分段矿房法在济南钢城矿业公司的应用.pdf

2 0 0 5 年4月 第 3 4卷 第 2期 中国矿山工程 C h i n a Mi n e E n g i n e e r i n g A p r ． ， 2 0 0 5 Vo 1 ． 3 4 No ． 2 分段矿房法在济南钢城 矿业公司的应用 Ap p l i c a t i o n o f S u b l e v e l C h a mb e r Mi n i n g Me t h o d i n J i n a n S t e e l C i t y Mi n i n g C o ． ， L t d ． 姜东泉 济 南 钢 城 矿 业 有 限 公 司 ， 山 东济 南2 5 0 1 0 1 关键词 分段 矿房 法 采矿方法 全尾砂胶结 充填 摘要 采矿方法的应用与发展必须结合矿体的赋存条件 ， 不断优化矿房结构参数和回采工艺， 以提高矿石回采率， 有效回收矿 产资源， 创造更大的经济效益。济南钢城矿业有限公司3 0年来应用分段矿房法开采厚大矿体， 逐步形成了一套完善的采矿工 艺， 回采率和经济效益大幅度提高， 对于同类型矿山具有借鉴意义。 Ke y wo r d s s u b l e v e l s t o p i n g； mi n i n g me t h o d；t a i l i n g f i l l i n g Ab s t r a c t T h e a p p l i c a t i o n a n d d e v e l o p me n t o f mi n i n g me t h o d s h o u l d b e i n a c c o r d a n c e wi t h o r e d e p o s i t ． By o p t i mi z i n g t h e p a r a me t e r s o f s t o p e i n s t r u c t u r e a n d e x c a v a t i n g o p e r a t i o n ，h i g h o r e r e c o v e r y r a t e a n d g o o d e c o n o mi c r e s u l t s c o u l d b e o b t a i n e d ．S u b l e v e l s t o p i n g h a s b e e n a d o p t e d s u c c e s s f u l l y f o r 3 0 y e a rs i n mi n i n g t h i c k o r e d e p o s i t i n J i n a n S t e e l C i t y Mi n i n g C o ． ， L t d ． ， t h e mi n i n g t e c h n i q u e h a s b e e n b e c o mi n g p e r f e c t ．T h e o r e r e c o v e ry a n d e c o n o mi c r e s u l t s h a s b e e n o b v i o u s l y i mp r o v e d ． I t p r o v i d e s g o o d e x p e r i e n c e s f o r o t h e r mi n e s ． ‘ 一 一 1 日 IJ吾 根据矿体的赋存条件 ． 选择适合的采矿方法， 并运用最 新的科技成果， 不断优化完善， 形成一种能适应矿山开采地 质条件和装备水平的采矿工艺， 获得最佳的经济效益， 是矿 山企业技术工作的重点， 也是一个采矿技术工作者应努力探 索的课题。 分段矿房法是济南钢城矿业有限公司的主要采矿方法， 经过近 3 0年的应用和不断完善，已形成了一套完善的采矿 工艺． 取得了显著效果， 矿石回采率和经济效益大幅度提高。 2 矿床的地质条件 张马屯铁矿床为矽卡岩型磁铁矿， 产于燕山期闪长岩与 中奥陶纪结晶灰岩、 大理岩接触带上， 长 1 1 0 0 m， 属国内大型 矿山之一 1 9 7 6年与 1 9 9 3 年先后进行了两次帷幕注浆， 都取 得了良好的堵水效果。该矿体埋深 2 0 0 4 3 4 m， 走向 N E ， 上部 倾向 W， 长 2 5 0 m， 厚度不稳定， 倾角 1 0 。 ～ 6 0 。 ， 中、 下部为倾斜 厚矿体， 水平厚度4 0 ～ 5 5 m， 延伸长 2 0 0 4 5 0 m 。磁铁矿致密 ， 中等硬度 f 6 ～ 8 ， 地质品位 T F e 5 4 ％， 下盘闪长岩致密稳固， _ 8 ～ 1 0 ． 上盘中厚层结晶灰岩、 大理岩／ -- 6 左右， 较为稳固， 但岩 溶裂隙发育， 为矿区主要含水层， 水量充沛。 维普资讯 2 2 中国矿山工程 2 0 0 5 年 第3 4 卷 3 3 0 0 m阶段以上采矿工艺 矿 山将 小 帷 幕 区矿 体 划 分 为一 2 4 0 、 一 3 0 0 、 一 3 6 0 m三个阶段开采，结合各阶段矿体的产状 ， 不 断优化和改进了分段采矿法， 最终形成了一套完善 的采矿工艺。 ’ 1 一 2 4 0 m阶段矿体较缓 ， 倾角 1 0 。 ～ 3 0 。 ． 形态 不规则， 变化大。 阶段高 4 0 m， 矿房宽 2 0 m， 长为矿体 水平厚度， 间柱宽 6 m或 l O m， 分段高 6 ～ 7 m。 回采工艺沿两侧间柱各掘一条穿脉装运巷 道， 并每隔 6 ～ 7 m掘一条装矿横巷平底装运； 在矿房 中施工两条回采凿岩平巷．分别到达矿体上盘， 切 割槽布置在各分段上盘矿岩接触带附近． 采用中深 孔落矿； 出矿以阶段水平为主， 各分段水平下盘出 矿为辅。 2 一 3 0 0 m阶段矿体倾角一般 3 0 。 ～ 4 5 。 ， 矿体水 平厚度 4 0 ～ 5 0 m， 形态较规则。阶段高度 6 0 m， 矿房 宽 2 1 m，长为矿体水平厚度．间柱宽 l O m，分段高 1 2 m， 斜顶柱 6 ～ 7 m， 坡面角5 0 。 。 回采工艺 沿两侧间柱各掘一条穿脉巷道至矿 体上盘 ． 作为回采进路 在矿房中间掘切割巷至矿 体上盘 ． 在矿体下盘布置受矿堑沟、 装矿横巷和切 割天井． 垂直切割布置 1 ～ 3条回采平巷． 回采时先 从切割天井开始爆破形成切割槽 ． 再向矿房两侧同 时回采。采用中深孔落矿， 各分段均担负一定的出 矿量， 空区采用块石充填， 见图 1 。 II Ⅲ一 Ⅲ 6 l 1 l 2 Ⅱ一Ⅱ 图 1 3 6 0 m 阶段水平分段矿房法 l 一上 阶段底 柱 2 一本 阶段斜顶柱 ； 3 一 回采凿岩平 巷 ； 4 一下 阶段 斜顶 柱 5 一切 割平巷 6 一分段 运输 平巷 ； 7 一 切割 天井 ； 8 一堑沟 平巷 9 一顶柱凿岩巷 ； l O 一充填穿脉巷； l 1 一间柱； l 2 一问柱穿脉 平巷 l 3 一装矿横巷 l 4 一充填横巷 从生产应用情况看， 以上两个阶段所用的回采 工艺相对于矿体的复杂产状是较为适合的， 但也存 在以下不足 ①采准比大， 采矿成本高。②“ 掉排” 现 象 前几排炮孔装药爆破时 ， 临近未装药炮孔整排 塌落 严重， 大块率高， 二次炸药消耗大。 ③矿房回采 率低， 贫化率高， 主要原因是矿体较缓 ． 上下盘都要 回采部分三角岩体和损失部分三角矿体． 装矿底部 结构也要损失部分矿石。 ④间柱塌落较严重． 难以进 行有效的回采． 造成综合回收率低 4 3 6 0 m阶段采矿工艺优化与实践 在全面总结以上两个阶段水平采矿工艺的基 础上． 结合全尾砂胶结充填工艺的成功应用 ， 进一 步优化形成了一套完善的采矿新工艺。 4 ． 1 全尾砂胶结充填工艺 全尾矿砂胶结充填工艺是以物化力学和胶体 化学的理论为基础． 直接采用选矿厂的尾矿浆经两 级脱水获得的含水率为 2 0 ％的尾矿，尾矿中粒级 在一 0 ． 0 7 4 m m以下的占6 5 ％～ 7 0 ％，胶结材料使用普 通硅酸盐水泥。尾砂 、 水泥和水按照一定配比， 经各 自的输送线路在双轴搅拌机中混合并搅拌后 ． 再 自 流到高速搅拌机， 进行强力 活化 搅拌 ， 制成均质 胶结充填料浆， 然后通过直径为 1 2 5 m m的管路以自 流输送方式充入采空区．形成整体性 良好的充填 体。充填体能够替代矿柱的支撑作用控制地压， 使 矿柱得到有效地回采。胶结充填工艺的成功应用 ， 要求采矿工艺必须与之相匹配， 以达到提高矿石回 采率． 获得显著经济效益和社会效益的目的。 4 ． 2 无矿柱开采工艺技术 该采矿工艺将矿块划分一期回采矿房和二期 回采矿房， 不留间柱， 阶段高度 6 0 m， 分段高度 1 2 m， 一 期矿房宽 1 6 m． 二期矿房宽 1 5 m， 长度为矿体的水 平厚度． 在矿房上部一 3 0 0 m水平留7 m厚的斜顶柱。 先回采一期矿房． 全尾砂胶结充填后再回采中间的 二期矿房。采用一 3 6 0 m水平两侧装矿运输 ， 回采巷 沿矿房中心线方向布置并与上下盘巷道联通 ， 见图 2 。 4 ． 3 全尾砂胶结充填工艺应用效果 该采矿工艺在一 3 6 0 m阶段生产应用中取得 了 良好的技术经济指标 矿房生产能力 3 5 0 4 5 0 t／ d ， 炸 药单耗 0 ．5 1 5 k g ／ t ， 其中二次爆破消耗 0 ． 1 6 k g ／ t ， 一期 矿房回采率平均 9 4 ．5 ％， 贫化率 1 0 ％， 二期矿房回采 率平均 7 0 ．5 ％． 贫化率 1 8 ％， 因充填体塌落造成的二 维普资讯 第2 期 姜东泉 分段矿房法在济南钢城矿业公司的应用 2 3 广 Ⅲ Ⅲ一 Ⅲ I_ 一 Ⅱ一Ⅱ 1 2 1 4 7 1 3 图 2 3 o o i n阶段分段采矿法 1 一阶段运输平巷； 2 ～分段运输平巷； 3 一斜顶柱 4 一 一 2 7 6 m水 平充填巷； 5 一上盘联巷； 6 一 回采平巷； 7 一装矿横巷； 8 一充填天 井 ； 9 一 切割 天 井 ； 1 O 一 切割 平 巷 ； l 1 一 一 期 矿 房 ； 1 2 一 二期 矿 房 1 3 一下盘装矿巷 1 4 一出矿进路 次贫化不大于 1 5 ％， 综合回采率大于 8 0 ％。表 1 为 三个阶段的技术经济指标。 该工艺和以上两个阶段相比主要有以下改进 和提高 ①采切工程施工简单， 工程量小。②切割拉 槽时间短 ， 矿房生产能力形成快。 一般 2 0天左右就 能形成切割槽， 而一 3 0 0 m阶段则需要二到三个月的 时间。 ③回采出矿工艺合理， 爆破顺利， 基本未出现 悬顶事故， 很少出现掉排现象， 而且大块率低， 炸药 单耗低， 出矿效率高， 矿房生产能力大。底部结构合 理． 能有效地回收最低水平的残矿。 ④两侧矿房未出 现较大的塌落。 解决了以上两个阶段矿柱塌落严重 的问题。 生产实践表明该采矿工艺的矿块结构参数 、 回采出矿工艺等合理，经济技术指标比较先进， 解 决了以上两个阶段采矿工艺中存在的问题。成功地 ，驴 表 1 矿房参数及主要技术经济指标对比表项目 指标 项 目 一 2 4 0 m阶段一 3 0 0 m阶段一 3 6 0 m 阶段 解决了采矿工艺与全尾砂胶结充填配套的问题。合 理将矿块划分为一步回采的一期矿房和二步回采 的二期矿房， 实行两步骤 回采． 实现了全尾砂胶结 充填工艺与采矿工艺有机结合 ， 使矿石回采率和过 去相比提高了 l 5 ％～ 2 0 ％。 5 结论 分段矿房法是回采倾斜 、 急倾斜中厚 、 厚矿体 的有效采矿方法． 济南钢城矿业有限公司注重技术 创新， 结合矿体的产状和充填工艺不断进行采矿工 艺的优化 ， 并且取得了良好的效果 ， 使国家资源得 到了充分的利用， 同时也为矿山创造了巨大的经济 效益． 对于同类型矿山具有很好的借鉴意义。 【 参考文献】 [ 1 ] 解世俊． 金属矿床地下开采[ M] ． 北京 冶金I l l, 出版社 ， 1 9 9 2 ． [ 2 ] 解世俊． 金属矿床地下开采理论与实践[ M] ． 北京 冶金工 业 出版社 ． 1 9 9 3 ． 『 3 1 张国联， 邱景平， 宋守志． 小官庄铁矿生产矿块结构参数 的试验分析f J ] ． 东北 大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 3 ， 2 4 1 1 ． 欢 迎 订 阅 中国矿 山 叠 9 O 口 维普资讯