张炜（1） 孙孟军（2）
辽宁省辽阳市西钢集团灯塔矿业有限公司 辽宁省辽阳市 111315
摘要：本文以某铁矿216m水平端部倾斜矿体的回采方案为例，介绍了有底柱分段崩落法在金属矿床端部矿体回采的工程实践。通过与其它回采技术方案进行比较和实际出矿效果的定量评估，证明了有底柱分段崩落法是一种安全有效、适应性强的端部矿体回采方法。
关键词：有底柱分段崩落法；端部矿体；堑沟；电耙道
前言
某地下铁矿位于辽宁省东部山地，主体矿块采用无底柱分段崩落法回采，采场每60m划分为一个阶段，每阶段共划分为四个分段，每分段高12m。由于部分矿块端部突出部位限于主体采场采准工程空间结构的限制，无法继续利用无底柱分段崩落法进行回采。故根据端部矿体产状，利用有底柱分段崩落法，在脉内沿端部矿体走向布置相关采准工程对该部位端部矿体进行充分回收。
1. 矿体情况与端部矿体形态简介
1.1 矿体情况
该矿主采Ⅰ、Ⅱ号矿体，两矿体控制延长1300m，倾向南东或东，倾角40～25°，属缓倾斜矿体。矿体最大延深400m，呈似层状、大透镜状，厚度20m～100m，最厚可达144.32m。为沉积变质型“鞍山式”磁铁矿床。矿石TFe含量在20～40%之间，工业品位磁铁贫矿平均品位：TFe30.38%。
1.2 端部矿体形态
Ⅰ号矿体端部突出部位存在于216m水平至252m水平之间，整个端部矿体向东南方尖灭，端部矿体倾角23°～27°，端部矿体角度缓倾斜，适合将各水平端部矿体回收工程—有底柱电耙道和堑沟工程布置在该水平矿体正下方的矿体或围岩中对该段矿体进行最大限度的回收。
2.有底柱分段崩落回采工艺设计
2.1端部矿体有底柱分段崩落回采工程设计方案
216m和221m水平电耙道和216m水平主体采场相连接，故将两个有底柱工程放在同一平面内说明，它们和上方228m、240m水平矿体平面位置如图2—1所示：
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图2—1 216m水平端部有底柱分段回采工程布置与上方矿体平面形态
1—无底柱回采进路；2—采区切割巷；3—228m水平矿体平面边界；4—240m水平矿体平面边界；5—电耙道；6—漏斗；7—斗穿；8—侧上向开口硐室；9—侧下向开口硐室；10—矿石溜井；11—回风联络巷；
12—无底柱采区切割天井；13—电耙行人硐室；14—电耙操作硐室；15—有底柱工程（电耙道）；
从图2—1中可以看到，无底柱回采进路1沿矿体走向布置，切割巷道2与回采进路1成一定角度布置在回采进路1正前方。有底柱回采工程15布置在主体采场切割巷2东侧，由于端部矿体自上而下由东北向西南倾斜，1#、2#电耙道及堑沟工程前后相接布置在矿体下盘脉外，为了适应矿体形态变化，将两条耙道堑沟工程互成角度串联布置。为减小废石混入率及方便排水，设计时将底板标高抬升5m上下,底板标高设计为221.64m～221.95m。此时1#、2#两条电耙道和堑沟工程仍布置在矿体之外。工人可通过电耙行人硐室13内的梯子从216m水平主体采场进入221m水平有底柱采场进行装药、放矿和出矿作业。
3#、4#两条电耙道和堑沟工程均布置在216m水平矿体之内，位于1#、2#两条有底柱工程的斜下方，以回收221m水平有底柱采场以下需要回收的矿体。为方便排水，从4#电耙道最东侧到3#电耙道最西侧两条有底柱工程底板标高逐渐降低，高程变化为217.126m～216.831m。此时3#、4#两条有底柱工程布置在矿体之内。为适应矿体形态变化，3#、4#两条有底柱工程以一定角度前后串联布置在216m水平，工人可通过溜井后方的操作硐室直接进入216m水平有底柱采场。
在图2—2中，在耙道漏斗9上方分别布设堑沟工程，用以进行中深孔凿岩施工和受矿工作。每条电耙道分别对应两条堑沟，两条对应的堑沟工程底板高程随矿体型态不同而不同。在同一条有底柱工程两条堑沟之间矿体最肥大部位布设切割巷道，切割巷长度需大于电耙道宽度，以开辟足够的补偿空间回收上方矿体。并在切割巷道与两条堑沟交界处布设切割天井，切割天井通常布设在高程较高的一侧堑沟内，由于本端部矿体矿体产状为由东北向西南倾斜，每个有底柱工程北侧堑沟高于南侧堑沟，切割天井全部布置在各有底柱工程北侧堑沟。
由于3#、4#有底柱工程南侧堑沟两端距离较近，且高差很小，故将两条堑沟打通连接。
为保证电耙运转效率，每条耙道长度均未超过50m；各耙道西侧布置矿石溜井10，矿石溜井10的放矿口设在204m水平，放出的矿石在204m水平装车运出，放矿漏斗口及矿岩运输巷道平面位置见图2—3。
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图2—3 204m水平溜井放矿口平面位置
1—204m水平回采进路；2—切割巷；3—204m水平电耙道；4—回风联巷；5—1号切割井；6—216m水平有底柱采场溜井放矿口；7—221m水平有底柱采场溜井放矿口；8—228m水平有底柱采场溜井放矿口；9—240m水平有底柱采场溜井放矿口；10—矿石运输巷道；
2.2出矿方法与回采顺序
采准工程施工结束后首先在堑沟内打上向扇形中深孔，边孔角65°，并在切割巷内打上向中深孔。回采时首先爆破切割巷内的中深孔，拉槽开辟自由空间。然后以切割巷为自由空间同时向两侧爆破各层中深孔，爆破步距1.5米。在图2—1中，爆破后产生的松散矿石进入堑沟，顺漏斗6经斗穿7流入电耙道5，由置于矿石溜井10左侧的电耙操作硐室14内的电耙耙入矿石溜井10，在溜井口由铲运机铲出出矿。
由于216m水平和221m水平有底柱采场与216m水平分段无底柱主采场贯通，故可在上部228m水平有底柱采场回采结束后同时进行回采。回采顺序为后退式，即从东侧2#、4#有底柱工程向西侧1#、3#有底柱工程方向回采直至结束。
216m、221m以上228m、240m水平有底柱采场溜井放矿口全部设在204m水平，出矿时在204m水平就近装入运矿卡车，通过采场外斜坡道运往地表粗选破碎站。
在出矿过程中，由于切割巷距离电耙和放矿溜井较近，随着放矿工作的进行近处漏斗内的岩石也会源源不断地顺漏斗流入电耙道混入后放出的矿石中，造成二次贫化。为避免这一问题，施工过程中采用了封斗设计。即将四根锚杆左右对称打入底柱内，阻止先放出矿石漏斗内的大块废石进入电耙道。
2.3通风与排水
在进路中放置一台局部扇风机，将新鲜风流从进路吹入216m水平和221m水平电耙道入口，新鲜风流贯通整个电耙道，清洗两水平电耙道及上方的堑沟工作面。在221m水平、216m水平、228m水平和240m水平东侧末端各水平之间掘一条倾斜回风联巷，连接两水平电耙道末端，污风从下部水平电耙道末端侧上向开口硐室8进入回风联巷，经侧下开口硐室进入上部水平电耙道末端，并以相同的顺序进入更上一水平已回采完毕的电耙道内，污风在该水平电耙道内向邻近采空区自然扩散消失。
为避免电耙道内积水，将整个有底柱工程由东向西倾斜布置，以便电耙道和堑沟内积水顺地势自然流出至主体无底柱采场。
3.出矿效果
本端部矿体磁铁矿工业储量28923吨，地质品位32%。回采结束，采出矿石18221吨，出矿品位23%。根据直接法计算公式[1]，贫化率、矿石回采率和分别为：
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HK—矿石回采率；P—矿石贫化率； CC—采出矿石的品位； C—工业储量矿石品位；
QS—开采过程中损失的工业储量；Q—矿体工业储量；
从上述数据可以看出，有底柱方法回采的矿石损失贫化非常大，由于1#、2#有底柱工程布置在矿脉下盘外侧，故出矿时贫化较大；3#、4#有底柱工程布置在矿体内部，对回采率有较大的影响。但两项技术指标基本上没有过多偏离行业平均水平，可视为对端部矿体成功回采。
4. 结语
经实际应用证明，有底柱分段崩落法是一种成熟可靠的非煤金属矿回采方法。该方法适应性强，使用十分灵活；掘进、凿岩与爆破所采用的相关设备全部为国产，使用与维修都十分便利；且能够在电耙道中形成贯通风流，人员作业条件良好[2]。利用有底柱工程回收端部矿体，虽然回采率较低，贫化率较大，矿石损失较多[3]，但很好地适应了矿体形态，保证了矿石资源的最大限度回收和生产的安全进行。
参考文献
[1]侯德义，李志德，杨言辰．矿山地质学[M]．北京：地质出版社，1998．
[2]王青，任凤玉．采矿学[M]．北京：冶金工业出版社，2011．
[3]于润仓．采矿工程师手册（下）[M]．北京：冶金工业出版社，2009．