張子貞

(山東魯?shù)氐V業(yè)投資有限公司,山東濟南 250000)

無底柱分段崩落法在魯?shù)罔F礦的應(yīng)用

張子貞

(山東魯?shù)氐V業(yè)投資有限公司,山東濟南 250000)

通過選用無底柱分段崩落法采礦和對采礦參數(shù)的優(yōu)化,使其在魯?shù)罔F礦得到了應(yīng)用,積累了成功經(jīng)驗和理論,對相鄰礦山開采均有指導(dǎo)和借鑒作用。

無底柱 分段崩落法 應(yīng)用

1 概述

2005年12月，婁煩縣魯?shù)氐V業(yè)有限公司鐵礦成立，隸屬于山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局設(shè)立的山東魯?shù)氐V業(yè)投資有限公司，行政區(qū)屬山西省太原市婁煩縣蓋家莊鄉(xiāng)管轄。

2007年1月婁煩縣魯?shù)氐V業(yè)有限公司鐵礦(以下簡稱“魯?shù)罔F礦”)正式進行基本建設(shè)，生產(chǎn)規(guī)模80萬t/a，服務(wù)年限15.3年，地下開采，開采標高+1660m～+1460m。

2012年12月，魯?shù)罔F礦通過了山西省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局的竣工驗收，取得了山西省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局頒發(fā)的安全生產(chǎn)許可證。

魯?shù)罔F礦是太原市最大的鐵礦地下開采企業(yè)，開采狐姑山鐵礦帶的一段，其走向延長達數(shù)千米，資源儲量豐富。與周邊相鄰礦山為技術(shù)邊界劃分，周邊相鄰礦山皆為露天開采。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露為太古界呂梁群袁家村組和第四紀黃土，袁家村組巖層由泥質(zhì)巖，基性火山巖和含鐵巖石變質(zhì)而成。

2.2 礦床特征

本區(qū)共有Ⅰ號、Ⅱ號礦體，主要分布于呂梁群袁家村組上部的碎屑沉積巖的地層中(即袁家村組含鐵巖段)。礦體的頂?shù)装鍨槭r或云母石英片巖。礦體呈似層狀、層狀、礦體多夾層，但夾層一般不穩(wěn)定。兩個礦體基本平行，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀相一致，傾向北東45°、傾角30～55°，礦體厚度和延伸變化不大，屬較穩(wěn)定的礦體。

該礦類型為沉積變質(zhì)鞍山式鐵礦床。

2.3 礦石質(zhì)量

魯?shù)罔F礦為狐姑山鐵礦帶的一部分，礦石礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦，及少量黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦等，其中磁鐵礦含量占金屬礦物的85%以上，平均品位TFe 30.55%，SFe27.48% 。脈石礦物以石英為主，少量陽起石，角閃石、鐵閃石、綠泥石等。

根據(jù)選礦試驗結(jié)果，磁性鐵(包括具有磁性的部分赤鐵礦)的回收率達95%以上，屬于易選礦石。

3 采礦方法

3.1 采礦方法選擇

礦區(qū)范圍內(nèi)為黃土丘陵，標高+1730.0m～1570.0m，地表覆蓋稀疏灌木叢，無地物;礦床水文地質(zhì)類型屬簡單類型。

根據(jù)礦體賦存條件、圍巖條件及現(xiàn)場情況，礦體可以采用分段空場法和無底柱分段崩落法進行開采。

無底柱分段崩落法采礦法不留底柱，回采工藝簡單，采切比小，采礦安全性好(因作業(yè)空間小)、靈活性大、作業(yè)好組織、機械化程度高、可采用大型現(xiàn)代化采礦設(shè)備、生產(chǎn)能力大、勞動效率高、開采成本低。

經(jīng)過采礦法分析比較，適合采用無底柱分段崩落法開采。但我們應(yīng)該看到無底柱分段崩落法除它優(yōu)點外，也存在缺點:(1)在覆蓋巖下放礦，礦石的損失率和貧化率較高，要求放礦管理嚴格。

(2)在獨頭巷道內(nèi)作業(yè)，通風條件較差。

(3)掘進工作量大。

(4)礦體開采會使覆蓋巖石崩落，導(dǎo)致地面塌陷和破壞。

(5)為使礦石回收率最大、貧化率最小和用無底柱分段崩落法達到高效采礦，有關(guān)爆破礦石和圍巖自流參數(shù)的資料起著極重要的作用。

因此，我們在生產(chǎn)實踐中要不斷探索、總結(jié)經(jīng)驗，采取有效措施解決或克服無底柱分段崩落采礦法存在的缺點。如采取利用礦石作為覆蓋層，實行低貧化放礦，可以降低礦石的損失和貧化。

3.2 采礦參數(shù)選擇

無底柱分段崩落采礦方法設(shè)計的主要問題，是如何確定開采的幾何要素，使盡可能滿足重力自流的諸參數(shù)。我們對初步設(shè)計中的采礦參數(shù)進行了現(xiàn)場試驗，并根據(jù)礦體賦存條件、圍巖條件及現(xiàn)場實際，對采礦參數(shù)做了修正和優(yōu)化，達到了放礦效果好、礦石均勻無大塊，避免了大塊二次破碎帶來的安全隱患和材料消耗，提高了產(chǎn)量，降低了成本。（如表1）

表1 無底柱分段崩落采礦法參數(shù)一覽表

4 結(jié)語

無底柱分段崩落采礦法在魯?shù)罔F礦經(jīng)過一年多的應(yīng)用，生產(chǎn)環(huán)境安全、其放礦量大，達到了設(shè)計生產(chǎn)能力，經(jīng)濟效益十分顯著，證明該采礦方法適應(yīng)于魯?shù)罔F礦的實際。我們在生產(chǎn)實踐中積累了一定的經(jīng)驗和理論，對相鄰礦井由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采具有指導(dǎo)和借鑒作用。

5 建議

無底柱崩落法具有連續(xù)回采，在覆巖下放礦，以崩落覆巖充填采空區(qū)管理地壓的特點，其方法成熟、優(yōu)勢顯著，必然會在適合其方法的采礦企業(yè)得到推廣應(yīng)用。隨著鑿巖、出礦設(shè)備的不斷改進，無底柱分段崩落采礦法也會隨之不斷發(fā)展，提高生產(chǎn)能力。因此，我們應(yīng)該分析把握其發(fā)展方向，有針對性地研究以下關(guān)鍵技術(shù)課題:(1)增大結(jié)構(gòu)參數(shù)。(2)采用高效率大型設(shè)備。(3)增大一次爆破量。(4)低貧損少采掘的變形方案。(5)遠程遙控生產(chǎn)。

[1] 中鋼集團工程設(shè)計研究院有限公司(石家莊),婁煩縣魯?shù)氐V業(yè)有限公司地下開采80×104t/a(改擴建)工程初步設(shè)計,2010(9).

[2] 于潤滄主編.采礦工程師手冊.北京:冶金工業(yè)出版社,2009.

張子貞(1969—),男(漢族),山東棗莊人,山東魯?shù)氐V業(yè)投資有限公司總經(jīng)理助理,工程師,主要從事采礦方面的工作。