岳新强，郑宏观

（1．中南大学 资源与安全工程学院， 湖南 长沙 410083；2．新疆地矿局第六地质大队，新疆 哈密市 839000；3．伊犁利源实业有限责任公司， 新疆 新源县 835800）

1 矿山开采现状

铁木里克铁矿于2001年投产，其Fe1－1号矿体采用平硐＋斜井开拓方式进行过开采，采矿方法为房柱采矿法。在当时经济技术条件下，矿山没有进行正规的采矿单体设计，无序开采、采富弃贫现象严重，加之顶板围岩不稳固，地表以下有15～20m的黄土覆盖，大部分矿石因顶板垮落而积压在矿房内无法回收，致使Fe1－1矿体南段1800中段以上矿体很难采出，造成了极大的资源浪费。

目前Fe1－1矿体（南段）1800m标高以上布置了2个中段，分别为1800m中段和1820m中段，在1820m中段布置了5个矿房，1800m中段布置了4个矿房，矿块长50m，间柱宽10m，底柱5m，矿房在回采时留有2m左右的护顶矿。2010年1月26日，新疆地矿局第六地质大队提交了《新疆新源县铁木里克铁矿资源储量核实报告》，该报告共探求Fe1－1矿体探明储量107．2164万t，已动用资源储量71．6925万t，保有储量 35．5239万t，矿体品位TFe51．73%。对该Fe1－1矿体回采十分必要。

2 残矿回收采矿方案的选择

Fe1－1矿体前期为地下开采，开拓方式为平硐＋斜井开拓，1820m中段为平硐开采，1800m中段为盲斜井开采，采矿方法为房柱法。由于围岩稳固性较差，后期如采用井下回收矿柱，其安全风险较大，同时，因顶板垮落，多个矿房内积压了一定矿石也无法回收，回采率低。

若采用露天开采，最终开采标高为1800m，经露天开采境界圈定后，其境界剥离量为77．14万m3（折合208．278万t），采出矿量为9．13万 m3（折合38．34万t），境界剥采比为8．45m3／m3，已超出经济合理剥采比范围（经济合理剥采比为5～8 m3／m3），用该指标进行评估，则该矿不适合采用露天开采。但该矿有其特殊条件：

（1）黄土覆盖层较厚（15～20m），黄土的剥离工作不需要爆破，可以降低开采成本；

（2）残留的矿石为富矿，经济价值高，资源量达35．5239万t，在地下开采无法回收的情况下选择露天开采仍有利可图，而且安全可靠性大于地下开采；

（3）矿山前期已进行了露天开采的准备工作，如对井下部分采空区进行必要的崩落充填处理，对井下矿柱的具体位置进行测量工作，并投影在开采分层的平面图上等工作，为防止开采过程中采矿设备陷入采空区提供技术支撑。

对该矿而言，残矿露天开采具有可行性。2种开采方案技术经济指标对比见表1。从表1中可以看出，宜选用露天开采。

表1 残矿回收2种采矿方案技术经济指标

3 采空区分布及处理

铁木里克铁矿原地下开采为平硐＋斜井开拓，共设2个中段，中段高13m，矿体开采厚度4～6m，护顶厚3～4m；在1820m标高（一中段）布置了1条平硐，有5个采场，分别为101采场、102采场、103采场、104采场、105采场；在1807m标高布置了一斜井，有4个采场，编号为201采场、202采场、203采场和204采场。

采空区均在露天残采剥离前采用放顶的形式充填。具体方法是：先用长钎杆打超前眼，确定炮眼长度，梅花型布孔，孔间距为1m，排距0．5m，最小抵抗线0．5m，采用毫秒微差分段非电雷管起爆一次爆破放顶处理采空区，即将3～4m的护顶层爆破后，上覆松散体及上覆黄土层通过直径3～4m左右的漏斗直接充填采空区，在每一采场靠四角和采场中上部布置爆破放顶部位，局部未能充填的空间则在露天剥离时用挖掘机或推土机先充填，并用推土机进行碾压、夯实。采空区及回填情况如图1所示。

图1 采空区处理示意

4 露天开采方案

4．1 最终境界确定方法

利用勘探线剖面进行面积比（或线段比）优化境界，首先选择有代表性的勘探线剖面，通过不同的开采深度，采用合理的最终边坡角；进行露天采坑的圈定，在圈定范围内计算出需要剥离的岩石在横剖面图上的面积和需要采出的矿石在横剖面图上的面积，剥离的岩石面积除以矿石的面积即得境界剥采比。境界剥采比与经济合理的剥采比进行比较（境界剥采比小于经济合理剥采比），求得露天开采深度。

采用上述方法，确定的露天最终境界底标高为1800m。

4．2 露天开采境界最终边帮参数

露天采场最终边坡角选择是否合理，关系矿山生产安全以及矿山投资能否获得最大经济效益。根据岩层的层面角与边坡的关系、露天采场的形状及开采深度因素，同时参照类似矿山的实际资料，设计按不同地段选择了不同的最终边坡角，见表2。

表2 露天开采最终境界边坡角

根据设计选定的装备水平、矿岩稳定性，确定分层台阶高度为10m，最终边帮台阶为2个分台阶合并而成，高20m；工作台阶坡面角为75°；最终台阶坡面角为60°；安全平台宽度为4m；清扫平台宽度为4．5m；运输平台宽度为6．5m。

5 存在的问题及建议

由于该矿为残矿露天开采的矿山，原地下开采时留有采空区，虽然已对采空区进行了爆破充填处理，但在露天剥离至已充填的位置时，仍需要进行夯实再处理，因此，建议将来在实际采剥过程中应对采空区再次进行必要的处理。对实际采剥过程提出以下措施：

（1）在采剥推进方向由下盘向上盘推进，推进至采空区时，将覆盖层填充至采空区内；

（2）在装运过程中，装载运输设备尽量在原来留下的矿房间柱上方作业；

（3）当露天剥离至已经充填的采空区时，还需进行二次夯实处理，可采用推土机或挖掘机从采空区的边缘开始，由近至远进行碾压。

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