弓长岭井下矿中央区延深采矿方法的选择

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1  概述

    鞍钢集团矿业公司弓长岭井下矿具有70多年的开采历史，为鞍钢的钢铁生产和我国钢铁工业的发展作出了巨大贡献。

多年来该矿一直以电耙出矿的留矿法为主，但因该采矿法底部结构复杂、矿房和矿柱二步回采采准工作量大、矿块回采周期长等，无法实现凿岩、出矿设备的大型、高效和液压化。尽管部分矿段采用无底柱分段崩落法，也因其矿块结构参数不合理、采矿设备选型偏低，导致效率不高。井下矿多年产量徘徊不前的根本原因：1)提升能力不足；2)采矿工艺落后、采矿设备水平偏低。因此，改进井下矿中央区的采矿工艺、提高装备水平是一场重大的技术变革。

2采矿方法选择的原则

    井下矿中央区分为深井和下含铁带采区。深井采区主要开采Fe4、Fe5、Fe6层矿，开采标高-280m水平；下含铁带采区主要开采Fe1、Fe2、Fe3层矿，开采标高140m水平。矿体厚1～40m，平均厚6～19．8m，倾角700～800，矿岩均较稳固。

根据矿体赋存条件和多年的生产经验，中央区延深采矿法选择应考虑以下原则：1)井下铁矿地表允许崩落，不搞充填；2)选择的采矿法必须与矿体赋存、开采技术条件相适应；3)矿块采准、回采工艺要简单，采矿强度要高，生产能力大，以确保矿山规模的实现；4)作业安全，工作条件良好；5)采准工程量要少，矿石损失、贫化率要低，以最大限度回收矿石资源；6)适应采矿设备的大型化、机械化、液压化。

3采矿方法选择及结构参数优化

    为确保井下矿中央区延深开采350万t/a规模的实现，该矿先后组织工程技术人员到梅山铁矿(无底柱分段崩落法)、安庆铜矿(VCR采矿法)、冬瓜山铜矿(VCR采矿法)等矿山进行大量调查研究。

    根据矿体赋存情况和开采技术条件，提出了适合该矿开采技术条件的采矿方法为无底柱分段崩落法、VCR法、分段空场法。

    分段空场法回采工作分两步进行，先采矿房、后采矿柱，工序复杂，矿柱矿量占阶段矿量30％～40％，而矿柱的回收率只有50％～60％，矿石损失率大，这对品位较高的井下矿不适用。

为此，选取无底柱分段崩落法和VCR采矿法进行全面比较和分析。

3．1  无底柱分段崩落法

    ——矿块结构参数的优化。矿块沿走向布置，其长度按铲运机合理运距确定，并参照梅山铁矿经验，确定矿块长120m，段高120m。

    ——分段高度。在满足凿岩设备要求的条件下，加大段高、提高分段高度。可以达到提高崩矿量、充分发挥大型出矿设备效率的目的。

    瑞典基律纳铁矿的实践经验证明，当分段高度在10～25m之间，进路间距可大于分段高度。国内梅山、镜铁山和杏山铁矿的分段高度均为15m，且该区中央区开采矿体倾角较陡、厚度适中，也可以选用国内大中型坑内矿使用效果好的Simba—H1354回采凿岩台车，因此设计确定分段高度15m。

    ——进路间距。根据开采的4#、6#和1#、2#矿体的平均厚度10～20m，参照杏山和镜铁山矿15m、程潮铁矿14m、小官庄铁矿12m进路间距的实际情况，根据矿体厚度不同，该矿设计选取的进路间距10～20m。

    ——进路布置。进路布置分沿走向和垂直走向布置两个方案。经过对开采矿体厚度的分析，为形成放矿椭球体，对矿体厚度>20m的进路垂直走向布置，<20m的沿走向布置。

无底柱分段崩落法示意图见图1。

3．2 VCR采矿方法

    VCR采矿法全称为垂直深孔球形药包后退式采矿法，是阶段矿房法演变而来的，采用大孔径潜孔钻机打下向垂直深孔，孔径150～165mm，水平分层爆破，爆破一次后放出一部分矿石，最后大量放矿。因此它具有留矿法、水平分层崩落采矿法、阶段矿房法的综合特点。

    ——VCR采矿法的矿块结构参数选择。根据井下铁矿中央区深部延深开采的上、下含铁带的矿体、围岩稳固情况，经岩石力学稳定性计算，确定阶段高60m。

    矿块具体的结构参数为：矿体厚<20m时，矿块沿走向布置，长50m，间柱12m，底柱高12m；矿体平均厚>20m时，矿房垂直走向布置，矿块长为矿体厚度，宽18m，间柱宽12m，底柱高12m。先采矿房，后用水平扇形炮孔回采顶柱，用垂直深孔回采间柱。

    ——VCR采矿法的特征。目前收集到的采用VCR采矿法的矿山都是有色和贵重金属矿山，且采用VCR采矿法的矿山都进行充填。

VCR采矿法示意图见图2。

3．3  无底柱分段崩落法和VCR采矿法技术经济指标比较

    两种采矿方法的技术经济指标比较见表1。

    生产实践表明，无底柱分段崩落法与VCR法相比，具有以下优点：1)安全性好，人员在巷道内作业较安全；2)回采工艺简单，一步回采。深井采区年产250万t矿石时，无底柱分段崩落法比VCR采矿法少掘凿5449m采准巷道；3)适应矿体厚度变化性强，围岩稳定与否均可；4)回收率比VCR采矿法高。中央区采用VCR采矿法，按350万 t/a计算，每年损失矿量85万t；5)采矿过程完全实现采矿设备机械化、液压化、大型化；6)VCR采矿法由于中段高只有60m，较无底柱分段崩落法多增加阶段运输水平，加剧矿山开拓滞后的局面。4结语

    弓长岭井下矿中央区延深开采，通过对分段空场法、无底柱分段崩落法和VCR采矿法进行比较和分析，若实现产量由目前130万t/a过渡到350万t/a，选择采用成熟、可行的无底柱分段崩落采矿法是合理的。