机械化盘区下向进路胶结充填采矿法.docx

机械化盘区下向进路胶结充填采矿法
在谷家台铁矿的应用与优化
1王立勋,2滕济禹，3马元磊
莱芜钢铁集团莱芜矿业有限公司山东莱芜
摘要：谷家台铁矿最近几年铁矿石产量不断提高，是莱矿人和谷家台人不断学习先进矿山的先进生产经验加上自身的不断创新总结出的带有自身特色的生产模式。谷家台铁矿机械化盘区下向进路胶结充填采矿法自试验到全面应用与优化体现了莱矿人和谷家台人用于创新的精神，本文将为大家展示谷家台铁矿今年来采矿技术的发展供广大采矿人了解借鉴并为我们提出更好的建议。
关键词：复杂的水文地质采矿方法机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法应用与优化

谷家台铁矿矿体赋存于莱芜矿山弧形背斜构造的南端，矿区地面为平原，是一大型的矽卡岩型铁矿床。已经探明矿石工业储量五千多万吨，加上深部远景储量达到八千多万吨。矿区地质、水文条件比较复杂，矿体形态多变，倾角变化在15°～55°之间，厚度一般为5～30m，最薄0.5m，最厚达93m，矿体埋藏东部浅西部深，变化在50～565m之间，矿区上部有嘶马河、方下河流过。第四系表土厚6～14m，第三系红砂岩厚15～400m不等。矿体直接顶板为大理岩，底板为矽卡岩和蚀变闪长岩。开采条件可以概括为：一是矿体顶底板围岩不稳固，顶板大理岩溶洞、裂隙发育，泥质充填、富水，矿体底板闪长岩经成矿作用后形成的蚀变闪长岩或矽卡岩松软破碎，也不稳固；二是水文地质条件复杂，水压和水量是华北地区少见的，对铁矿石的开采构成巨大威胁，因此地下水防治一直是公司技术工作的重点和难点；三是随着开采深度的增加，地压也在递增。为此先后采用过：上向水平分层点柱式充填采矿法、长锚索预控顶上向分段充填采矿法、机械化盘区下向进路胶结充填采矿法。
1机械化盘区下向进路胶结充填采矿法进路形式的确定
1.1机械化盘区下向进路胶结充填采矿法是2012年2月份在谷家台西采区-50～-100m25～27线开始试验的新型采矿方法，初始为借鉴甘肃金川铁矿六棱体进路模式，矿房尺寸为顶底板宽5m、高6m、中间最宽处即腰部对角线宽8m，断面39m2，采用阿特拉斯BM281凿岩台车钻孔，2号岩石乳化炸药爆破落矿。开采至第3个分层矿房时总结发现：1）在谷家台矿体普遍倾角较缓和平均厚度较薄的情况下，毎分层平均完整六棱体进路较少，试验盘区矿体水平厚度35m情况下完整进路为2条，造成上下盘进路开采时矿石损失率和贫化率较大，不满足公司对谷家台铁矿矿石损失和贫化指标；２）转层时总体采准工程量较大，每下降3m的高度就要设一条转层斜坡道和出矿平巷，而一个转层水平矿量有限，千吨采准比为3.92m/kt，相对较大，同时采准工程量大对围岩破坏性也大，不利于地压控制；3）谷家台矿体内由于治水和长锚索预控顶上向分段充填采矿法采准工程较多，影响了正常采矿顺序，采充循环周期比预期延长；4）六棱体断面对凿岩工凿岩水平要求较高，凿岩效率降低，两帮时常出现超欠挖现象，进而影响下一层矿房断面和采充循环周期。

图1：-50m～-65m六棱体进路矿房设计26线剖面图
1.2经公司和谷家台铁矿技术人员讨论并领导审核后决定，对进路采矿方法进行优化，进路断面改变为5x5m的矩形进路，并在东采区的-16m水平19～24线和西采区的-100m水平29～31线两个地点做为首采层进行试验，经3个月的试验后总结发现：1）矩形进路矿房布置方式灵活，东采区的-16m水平19～24线盘区矿体厚度和倾角变化较大，最厚处25～30m，薄处2～4m，倾角28°～42°，薄处1条沿脉进路可以全部采出矿石，厚处根据矿体边界的变化灵活布置穿沿脉进路；2）在沿脉上、下盘进路采矿时可以在顶板可控安全宽度内自由控制进路岩石侧的断面形状，最大限度的降低了矿石损失率和品化率；3）采准工程量降低，千吨采准比为2.46m/kt，利于地压控制；4）产量稳定，较六棱体矿房未降还略有提升。

图1：-16m水平19～23线矩形进路矿房布置平面图
结论：六棱体进路矿房不适用于谷家台铁矿的矿体条件和生产条件，矩形进路矿房做为机械化盘区下向进路胶结充填采矿法的标准矿房在谷家台各生产盘区全面展开。
2谷家台铁矿机械化盘区下向矩形进路胶结充填采矿法标准工序
2.1采场布置
以地质钻孔揭露的矿岩稳定性，确定采准工程布置在矿体上盘或者下盘。沿矿体走向每100m设一条溜井，采切工程包括分段平巷、转层斜坡道、出矿平巷、溜井、充填回风井、泄水天井。
将矿体划分为盘区，以盘区为回采单元组织生产。中段高度50m，沿矿体走向每100～200m划分为一个盘区，分层高度5m,进路长度50～75m，矿房按以下3个原则进行布置：1）矿体厚度30m内且矿体内原有采准巷道较少的情况下沿矿体走向布置矿房，上下两分层矿房中线相错半个矿房的距离；2）矿体厚度30m以上时上下两层矿房采用穿沿脉交错布置；3）分段水平矿体