放顶房柱法试采方案说明5-16

长阳新首钢矿业有限公司火烧坪铁矿
11021工作面放顶房柱法试采
方案说明
编制单位：浙江中矿驻长阳项目部
编制时间：2015年5月16日
11021工作面放顶房柱法试采方案会审表
放顶房柱法试采方案说明
由鞍钢集团矿业设计院编写的《湖北宜昌长阳火烧坪铁矿试验矿区50万t/a方案设计说明书》中关于采矿方法的章节提出：比较适合的采矿方法主要为壁式崩落法和全面房柱采矿方法，考虑矿山的开采技术条件比较复杂，部分区域的工程地质条件控制程度有限，为稳妥起见，设计建议矿山在生产初期可将上述采矿方法进行小规模的试验，经过试验后根据不同顶板条件确定采用适宜的采矿方法。

我项目部管理、技术人员经过反复讨论认为：全面房柱采矿方法回收率偏低，现场的地质条件完全可以用放顶房柱法取代全面房柱法进行试采，现将其相关内容介绍如下:
1.矿体围岩适合放顶房柱法分析
本区钻孔资料及实际揭露资料显示：矿体的顶板为泥质灰岩、石灰质页岩和薄层石灰岩等沉积岩，体重在2.66-2.91t/m³之间，平均2.78 t/m³。

硬度系数f=2-4，比矿石软。

房柱采矿方法适用于矿岩中等稳固以上，如果顶板不太稳固，需要杆柱加固，或把矿块沿走向、沿倾向划分为段，使矿块内形成许多区间进行开采。

矿块（或区间）内的各项回采作业均在暴露的顶板下进行。

视采场顶板的稳固程度、矿石品位、顶板弱面的分布等确定采场内是否留设矿柱、矿柱布臵及代用形式。

11021工作面1#切眼上段设计3米宽，2013年7月从+1828回风平巷开口，布臵在矿层中，沿矿层倾向由上向下掘进，
掘进10米后又沿矿层走向施工10米（2.6米宽），接着又向下施工10米后发现顶板开始逐渐出现离层现象，后采取了托钩配合π型钢梁支护。

在采取支护前钢梁之前为裸巷暴露时间长达15天以上，期间未发生片帮冒顶。

11021工作面回风平巷掘进宽度2.6米、沿矿体掘进，巷道顶板为矿体顶板，2013年8月掘进期间由于施工材料、天气、供电等原因，在裸巷掘进96米、时长20天才进行素喷砼支护，期间未发生片帮冒顶。

放顶房柱法是房柱法其中一种，根据现场顶板情况灵活留设矿柱、提高矿石回采率的一种采矿方法。

打磨场铁矿与考察的湖北省宜昌市夷陵区樟村坪镇柳树沟磷矿、桃坪河磷矿地质条件大部分相仿，这两个矿均采用房柱法开采，通过对打磨场铁矿现场施工经历、放顶房柱法的适应条件及考察磷矿采矿工艺的分析认为，11021采面顶板条件、水文条件、矿体稳定性等方面因素适合采取放顶房柱法进行试验。

2.巷道布臵情况
11021工作面2#-3#切眼之间的试验块段巷道布臵如图1所示，将11021工作面2#-3#切眼之间的试验块段划分为3个切割区域、1个运输平巷保护区域，在原有巷道布臵的基础上增加1#、2#、3#沿脉切割平巷。

3.设备布臵情况
11021工作面放顶房柱法设备布臵图如图2所示，在3#切眼安装一台63型耐磨刮板运输机，在1#、2#、3#切割平巷各布臵一台ZWY-60/30L型小型履带挖掘式装载机（以下简称扒渣机）、一台矿用三轮运输车。

爆落的矿石由扒渣机装入无轨运输车中，运输至刮板运输机处卸矿，然后通过刮板运输机浇至11021运输平巷的侧翻U型矿车中，由运输平巷3吨柴油机车牵引侧翻U型矿车运输至1800溜井上口卸矿。

4.回采工艺流程
11021工作面放顶房柱法回采工艺图如图3所示，从3#切眼开口沿矿脉走向施工1#切割平巷与2#切眼贯通，在1#切割平巷设计位臵沿矿层走向暂按3m宽预留矿柱A1、A2、A3、A4；向上开口采用钻爆法暂按施工3m宽矿房B1、B2、B3；然后甲组开始回收矿柱A1的同时乙组开始施工矿房B4；甲组开始回收矿柱A2的同时乙组开始施工矿房B5，依次类推进行回采。

A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4沿倾向斜长均为17m。

2#、3#切割平巷采矿方法与1#切割平巷类同，3#切割平巷矿柱A1超前2#切割平巷C1矿柱12m，2#切割平巷C1矿柱超前1#切割平巷E1矿柱12m。

5.通风系统
5.1掘进期间局部通风
掘进期间局部通风示意图如图4所示，新鲜风流从11021运
输平巷经11kw局扇分别向1#、2#、3#切割平巷供给，乏风流从3#切眼至11021回风平巷，经2#联络巷至+1828回风平巷，由西北风井排至地面。

5.2回采期间通风系统
回采期间通风系统如图5所示，新鲜风流从11021运输平巷、3#切眼分别向1#、2#、3#切割平巷供给，乏风流通过矿房及冒落区域至11021回风平巷，经2#联络巷至+1828回风平巷，由西北风井排至地面。

6.矿石产量预期
2#-3#切眼之间3个切割平巷可以同时布臵6个出矿点，每个出矿点每天至少可以完成2个掘进循环，每个掘进循环进度按照2.2m计算，每天可以完成2.2*2*6*3*2*3.5*0.9=526.6吨。

若实验成功，增加一个采矿区域，就可以形成日产1000吨的生产规模。

7.矿石回收率
根据采场的围岩情况，一般情况下可以把矿房、矿柱全部回收。

遇到有顶板岩石破碎情况，可根据现场实际情况灵活留设矿柱。

按照平均19.4*18=349.2㎡留设18㎡矿柱计算，矿石回收率预计为（349.2-18）/349.2=94.84%。

8.采矿方法主要优缺点
8.1优点
①采用扒渣机、无轨运输车、刮板运输机等设备，机械化程度高，节省劳动力，运输能力大，效率高。

尤其是扒渣机操作人员位于加强防护的空间内，安全性提高；扒渣机可以实现耙斗和破碎锤之间的快速转换，破碎大块矿石；扒渣机有长达2米的机械臂，可以安全、快速地将活矸危岩处理干净。

②一般情况下不需要采用金属摩擦柱进行支柱支护，改为矿柱支护工艺相对简单，节省了支护的材料和人工成本。

③待+1772区段回采时回收+1800区段的6m宽护巷矿柱，不再进行沿空留巷（3800元/米），节约成本。

④可以多个施工点同时作业，正规循环率高，可以提高产量。

⑤矿房回采期间的矿石全部可以回收，矿柱回收时爆落在采空区的矿石少，回收率高。

8.2缺点
①前期掘进巷道工程量大，容易出现接替脱节。

②通风效果相对较弱，尤其是矿房长度超过自然通风限度后最为明显。

③回收矿柱时顶板的暴露长度大于6m，当顶板破碎时存在一定安全隐患。

④相邻切割区域矿房之间联系紧密，要求有较高的管理水平。

⑤掘进切割平巷时可能会造成矿石贫化。

9.生产中可能出现的问题及对策
①如果确定采用放顶房柱法作为矿区现阶段的采矿方法,在以后的生产中就提前在+1800东翼和+1772东西两翼准备该采矿方法所需要施工的巷道，避免脱接，保证采面接替。

②在13米长的矿房掘进超过自然通风长度后而未与上区段的回风巷贯通时，存在独头巷道现象，现场可以采用5.5KW局扇将有害气体吹散。

③回收矿柱前，先施工矿柱爆破需要的全部炮眼，回收工作由上而下进行逐步剥离，根据以往巷道掘进的顶板垮落参数，短时间顶板不容易垮落，而且利用扒渣机长臂耙矿，人员不进入悬顶区域，安全方面是有保证的。

如果出现顶板破碎的情况，可以灵活留设矿柱保证安全。

④相邻切割区域矿房之间联系紧密，三个切割区域分别设专人现场跟班作业，及时将现场的情况汇报给生产指挥部，指挥部根据各个切割区域的情况统一协调指挥，消除相互影响及安全。

⑤切割平巷掘进期间分次爆破、采取分装的方法将掘进期间矿石的贫化降低到最低限度。

分装矸石的矿车通过盲斜井绞车运输至+1716运输大巷，电机车牵引至地面卸渣场处理。

⑥如果回收矿柱前，矿柱与老塘冒落区之间悬顶面积超过40㎡时，采取强制放顶措施。

⑦同时采取两种采矿方法的试验，势必增加采掘工作面数量，预计增加凿岩机6台，利用西北风井变压器供电、由施工方在西
北风井底原风机硐室内新安装一台20m³压风机可以满足生产需要的压风供给能力。

⑧由于3条切割平巷、3#切眼是矿石运输的主要通道，使用时间至少3个月，采用素喷砼支护，生产过程中派人每天进行巡查，及时处理活矸危岩，必要时进行锚网支护。

10.避灾路线
10.1避水路线：
1#、2#、3#切割平巷各工作面→本区段切割平巷矿房→上区段切割平巷及其矿房→11021回风平巷→2#联络巷→+1828回风平巷→西北风井排→地面。

10.2避火路线：
1#、2#、3#切割平巷各工作面→本区段切割平巷→3#切眼→11021运输平巷→盲斜井→+1716运输大巷→主平硐→地面。

10.3安全出口
1#、2#切割平巷之间必须保证至少有一个矿房与上区段切割平巷畅通，3#切割平巷必须保证至少有一个矿房与11021回风平巷畅通。

11.成本分析
房柱法相对于壁式崩落法来说，准备巷道增加300米，但是在回采过程中效率相对较高，成本相对偏低。

不完全成本为44.88元/吨，详细情况见放顶房柱法费用分析表。

放顶房柱法费用分析表
12．试验工期及试验期间矿石产量保证措施
根据目前11021工作面现场的实际情况，首先掘进3#切眼与11021回风平巷贯通需要10天（5月16日-25日），掘进1#、2#、3#切割平巷、安装及调试刮板运输机、耙装机、无轨运输车等设备具备采矿条件需要30天（5月26日-6月25日）。

试验放顶房柱法采矿期为30天（6月26日-7月25日），试验期间产量预计为每天500吨，详见附表1-浙江中矿2015年重点工程计划进度图。

放顶房柱法准备及试验期间，组织擅长壁式崩落法的施工人员在11021工作面1#切眼进行试采，初步预计人员在5月20日到达施工现场，5月25日开始回采，5月回采1000吨，6月计划回采16000吨。

全矿生产矿石预计5月份2000吨（含掘进矿量），6月份23400吨，7月份33000吨，8月份30000吨。

详见附表2-浙江中矿2015年5-12月产量计划表。

6月下旬1#切眼长壁式崩落法和3#切眼放顶房柱法可形成日产1000吨生产规模。

7月20日，放顶房柱法试验一个月，长壁崩落法试验两个月，哪种采矿方法更能适应打磨场矿区的实际情况一目了然，届时选择两种采矿方法之一作为矿区现阶段的采矿方法。

13.风险评估
如果顶板条件、涌水、矿层厚度、地质条件等因素与预期差别不大的情况下，放顶房柱采矿法的安全保证、经济效益应该是
可行的；假如由于其他因素导致实验效果不理想，掘进的沿脉巷道除了增加采矿成本外，对采取其它回采方法基本没有影响。

购臵的耙装机、无轨运输车可以用于巷道掘进、刮板运输机取代电耙在切眼中使用，不会造成设备损失。

浙江中矿驻长阳项目部
2015年5月16日。