厚大第四系霍邱铁矿床采矿方法的选择探讨.pdf

厚大第四系下霍邱铁矿床采矿方法的选择探讨朱国涛（五矿邯邢矿业安徽开发矿业有限公司霍邱 237462 ）摘要霍邱铁矿床上部覆盖第四系松散岩层中流砂、砾石含水层，地表为良田和村庄名宅，不允许塌陷且矿体低品位急倾斜以及缓倾斜中厚以上矿体，安全开采技术难点保护第四系不被破坏 开展急倾斜以及缓倾斜中厚以上矿体采矿方法研究，成功解决开采此类矿山技术难题，取得了较好经济效益和社会效益关键字： 厚大第四系；中厚矿体；安全采矿；效益霍邱铁矿是一个大型全隐伏沉积变质铁矿床，南北走向约40km，东西宽约3kｍ～ 6km ，主要有重兴集、吴集、李楼、周油坊、范桥、草楼、李老庄、张庄、周集、陶坝、刘寺、付老庄、 刘塘坊、 李营子班台子、张家夏楼等大-中型矿床组成，已经探明资源储量约25 亿顿以上，矿石矿物主要为磁铁矿、镜铁矿为主铁矿石品位较低，一般25% ～35% 霍邱铁矿矿体形态多为似层状、透镜状延伸比较稳定，埋深大多在100.3m～702.5m，矿体一般厚度小于 40m ，部分在40m ～ 90m 矿体上方第四系盖层厚度高达45m ～402m霍邱铁矿田第四系分布广，厚度大， 其流砂层孔隙承压水水头高，富水性较强。

地表多为农田、村庄、 池塘沟渠 开采此类矿床的采矿方法选择要求保护地表不沉降或塌陷，或少许移动吴集、李楼、张庄、周集等矿床矿体倾角一般为45°～ 75°，为倾斜～急倾斜矿体，以李楼铁矿为例探讨急倾斜矿体采矿方法的选择但是范桥、刘塘坊、付老庄、张家夏楼等矿床矿体倾角一般为15°～ 30°，为缓倾斜矿体，以张家夏楼铁矿为例探讨缓倾斜矿体采矿方法的选择1 开采技术条件李楼铁矿是霍邱铁矿田的重要大型矿床，已知共8 个矿体，采矿主矿体为Ⅰ号矿体，走向近南北，长3.4km，赋存标高 -52 ～-862m，平均厚度48.2m，倾角为 65～85°矿体形态为似层状、透镜状，厚度较大，构造简单，基本无夹岩矿石矿物成分主要为镜铁矿，次为磁铁矿、赤铁矿，脉石矿物主要成分石英，次为闪石、云母类铁矿石平均品位为TFe=34.08%，探明资源储量为2.76 亿吨矿石主要类型为沉积变质石英镜铁矿石，f = 7，稳固矿体顶板围岩主要为片岩、角闪岩，裂隙不发育，f = 3，稳固性较差，矿体底板围岩主要白云石大理岩，f=6-7 ，稳固矿体上覆第四系松散岩层覆盖，厚度约为33m ～130m 李楼铁矿床埋藏于当地侵蚀基准面及地下水位以下，主要含水层为第四系松散岩组、青白口系裂隙含水岩组、周集组风化带裂隙含水岩组和含矿带及矿体顶底板含水组。

分布厚度为 71-80m 第四系亚粘土，能起到一定隔水层作用，地表水与地下水水力联系较弱水文地质条件属中等偏复杂的矿床第四系隔水层不被破坏情况下，预计井下正常生产过程中，正常涌水量10635 m3/d ，最大涌水量17696 m3/d 张家夏楼铁矿为一层主矿体和零星矿体，主矿体走向呈NW 、 NNW ，赋存标高-180m～-600m，平均厚度25.36m倾角 30°左右矿体形态呈似层状、透镜状分布矿山矿物主要为磁铁矿、次赤褐铁矿平均品位为TFe=27.89%，探明资源储量为0.31 亿吨矿体顶底板围岩主要黑云角闪片麻岩，基本稳固 矿石主要类型为沉积变质石英磁铁矿矿石，基本稳固矿体上覆第四系松散岩层，厚度约为180～210m 埋藏于当地侵蚀基准面及地下水位以下，主要含水层为第四系流砂含水层、古风化带含水层分布厚度为43m第四系亚粘土， 能起到一定隔水层作用，地表水与地下水水力联系较弱水文地质条件属中等矿床第四系隔水层不被破坏情况下，预计井下正常生产过程中，正常涌水量1179 m3/d ，最大涌水量7779 m3/d 2 采矿方法的选择原则（ 1）地表村庄名宅、农田、池塘等需要保护不破坏，单个矿体长度约1km ～7km ，矿体埋藏较深，地质资源储量一般为几kt ～几亿 t ， 采矿区地表发生崩落带和移动带范围大，因此开采此类铁矿地表不允许塌陷。

2）矿体上部为破碎古风化带，节理裂隙发育，岩石破碎极不稳固，裂隙渗水漏水现象严重， 工程地质条件较差所选用的采矿方法应能保护矿体上部破碎风化带不破坏，不能破坏顶板稳固性以及防止破碎风化带裂隙水渗水补给，应宜预留10～20m厚水平保安矿柱3）作业要安全，回采凿岩爆破、出矿、运搬等作业尽量在巷道进行提高生产产能，需要无轨设备应用，实现规模化生产，要求采切工程与无轨设备运行相适应，也能相应降低矿山运行成本，提高经济效益 4）矿区地表比较平坦，尾矿堆放需要解决将尾矿砂充填井下采空区，保护地表不塌陷和沉降减少尾矿占用农田筑坝，破坏生态环境，建设成无废或少废绿色矿山 5）采矿工艺成熟安全可靠，资源回收率要高，采矿成本要低矿体厚度一般中厚以上矿体，矿石品位较低，为了获得盈利微利空间，一般采选规模比较大，一般200 万/a ～500万/a 6） 合理开采顺序， 对保护第四系松散岩土层不被破坏有利霍邱铁矿第四系厚度较大，矿体埋藏较深，传统开采顺序自上而下开采不适应，虽然采场准备时间较短，投资见效益快，但是容易破坏矿体上覆厚大第四系，可能出现淹井安全事故开采下一中段，需要预留保安顶柱或矿柱，资源回收率低。

自下而上开采顺序，对保护地表构筑物、第四系含水层有利，矿体开采不需预留顶柱，上下中段不留间柱上部中段的作业在下部中段充填体之上，接顶更容易保证，充填体的整体性更好，永久的稳定更好霍邱铁矿开采地表不允许塌陷和沉降，崩落法显然不适用霍邱铁矿矿体中厚以上矿体，例如，采用房柱法回采，须留点柱，资源回收率正常情况只有70%，顶板管理难度较大，采场确定合理的跨度难度较大，采矿区处理也有难度，采矿工艺较复杂例如，采用分层充填法，采矿工艺复杂，采矿生产能力较小霍邱铁矿厚度较厚，围岩比较稳固，开采优先选择采矿方法是分段空场嗣后充填法，具有安全高效， 机械化程度高， 采矿成本低等特点3 可供霍邱铁矿开采几种采矿方法简介根据开采技术条件以及水文地质条件，结合工程实际 李楼铁矿为急倾斜中厚矿体，采矿方法宜采用25m高分段凿岩空场采矿嗣后充填法张家夏楼铁矿为缓倾斜中厚矿体，较适宜下盘脉外分段空场法均能实现安全、高效、大规模化生产3.1 李楼铁矿采矿简介3.1.1 25m高分段凿岩空场采矿嗣后充填法, 图 1. 图 1 李楼铁矿 -425 中段典型采矿方案图1、-425 中段下盘运输巷；2、-400分段采区溜井；3、-400分段下盘运输巷；4、受矿巷； 5、切割井； 6、-375 分段凿岩巷； 7、-350 分段凿岩巷； 8、-325 分段凿岩巷； 9、-425 中段运输穿脉； 10、-400 分段出矿平巷；11、-400分段上盘运输巷；12、-425 中段上盘运输巷；13、-400 分段出矿平巷；14、-375分段下盘沿脉巷；15、-350 分段下盘沿脉巷；16、-325分段下盘沿脉巷； 17、采区回风井；18、充填井； 19、-300 分段回风巷3.1.2 采场布置与结构参数一个标准矿块长100m ，高 100m ，分 3 个矿房和 3 个矿柱。

矿房、矿柱分两步骤回采，一步采矿房，二步采矿柱采场与采场间不留间柱采场垂直矿体走向布置，矿房矿柱宽均为 20m ，采场长为矿体水平厚度，采场高度100m 分段高度为25m ，在采场高度内分3 个分段进行凿岩，即 -400m 分段为出矿水平，-375m、-350m、-325m 分段为凿岩水平，-300m 充填水平400m 分段下盘沿脉平巷、出矿平巷、出矿进路、受矿巷，断面尺寸均为4.2m×3.8m，下盘沿脉平巷布置距矿体20～25m处采用平底堑沟底部结构，出矿平巷与出矿进路的夹角为 45°，第一步骤矿房回采时，为采场为双边出矿，第二步骤矿柱回采时采场为单边出矿375m 分段下盘平巷、凿岩硐室、-350m 分段下盘平巷、凿岩硐室、-325m 分段下盘平巷、凿岩硐室、 -300m 分段下盘平巷、 充填巷等，断面尺寸均为4.2m×3.8m，下盘平巷布置距矿体 25 处左右3.1.3 回采工作 采用 25m 高分段向上垂直凿岩扇形深孔，采用simba1354 型液压移动凿岩台车进行凿岩，孔径76m，孔深高达31m孔网根据宽孔底距、小抵抗线的原则和爆破漏斗实验的结果孔网参数优化为排距1.6～1.8m，孔底距2.6～2.9m，边孔角40～50°，上下分段孔间距 0.5m。

采用炸药混装车和BQF-100 型装药器装药炸药为多孔粒状铵油炸药，非电微差雷管孔底起爆技术，孔底加起爆弹，增强爆破可靠稳定性，适度加大前排与后排微差时间分段爆破回采上分段超前下分段，形成下向梯形当头面二步骤回采矿柱不能同时在充填体两侧进行回采，隔一采一的原则崩矿步距为2～3 排，即 3.2～5.4m，必要时可为4～5 排每米炮孔崩矿量8～10t，采场每次崩矿量1800t，炸药单耗为0.45kg/t3.1.4 采矿工作采矿过程中使用主体设备配置安全高效的大型机械设备，掘进凿岩 Boomer281 型液压凿岩台车，出渣装岩机为ACY-3L 安全高效柴油铲运机，斗容3m3，配置 20tMT2010 井下卡车运渣分段爆破集中在-400m 水平平底堑沟装矿， 凿岩水平分段爆破进行少量松动出矿，-400m水平大量出矿采用LH514E 电动铲运机， 斗容 6m3， 运至采场溜井， 溜井安装双台板FZC4514振动放矿机放矿在100m 高空区对采场底部位置聚集残矿回收存在安全隐患，配置由ACY-3L遥控铲运机进行辅助出矿，保证作业人员安全，每个采场多回收残矿石9000t在-425m 水平由 20t 电机车牵引10m3底侧卸式矿车有轨运输至卸矿坑，在破碎硐室进行粗碎，采用 C-140 型颚式破碎机，通过皮带运输至矿仓，由主井箕斗提升至地表。

3.1.5 通风工作通风选用Ⅳ级级站机械通风方式，新鲜风流由Ⅰ级机站副井石门巷送至-425m 水平穿脉，由Ⅱ级机站为各分段供新鲜风流冲洗工作面，污风由Ⅲ级机站回风至-250m 水平回风巷，在南北风井配置Ⅳ级机站将污风抽出地表3.1.6 充填工艺采场充填采用全尾砂结构流胶结充填技术，有效降低运营成本低，充填体强度也能满足二步骤安全回采矿柱选厂的浓度10%全尾砂经泵加压输送至充填站立式沙仓进行自然沉降，阶梯排水，大约1h 后可以形成60%浓度尾砂方可进行压气造浆，全尾砂料浆供给搅拌机，散装水泥通过吹灰管卸入水泥仓，由水泥仓向搅拌机供水泥胶结剂搅拌机选用双卧轴搅拌机 +高速活化搅拌机两段连续搅拌，全尾砂和水泥胶结剂搅拌均匀制备成浓度为70～72%全尾砂充填料浆通过地表充填下料孔自流输送至井下-160m 水平，在充填钻孔下套管接 110mm 钢编管敷设至-300m 充填水平，换普通 110mm 塑料管至采空区采场矿石出完毕后对进路、各分层凿岩巷浇筑堵墙封堵，双层钢筋浇筑混凝土，厚600mm，挡墙位置需距采空区边界4m 以上，对充填挡墙预留口方便人对挡墙里侧素喷50m密封， 挡墙底部每上1m 布置2 个临时脱水管兼观察管，在采场内敷设２条适当直径的波纹脱水塑料管， 将水排出即可。

在采场顶部对采场进行多点下料充填，保证充填料充分接顶充填作业开始阶段，一次充填高度控制在1m 以内，保证充填挡墙的稳定，待充填体凝固后方可继续充填充填面超过充填挡墙最高点后，一次充填高度可为1.5～2m，但以充填体表面无积水为原则充填体顶部和底部强度要求相对较高，充填料按照不同部位可采用配比1:4、1:6、1:8，平均灰砂比1:5，强度达到2.15MP 以上，但充填体的强度需达到二步骤矿柱安全高效回采的要求，二步采采场充填可采用较低配比的尾砂胶结充填3.2 张家夏楼采矿方法简介3.2.1 下盘脉外分段空场嗣后充填标准采矿方法，图 2 图 2 张家夏楼铁矿分段空场嗣后充填标准采矿方法图1、凿岩巷； 2、出矿进路；3、分段沿脉； 4、矿石溜井；5、进风小井； 6、废石溜井；7、。