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摘要：铁矿开采对我国经济建设与发展具有强大助力，在中段开拓回采中，引入先进技术和工艺可促进施工效率提升，维护整体安全。基于此，本文以张庄铁矿-300m中段开拓回采工程为例，介绍工程开展基本情况，包括开采现状、范围、方法和流程等，提前做好施工组织与设计预算，正式开工后，施工人员要牢牢把握回采凿岩、装药爆破、填充接顶等关键技术，通过创新进度、质量、安全与投资控制措施，实现工期提前、投资减少的目标，为我国经济发展提供大力支持。
关键词：铁矿工程；开拓回采；施工准备；施工技术
当前国内经济水平不断提升，矿产资源作为经济发展的动力，需求量和消耗量逐年增加，在现代科技快速发展的背景下，地下铁矿开采和爆破技术也不断创新和进步，传统矿山开采模式已经无法适用于当今新需求，为使铁矿开采效率和综合质量有所提升，应结合当前铁矿发展趋势，引入更多新型技术，中段开拓回采作为铁矿工程施工的主要内容，应明确开采范围与方法，掌握回采阶段的关键工艺，使凿除、爆破等施工技术水平显著提升，为矿山经济效益提供切实保障。
1工程概况
张庄铁矿工程位于霍邱县西北31km，矿区东侧邻近105国道，西侧有高速公路和铁路，南侧与311国道相邻，交通便利，平原地区地形起伏较小。该铁矿为生产矿山，从2016年投入使用，现已形成完善的采矿生产系统，其作为大型生产矿山，整体分两期建设，本次设计为矿山一期工程最上方中段，充分利用矿山现有设施进行施工。采用大直径深孔阶段空场嗣充填法，垂直走向布设，由下向上回采，首采中段为-450mm～-390m，高度为60m，第二段为-390mm～-300m中段，高度为90m，截止2021年8月，已经回采950万t，剩余采出矿量为1740万t左右，预计2025年回采完毕。
2中段开拓回采的施工组织与设计预算
2.1确定开采范围与方法
在正式施工之前，先要结合项目实际确定开采范围、方法。因三号矿体倾斜角度较为平缓，矿量较少，与主矿体之间存在较远距离。因此本项目单纯开采一号和二号矿体，三号矿体划归到后期与矿柱一同回采。G105霍邱段穿越矿区，二级公路，根据张庄铁矿资源储量核实报告可知，矿区内G105国道在地下300m中段压覆范围为18线以南矿体。因此，本工程开采范围为张庄铁矿范围内、18线以北的区域，垂直范围为地下300m～地下210m。张庄铁矿属于生产矿山，采用地下开采方式，在地下采用自然支护、人工支护、崩落采矿等方式，将埋藏较深的矿石开采出来，在符合生产安全的要求下，能够取得最大经济效益。在-300m中段开采中，采用阶段空场嗣后充填法回采，6勘探线～12勘探线矿体较厚，均值超过100m，顺着矿体走向每间隔100m设置一个盘区，垂直布设连续间柱，在盘区间柱两侧划分采场。对于厚度100m～140m的矿体，一步采场全长一次性回采，二步采场分成2段回采，中间设置多根隔离矿柱；对于厚度超过140m的矿体，一步和二步采场均分成2段回采，但一步不设置间柱，二步设置间柱。
2.2做好施工组织工作
施工组织管理设计内容较多，在进度管理中，制定详细施工计划，确定各工作阶段任务、关键路径等内容，将项目中的大任务分解成小任务，为每个任务设定时间限制，监测跟踪各任务进展，并与团队成员定期**和进度评估，以确保工程按计划完成，避免延期；在施工场地管理中，将场地内废石、垃圾清除，场地平整，使其满足施工条件。为满足运输平巷施工要求，设置临时设施工程、井巷特殊临时设施工程；在人员和设备管理中，对参建者提前开展岗前培训，人员入场后立即开展生活、办公设施施工，开挖空压机基础，安装调试各项设备等工作。回采阶段涉及工程量较大，所用设备较多，应提前做好准备工作，如KQG-100潜孔钻机、爆破运输车、T-150潜孔钻机、6m3柴油铲运机等，使施工需求得到充分满足。
2.3设计预算
在项目开展初期，制定详细预算计划，创建全过程监控机制，定期对比实际开支和预算是否趋同，任何超预算的支出都需要上级领导审批后执行；项目开展期间，各个阶段都要准确评估成本，及时调整预算，特别是设计阶段，设计初期应根据图纸和说明书，编制初步设计总概算，一经批准，即为控制该工程造价的最高限额，不得随意突破，如若突破必须上报原审批部门批准。在施工图设计阶段，根据施工图纸和预算定额编制施工图预算，以此为依据核实施工图造价是否超过预算；还要准备识别和评估项目风险，创建风险登记簿，对项目风险全面动态跟踪，并制定应对措施，减少不确定因素对项目进展、投资回报产生的不良影响。
3中段开拓回采施工技术
3.1回采凿岩
张庄铁矿属于大型地下矿山，矿山为生产矿山，采用自下而上的回采顺序，首先开采地下450m～地下390m的区域，高度为60m，该段已经完成。当前主要开采地下390m～地下300m的区域，高度为90m，待中段生产完毕后，针对地下300m中段进行开采，即本次设计段落。-300m中段开采结束后，正式开始二期工程生产，并对一期矿柱回收。该项目采用大直径空场嗣后充填采矿法，进入作业面后，先检查现场通风条件是否良好，对于通风不达标的位置，清洗掌头或者采场作业面岩帮，使工作面空气畅通；检查作业面出现存在残炮，利用专用工具掏出炮泥和爆破材料，重新装药；利用T-150型号的潜孔钻机与移动增压机相配合，在采场凿岩室内钻出垂直深孔，直径为165mm，炮孔的孔网参数为3m×3m，边排孔距离2m，与中间炮孔的距离相隔2.5m，一步回采周围是矿体，边孔和采场边界相距0.5m，二步采场周围是充填体，与边孔相距1.5m。所用潜孔钻机的凿岩效率为3.3万m/台·a，每米崩矿量为23t/m。在堑沟回采凿岩方面，利用型号为KQG-100潜孔钻机钻凿深孔，直径为76mm，间隔为1.5m，孔底距离3m～4m，在沟底打上向扇形中深孔，每米崩矿量为11.2t/m，经过计算需投入4台潜孔钻机，且每台搭配1台增压机。在回采阶段，先对矿柱回收安全性进行检验，确保安全可靠的前提下回收。值得强调的是，一期工程矿柱矿量较大，应合理安排二期开采和一期回收的运行时间，以免影响施工有序开展。
3.2装药爆破
装药前检查炮眼状态，将泥渣清理干净，确定无误才可装药，要用木棍装药，禁止使用铁器；矿石开采现场开挖切割槽，宽度6m，长度6m，以槽体为自由面倒梯段侧向崩矿，槽顶板与相邻梯段顶板相比，高度超过5m～10m。切割槽爆破孔下方封堵0.5m，装药1.5m，上方封堵1.0m，每次爆破高度为3m；采场中间孔利用空气间隔装药，下方封堵0.8m，装药1.2m，空气隔离0.8m，上方封堵1.2m，反复循环，每次崩矿10m高。在爆破现场加工起爆药包，每次**量少于爆破所需量，将雷管插入药包之前，要用木制锥子在药卷中心打孔；该项目地下390m中段设置一座爆破器材分库，在地下300m中段无需设置其他的爆破库，所需爆破材料从现有爆破库中索取和存放即可，起爆材料和炸药用专车运送到现场。掏槽眼的雷管段数为1段，最先爆破，辅助眼的雷管分为3段，帮眼雷管4段，底眼雷管5段，均采用串联方式。在炸药消耗量计算中，每循环炸药用量的计算公式为Q=qslη。式中，Q代表的是一次爆破装药量，单位kg；q代表的是单位炸药消耗量，单位m3；s代表的是井巷掘进断面主井，单位m2；l代表炮眼深度，单位m；代表炮眼利用率。
起爆前发出爆破号，爆破区作业者在安全地点避炮，并对通往爆破区的各个通道做好警戒，开启风机。在井下爆破期间，应在危险区通路上设置警戒标志，对直线巷道50m，转弯30m处做好警戒，待全部炮响后，等待15min才可消除警戒。采场利用光面爆破，装药结构和中间孔大致相同，但不超过装药内线。倒梯段侧向采用导爆管、非电毫秒雷管，分段循序渐进爆破，以V型起爆，相同段的药量最大不超过300kg。如若掏槽区域顶柱达到8m，应在采场破顶爆破，尝试小面积爆破，以此为自由面，逐渐后退进行其他区域爆破。在破顶爆破时，采用浅眼装药与凿岩室内矿柱一同爆破。药包起爆采用秒延期全塑非电导爆管雷管，孔外瞬发导爆雷管引起爆炸，采取反向起爆，将起爆包放在孔底，掏槽孔不装药，其他孔装药，从掏槽眼开始爆破，崩出柱形穴道，形成第二个自由面，然后辅助眼爆破，崩落大量岩石，为周边眼爆破提供更大的自由面，此时周边眼爆破，使巷道轮廓得到良好控制，最后是底眼爆破。
3.3矿石运搬和放矿
以往多采用平底结构，实质是铲矿方式，采场矿石落到运输水平后，利用装载设备装车，运送到指定位置，在装载点二次破碎。该项目提前准备6m3的铲运机，效率为65万t/台·a，矿山规模为500万t/a时，回采出的矿石应利用6台柴油铲运机转移，还可与电动铲运机联合运行，快速高效回收现场残留矿石。该项目采用二次破碎格筛巷道的放矿底部结构，在回采施工期间，采用柴油铲运机将矿石运送出去，堆放到指定地点。但因漏斗常常堵塞，二次破碎的工作量较大，放矿效率较低。对此，将格筛底部结构调整成平底结构，可使放矿顺利完成，二次破碎更加便利，采出矿块度应符合要求，最大不超过800mm，溜井卸矿口安装格筛，对于块度超过要求的矿石，用井下液压碎石台车对其破碎处理，确保块度满足要求。人工二次破碎前，先检查大锤是否牢固、大块是否存在残炮、残眼情况，打锤时找平面外下锤，禁止打在大块锐锋上，以免飞石伤人；注意观察周围是否有人或者障碍物，要求闲杂人员离开大锤活动区，并背向大锤地点，将大块放稳后合理选择人的站位，站稳打锤。通过上述措施的应用，在增加合格矿石块度的同时，还可减少后续安装维修工作量。
3.4填充接顶
该项工序分三步实施，首先采空区内凿岩室内标高以下应充填平整，其硬度符合相关规定，然后从凿岩水平下盘，顺着脉巷布设风机，促进内外通风，新风从地下425m中段运输巷的通风天井进入，经过各采场出矿平巷，对底部结构工作面进行净化，污风经过分段上盘运输平巷，被回风井抽到-325m水平，由此改善采场通风条件；敷设照明灯、风管、水管等部件，待辅助设施准备完毕后，在矿房上下盘20m之外的最高点，开挖长宽深为1m×1.5m×1m的掏槽，用于安装管路端头，再将管路合理安装。最后，对矿房上下盘筑墙，首次砌筑挡墙2.0m，封闭后充填，待强度满足设计值后，将上下盘挡墙封闭，二次充填，高度1m，当滤水管没有水流流出后，三次充填，暂停24h再次回冲，必要情况下可注浆施工，确保接顶密实，提高施工效率。该项目采用顶底板移进量监测仪，对充填体压缩量实时测量，该仪器本身长度0.92m，上方带有接长杆，可使测量范围延伸到3.0m，适用于不同高度巷道监测；还可明确顶板应力转移特征、动态破坏范围，有效解决充填开采阶段，充填体出现的承载压缩不足等问题，使压缩率充分满足要求，促进充填效率提升。
3.5施工效果
与常规项目相比，该工程亮点鲜明，在开拓过程中，采取一系列创新进度、质量、安全与投资控制相关措施，实现工期提前、投资减少的目标，整体施工效果显著，具体如下。
（1）进度管理方面。为加快施工速度，如期完成施工任务，不断强化进度管理，采取一系列加快建设目标的措施，如在5#穿下盘口安装完毕轴流风机，使-220m水平下盘沿脉巷通风能力提升；在9#穿与-295m水平9#穿之间进行电缆孔施工，缓解-220m水平掘进和支护用电压力；关键线路全部安排滚班作业，2023年一季度进尺持续超过千米，-220m水平南风井南回风巷单月进尺205.74m，创张庄矿掘进历史新高。
（2）安全管理方面。在掘进工程中，针对采矿设备和工具的正确使用方法培训，使工人能够掌握设备的正确使用技巧，避免操作不当引发安全事故；各工种佩戴安全防护用品，根据爆破作业量，填写爆破材料领取清单，领取相应材料，所领材料当面点清，如有遗失立即上报领导；领取爆破材料后直接运送到施工现场，禁止在人群聚集处停留，每人每次运输爆破材料数量不得超过30kg，雷管和炸药禁止混装，由多人分次运送，运输动作轻柔，中途禁止与其他设备混装；正确佩戴个人防护装备，掌握丰富的安全知识与技能，提高安全意识，能够正确应对潜在危险，做到安全第一；定期开展安全专项检查，包括整个掘进期间安全管理制度落实情况、培训教育情况、隐患排查情况等等。
（3）投资控制方面。项目初期编制详细预算计划，考虑到采购设备、人力、工程建设等多方面费用需求，并合理预留一定变动余地，以应对不可控因素；创建监控机制，定期对比实际开支，及时发现偏差并采取纠正措施；加强成本控制，建立健全供应商管理体制，优化采购流程，节约采购成本；加强投资决策、设计与施工等全过程的投资管理，投资阶段采集真实准确的基础资料，为投资方科学决策提供参考；在设计阶段要求设计方提供至少两种方案，由投资管理者和设计人员共同对比，选出满足使用功能，且投资比较低的一种。在掘进工程中，提前预测可能出现的风险，如地质构造复杂性、矿层崩塌、地下水涌入等等，针对上述风险制定相应的管理策略，使开拓工程有序开展。
4结语
综上所述，国家经济建设与发展离不开矿产资源支持，进入新时期后，铁矿传统开采模式应及时更新，将先进的钻进设备、监测设备等引入进来，促进施工效率提升。在张庄铁矿-300m中段开拓回采工程中，施工人员应牢牢把握回采凿岩、装药爆破、矿石运搬放矿、填充接顶等技术要点，将顶底板移进量监测仪、应力传感器等应用到充填阶段，掌握采场顶板运动规律，及时发现异常情况并调整，由此维护现场安全，大力提升采矿施工质量，推动采矿行业和国家经济的快速高效发展。后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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张庄铁矿-300m中段开拓回采工程施工研究论文
人参与 2024-11-28 10:18:11 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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