中钢 集团马鞍 山矿 山研 究院． 中钢 集团山 东矿 业有 限公司苍 山铁矿采矿方 法研究 [ R] ． 2 0 0 8 ． 9 ． [ 2 ] 解世俊． 金属矿床地下开采 [ M] ． 北京 台 金 37 _ 业 出版社， 1 9 9 3 ． 收稿 日期 2 0 0 9 - 0 7 -03