李官集铁矿首采矿段采矿方法优化研究.pdf

S e r i a l No ． 4 9 7 S e p t e mb e r ． 2 01 0 现代矿业 M0RDEN MI NI NG 总 第4 9 7 期 2 0 1 0 年 9月第 9期 技术交流 李官集铁矿首采矿段采矿方法优化研究 李全京 中钢集团山东富全矿业有限公 司 摘要 简要介绍了李官集铁矿首采矿段的地质及开采技术条件 ， 初步设计推荐的采矿方法及 拟采用的采矿方法； 并对点柱式大面积上向水平分层充填采矿方法与分段 空场嗣后充填采矿方法 进行 了综合 比较 ， 得 出了点柱式大面积上向水平分层充填采矿方法适合李官集铁矿首采矿段地质 开采技术条件的结论。 关键词 分段空场嗣后充填； 点柱； 上向水平分层充填； 李官集铁矿 中图分类号 T D 8 5 3 ． 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 - 6 0 8 2 2 0 1 0 0 9 - 0 0 6 6 - 0 3 中钢集团山东富全矿业有限公司李官集铁矿位 于山东省汶上县郭仓乡 ， 矿区及周边地区均为良田， 属冲积平原地貌 ， 地势平坦 ， 地面标高 4 5 m左右 ， 矿体埋深标 高 0～一6 0 0 m， 被第 四系地层覆盖 ， 厚 4 5～ 7 0 m， 其下是含水丰富的砂、 砾石层 ， 厚度 1 1 6 ． 8 m。矿体顶板与含水层之间有隔水层 ， 厚 1 4 5 0 m， 适合地下开采 。根据矿体赋存条件 ， 矿体一期 开采 划 分 为 一1 2 0 、一2 2 0和 一3 2 0 r n三个 中段 ， 一 3 2 0 m水平为运输 中段 ， 一1 2 0 m水平为 回风中段 ， 一 2 2 0 m水平为辅助开采中段。 1 矿体构造 矿体呈层状、 似层状， 走向 1 5 2 。 倾向南西， 倾角 约 7 5 。 ， 属极倾斜矿体。矿床成因类 型为沉积变质 型， 工业类型为鞍山式磁铁角闪岩型贫磁铁矿 。 矿区内构造裂 隙较多， 顺层构造和横向构造均 发育， 因此 ， 顶 、 底板岩石 尤其是底板 多成为碎块 状。大大降低了矿层顶、 底板岩石的完整性及总体 力学强度。矿区与矿体开采有关 的断裂破碎带共有 4条 ①矿层底板构造破碎带 ， 在北段一1～ 3线 ， 其走向、 倾向与矿体一致 ， 倾角 7 4 。～ 7 6 。 ， 破碎带与 矿体紧密相连 ， 0线附近倾角 8 0 。 一8 4 。 ， 破碎带宽 2 2 ～ 9 6 m； ②南段 一 1 ～一 4线 破碎带走向渐向南东 偏移而远离矿体； ③F 一 断层， 走 向 N E 7 。 ， 倾 向 2 7 7 。 ， 倾 角 8 0 。 ， 破 碎带 宽 6～6 0 m， 斜 切 矿体 ； ④ F 一 、F ～ ，，此二条 断层 与 F 一 断层 的产 出特征相 同、 规模相仿 ， 分别切割矿体后构成矿体 的南北边 李全京 1 9 7 0一 ， 男 ， 河 北肃宁人 ， 高级 工程师 ， 2 7 2 5 0 0山东省 汶上县 。 6 6 界。F 一 ～F 一 。 的矿体为南矿段 ， F 一 ～F 一 。 的矿体 为北矿段 见图 1 。 北 、 ～ 断 层 破 饲 孝 ～ 一 l 。 ／ ，／，／ ＼＼ 天井 ， 1 线 电梯井 2 线 图 1 南、 北矿段矿体 2 首采矿段开采技术条件 李官集铁矿首采矿段 即南矿段 位于 一3 2 0 m 中段 一 2一一4勘探线 ， 主要 开采 ⋯2 4勘探线 ⋯ 3 2 0 1 2 0 m水平的矿体。走 向长度约 3 8 0 m， 水 平厚度 3 0～ 8 0 m， 矿石储量 1 3 0 5 ． 4万 t ， 其 中 一3 2 0 ～一 1 2 0 m间矿石储量 7 8 3 ． 5万 t ， 为 3 3 2类 ， 较其他 地段的储量级别高 ， 相对可靠。 南矿段的底板岩石为黑云变粒岩 ， 矿体下盘边 界距离破碎带 3 0～ 5 0 m 根据工程揭露情况 ， 下盘围 岩局部比较破碎 ； 顶板岩石较好 ， 开采难度相对较 小， 且距离石 门最近， 基建工程量最小 。 3 首采矿段采矿方法选择 3 ． 1 初步设计推荐的采矿方法 李官集铁矿属急倾斜矿体 ， 设计推荐采用充填 采矿法。当矿体厚度小于 6 m时 ， 采用浅孔 留矿嗣 后充填采矿方法 ； 矿体厚度大于 6 m时， 采用分段空 总第4 9 7期 现代矿业 l 0年 9月第9期 回采中段， ⋯ 3 2 0 1 2 0 m水平回采矿石， 通过采场 3 6 0 m ， 大大降低了下盘围岩大面积塌落的危险。 溜井下放到 一3 2 0 m水平 ， 由 一3 2 0 m水平通过 1 4 t 5 ． 2 采场准备速度 电机 车运 输 到 主 溜井 。回采 时不 需 留顶 柱 ， 由 分段空场嗣后充填法 ， 每个分段凿岩平巷施工 一 3 2 0 m 水平底柱 以上一直分层 回采充填到 一1 2 0 m 结束 ， 并施工中深孔后才能进行 回采 ； 而点柱式采矿 水平 。 方法只要施工分段平巷、 联络巷及 出矿溜井后就可 5 采矿方法比较 以进行 回采 ， 采场准备比分段空场快。 5 ． 1 矿房 回采安全性 5 ． 3 回采顺序 分段空场嗣后充填采矿法， 矿房宽度 2 0 ～ 2 2 m， 点柱式大面积上向水平分层充填采矿方法， 自 长度 为矿体 长度 ， 分段 高度 1 5 m， 充 填高 度 4 0～ 下向上进行 回采 ， 不受高度限制， 不预 留顶柱 ； 分段 5 0 m。根据工程揭露情况 ， 首采矿段下盘围岩局部 空场嗣后充填采矿方法 ， 每次回采高度 4 0 5 0 m， 如 比较破碎 ， 充填前下盘围岩暴露面积 8 0 01 l O O m ， 不预留顶柱 ， 上中段 回采时， 底部结构需在充填体上 如充填前下盘围岩大面积塌落 ， 有与第 四系水导通 施工 ， 难 以甚至无法形成 ， 如留顶柱则增大矿石损失 的危险， 危及采矿安全。点柱式大 面积上 向水平分 率 。 层 充 填采 矿 方 法 ， 下盘 围岩 最 大暴 露 面 积 只有 5 ． 4 技术经济指标对 比 见表 1 表 1 采矿方法比较表I 标准矿块， 走向长度9 0 m 俪 日 矿块地质矿 矿块生产 矿块回呆 废石混入 采切比 采场直接充填成本生产 夹石 贫损 生产 量／ 万 t 能力／ 万 a 率／ ％ 率／ 锈 ／ r n ／ 万 t 成本／ 元／ t ／ 元／ t 能力 分采 指标 管理 氲 一 一丁 __ ■ 分段空场 嗣后充填法 1 2 3 ． 8 4 3 5 8 4 ． 1 2 1 0 ． 1 3 3 0 ． 4 7 ～ 4 0 1 4 ． 4 7 高 效果差 一般 较简单 5 ． 5 采矿方法评价 点柱式大面积上 向水平分层充填采矿方法与分 段空场嗣后充填采矿方法相比， 在采矿 回采安全性 、 采矿充填成本、 采场准备速度、 回采工艺等方面都具 有 比较明显的优势。在兼顾北矿段开采技术条件的 基础上 ， 李官集铁矿首采矿段决定采用点柱式大面 积上向水平分层充填采矿法。 6 存在的问题及建议 1 点柱式大面积上 向水 平分层充填采矿法 ， 采场内点柱规格及 间排距设计采用类 比法， 因此建 议对点柱进行优化， 给出符合李官集铁矿矿体力学 性质的点柱规格及间排距 。 2 选择先进 的液压凿岩台车进行水平凿岩 ， 以提高凿岩速度和回采效率。 3 自下 向上进行充填 回采时， 点柱上下规格 尽量保持一致 ， 确保点柱稳 固和采场顶板安全。 4 由于矿石为低品位矿石 ， 在矿房分层 回采 充填前 ， 尽量先用掘进废石进行充填 ， 最大限度的降 低生产成本。 5 矿房之间留有 6 m间柱 ， 在 回采 已充填的相 邻矿房时， 可以对间柱部份进行回收， 提高矿石回采 率 ， 增加经济效益。 6 由于 一3 2 0 m～一1 2 0 m水平矿体矿石全部 由其间的溜矿井放出， 溜井高使用年限长， 在设计和 使用过程中， 要经常总结经验 ， 以确保溜矿井正常使 用 。 7 目前李官集铁矿正在施工采准工程 ， 在 回 采过程中要不断优化结构参数 ， 为提前达产提供技 术支撑。 参考文献 [ 1 ] 姜峰． 草楼铁矿首采区采矿方法选择 及评 价[ J ] ． 采矿 工程 ， 2 0 0 7 1 2 2 7～ 2 9 [ 2 ] 李庆倩 ， 郭景柱． 高阳铁矿 采矿方 法优 化研 究 [ J ] ． 采矿技 术， 2 0 8 ， 8 2 7 8 ． [ 3 ] 彭康 ， 等． 岩层 微扰上 向分层 充填 法在 海底 开采 中的应 用 [ J ] ． 金属矿山， 2 0 1 0 4 5 0～ 5 2 ． 收稿 日期 2 0 1 0 - 0 6 - 1 3 ，⋯ ◆l l l l ◆⋯ ◆⋯1 ◆l l l ◆洲 ◆⋯j ◆洲◆⋯ ◆1 l _ 1 ◆⋯ ◆⋯ ◆⋯1 ◆⋯j ◆⋯1 ◆⋯◆川l ◆㈨◆l l 1 l ◆⋯1 ◆⋯1 ◆⋯ ◆⋯1 ◆I 1 1 _ ◆ ◆⋯◆ ◆ ◆ ◆⋯ ◆ ◆洲 ◆ ◆ ◆㈨◆ ◆⋯◆㈨◆㈨ ◆l l I l ◆ | l I l ◆ ◆_ l j l 、 欢 迎 来 稿 欢 迎 订 阅 ⋯ l◆ ⋯ }◆⋯ I◆⋯ ◆ ⋯ j ◆ ⋯ l◆⋯ ◆ ⋯ 1◆ ⋯ f◆⋯ ◆ ⋯ {◆ ⋯ ◆⋯ ◆⋯ ◆⋯ ◆ ⋯ ◆ ◆ 川 f◆j l◆ ⋯ i◆ ⋯ J◆ ⋯ ◆ 川 }◆ 川 l◆I ◆ ⋯ l◆ ⋯ ◆fI◆⋯ j◆ ⋯ ◆⋯ ◆⋯ l◆ ⋯ J◆ ⋯ I◆ ⋯ l◆⋯ ◆⋯ ◆ ⋯ 1． ⋯ l◆I ll◆ ⋯ l◆ 川 l◆ ⋯ l◆ 川 一