西石门铁矿深部开拓系统保安矿柱的安全技术评价

张建威（五矿邯邢矿业有限公司西石门铁矿,河北 邯郸 056303）

西石门铁矿深部开拓系统保安矿柱的安全技术评价

张建威
（五矿邯邢矿业有限公司西石门铁矿,河北 邯郸 056303）

西石门铁矿开采进入中后期，40m以上的可采矿量急剧减少，采掘逐步向深部分层转移，深部开拓系统工程主要邻近南区的采场，为保证深部开拓系统工程的安全永久性，南区深部各分层在回采过程中必须确保不能破坏保安矿柱。本次研究主要针对0平以上，南区深部开拓主井、进风井、电梯井和80环形单轨巷等系统工程，依据各分层采场现状及地质资料综合分析，科学论证该系统保安矿柱的安全性。

铁矿；深部开拓系统；保安矿柱；安全技术

1　首先简要介绍南区深部开拓工程

南区深部开拓设计开采范围为24线以南40m～-120m之间的矿体，该范围内扣除空区预计破坏量和保安矿柱量，实际可采矿量707.46万吨，矿体TFe平均品位40.80%，本区位于“祁、吕、贺兰”山字形构造东翼边缘弧的东侧，太行山隆起与华北沉降带两个不同构造单元的过渡地带。矿区地层简单。地表及沟谷中出露有第四系黄土层（Q）及中奥陶统灰岩，该矿床成因类型属接触交代矽卡岩型磁铁矿床，矿床主要赋存在闪长岩与灰岩接触带处，由于岩体的隆起，矿体沿走向和倾向均有不同程度的起伏，矿体呈波浪状产出，薄厚差异较大，矿石中金属矿物主要为磁铁矿，其次为赤铁矿﹑黄铁矿。

西石门铁矿深部设计采用盲竖井和盲斜井联合开拓。

盲竖井具体位置：为箕斗井，作为主井。井筒净直径4.0m，井口坐标为：X6883.092，Y5039.235，井口标高：80m，井底标高：-175m，井深255m。

天轮硐室在120m水平，卸矿水平在95m水平。负担年提升50万t矿石的任务。

进风井，井筒净直径2.6m。井口标高：40m，井底标高：-120m，井深160m。

各中段设电梯井，电梯井分两段共设两条。

在主井附近布置一条矿石溜井，净直径3.0m，各水平的矿石通过矿石溜井，卸至下部矿仓（净直径3.5m），再通过-140m水平的皮带装入主井箕斗，提至95m水平卸入矿仓，再装入80m水平的4m3侧卸矿车,由14t电机车牵引到80m水平的主井卸矿硐室，卸入主溜井。

西石门铁矿主要系统工程都在中央区管线矿柱北侧，只要把中央区管线矿柱边界线设为回采最终边界移动界限，南区深部开拓系统主井、主溜井等系统工程就是安全的。由于40、0m中段有多个分层，故每个分层的保安矿柱界限都是不一致的，如果单以深部开拓设计26#勘探线以北为保安矿柱界限，缺乏科学逻辑性，因保安矿柱是以自下向上，呈梯形状的，因此必须科学的设计保安矿柱界限。

2　保安矿柱的确定

所谓保安矿柱是指在主要开拓巷道的周围和其它建筑物之下，在服务年限内不予开采的矿石，也就是保护主要开拓巷道和地表建筑物范围内的矿体。留保安矿柱可以在岩石移动带形成一个不发生移动的安全保护带，使位于其内的构筑物不受岩石移动的影响。按留设的用途，又分井筒保安矿柱、境界矿柱，防水矿柱、断层破碎带矿柱等。

为使深部开拓系统工程、构筑物不遭损害，故工程和构筑物应布置在矿体开采后的最终移动境界之外，其边缘与地表移动境界线之间应留一条保护带（保安矿柱）。保安矿柱的宽度应根据地表保护物的保护等级而定。我国规定：I级保护的保护带宽度为20m;II级保护为15m;III级保护为10m。由于地质勘探所圈定的矿体位置和矿体形状与实际开采后的情况可能有误差，因此用类比法选取的移动角圈定地表移动范围时，应考虑5度左右的误差值。非煤矿山保安矿柱在可采储量中占相当大的比重，据资料综合分析全国有30%的矿山保安矿柱占矿柱总量的43．9～47%。但存在问题是，随着地下矿产资源的逐渐萎缩，保安矿柱回收的相关问题亟待解决。

当矿石被采出后，形成采空区，这时原岩体的应力平衡状态受破坏，随后便有采空区上部及周围地压活动的出现（有时在采空区形成后一个相当长的时间，才出现地压活动），岩体逐渐变形、移动直到陷落。采空区上部地表发生崩落和移动的范围，分别叫崩落带和移动带。采空区边界和地表崩落带和移动带边界线的连线和水平面之间的夹角分别叫做崩落角和移动角。如下图所示：

移动带的圈定，是根据若干个垂直于矿柱走向的勘探线剖面图和沿走向的地质剖面图，从矿体开采的最低一个水平起（当矿体不规则时，从矿体上、下盘的突出部位起），按各分层岩石的移动角，分别做直线与工程构筑物的保护界限相交，然后将各分层的端部各交点逐一连线，在平面图上形成一条线（或闭合圈），便称之为保安矿柱（或保护界限）。

保安矿柱具体计算方法如下所示：

80中段保护距离：a80+L=（120-80）/tg6 0o+20=40/1.732+20=23.09+20=43.09单位为m；

40中段保护距离：a40+a80+L=（80-40）/tg60o+a80+20=66.18单位为m；

0中段保护距离：a0+a40+a80+L=（40-0）/ tg60o+20=23.09+66.18=89.27单位为m；

L值根据为I级构筑物选值为20米；移动角选取为60度把计算后的保安矿柱界线绘制到40和0中段的各个分层上，来检验采区是否对保安矿柱进行了回采，民采是否对此段矿体进行了盗采，为各分层的回采边界提供了科学的保障。

3　效益评价

本论文详细论证了确定保安矿柱的重要性及方法。确定了保安矿柱，不仅为南区深部开拓系统工程的安全永久性提供了依据，又为以后西石门铁矿深部采准设计提供了技术指导。

张建威（1978—）男，河北涉县人，采矿助理工程师，大专，研究方面：采矿方面。