【文章內容簡介】 四系強含水層與裂隙巖溶含水層溝通的有利通道，故未來巷道突水現(xiàn)象嚴重。本礦床屬于頂板直接進水，有穩(wěn)定的地下水補給來源，故其水文地質條件屬于復雜類型。2）工程地質礦區(qū)上覆第四系厚50～70m，主要為粘土，含粉砂粘土、泥質粉砂、粉細砂及砂礫石層。上部常夾有薄層泥炭。礦區(qū)內主要礦體埋藏在50~188m之間，礦體圍巖多為大理巖類、方解石巖類、閃長巖類，部分為角巖類、少量角礫巖及安山玢巖。頂?shù)装鍘r石大部分半堅硬、完整，其工程地質條件穩(wěn)定性較好。但局部構造發(fā)育地段，由于巖溶發(fā)育或蝕變作用的結果，巖石呈松散、軟弱狀，含水性強，加之地下水壓力大等綜合因素的作用，故其工程地質條件穩(wěn)定性差，危害性突出。本礦床工程地質條件屬于復雜類型。3）環(huán)境地質礦區(qū)位于長江沖積平原，地表溝渠縱橫，水網(wǎng)密布。區(qū)內人類工程活動以農田種植為主，以及零星分布的小型農田水利設施、鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路及低于二層的居民房屋建筑等。本區(qū)地震活動的強度、頻度相對比較低，屬中弱發(fā)震區(qū)，未出現(xiàn)破壞性地質災害。本區(qū)屬地震烈度6度區(qū)。本礦區(qū)無原生環(huán)境地質問題，屬環(huán)境地質類型簡單的礦床。綜合礦區(qū)的水文地質、工程地質和環(huán)境地質條件、特征和目前井下開拓的實踐資料，本礦床的開采技術類型劃分為復雜的復合問題為主的礦床，即屬于Ⅲ4。 開采范圍、開采對象及開采方式 開采范圍及開采對象1）開采范圍根據(jù)礦體賦存情況及開發(fā)規(guī)劃，初步設計開采范圍為采礦許可證拐點坐標所圈定的范圍內的礦體，開采標高+6~200m。2）開采對象礦區(qū)范圍內共圈定的9個鐵礦體，編號為I～IX。 開采方式施墩鐵礦地處平原地區(qū)，各礦床均為盲礦體，礦體頂部被數(shù)十米厚的第四系沖積層所覆蓋，礦體埋深一般在50~188m。礦區(qū)地表多為農田，結合礦山現(xiàn)狀及前期設計情況，本次設計仍采用地下開采方式。 礦床開拓 礦區(qū)地形地質特征及礦體賦存狀態(tài)礦區(qū)地勢平坦，海拔標高約在+5~+8m左右，南側有裕溪河流過，區(qū)域內最高洪水位+。礦體圍巖多為大理巖類、方解石巖類、閃長巖類，部分為角巖類、少量角礫巖及安山玢巖。礦體均分布于背斜構造南東翼鈉質石英閃長巖體與圍巖（徐家山組地層）接觸帶附近巖體之凹陷構造內。上部產(chǎn)于徐家山組地層中的礦體，一般呈薄板狀、透鏡狀，產(chǎn)狀大體與地層產(chǎn)狀相近。礦體賦存標高一般在45m～180m，傾角一般5~20176。左右。 開拓方案選擇1）礦山開拓現(xiàn)狀礦山目前采用豎井開拓。主井位于32線以南礦體下盤、巖石移動界限以外，井口標高為+，，采用混凝土支護。采用2JK2A型單繩纏繞式提升機，電動機型號為JR1266，電動機功率155kW，提升容器為單層雙罐籠（25501180mm）。主要擔負井下礦石、廢石及大型設備的升降任務，井筒內設人行、管道和電纜間，兼作回風井。副井位于主井東50m處，井口標高+，。，裝備單層罐籠（底板尺寸22001104mm）與平衡錘互為配重提升。主要擔負人員及材料、小型設備等的升降任務，為進風井，井筒內安裝梯子間，兼做井下第一安全出口。2）選擇原則⑴礦山建設速度必須滿足國家和企業(yè)的要求，保證投產(chǎn)早，達產(chǎn)快；⑵充分利用原有地表生產(chǎn)、生活設施；⑶工程量小，施工方便；⑷不占良田，少占耕地，并有利于改地造田；⑸基建投資少，特別是初期投資少；生產(chǎn)經(jīng)營費用低。3）方案選擇根據(jù)礦區(qū)地表地形條件、礦體賦存特征及礦山現(xiàn)狀，在充分利用礦山現(xiàn)有開拓井巷工程的前提下，并綜合考慮技術經(jīng)濟因素及業(yè)主意見，本次設計仍采用豎井開拓方案，即主、副開拓方案。4）開拓系統(tǒng)簡述本次設計采用豎井開拓，具體開拓方案為主井+副井。⑴開拓井筒本次設計開拓系統(tǒng)共包含有兩條條井筒，分述如下：①主井主井為原有主井，井口標高為+，井深為207m，最大提升高度為197m。該井主要用于井下礦石、廢石及大型設備（電機車等）的提升任務，兼做出風井。采用2JK2A型單繩纏繞式提升機、2550mm1180mm單層雙罐籠互為配重提升，配備JR1266型直流電機一臺。通過校核主井現(xiàn)使用619+IMRΦ31型鋼絲繩，不能滿足安全規(guī)程相關要求，設計選用187+FCφ241770型纖維芯鋼絲繩。其他設施予以利用。按最大班提升量計算，滿足設計需要。②副井副井為原有副井，井口標高為+，井深207m。，裝備單層罐籠（底板尺寸22001104mm），主要擔負人員及材料、小型設備等的升降任務，為進風井，井筒內安裝梯子間，兼做井下第一安全出口。經(jīng)校核計算，現(xiàn)有副井提升機滾筒寬度僅為900mm，鋼絲繩需纏繞兩層。《金屬非金屬礦山在用纏繞式提升機安全檢測檢驗規(guī)范》（AQ20202008）將豎井中升降人員或升降人員和物料的提升裝置卷筒上纏繞鋼絲繩的層數(shù)，由《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（GB164232006）規(guī)定的“宜纏繞單層”改為“應纏繞單層”。因此，礦山現(xiàn)有提升機不能滿足設計要求，結合礦方意見，本次設計對副井提升設施進行重新選擇，主要設備型號及參數(shù)如下：提升機：；電動機：JR1258型直流電動機（原有），功率95kW；提升容器（原有）：單層罐籠（尺寸22001104mm，自重2119kg）配平衡錘（自重3000kg）；提升鋼絲繩：619S+IWRφ181770型鋼芯鋼絲繩、Ps=。副井提升設施更換后，按最大班提升量計算，滿足設計需要。⑵井下排水設計采用一段排水方式。利用現(xiàn)有185中段、主井附近已建成的排水設施（改造）；副井185m中段車場附近的舊水倉和副井135m中段井底附近的舊水倉均作為備用排水系統(tǒng)。⑶礦巖運輸坑內運輸采用軌道運輸方式。⑷通風通風系統(tǒng)為中央并列式通風系統(tǒng)，抽出式通風方式。副井進風，主井回風。采場采用貫穿風流通風。 巖石移動界線的確定1）巖石移動角充填法開采對地表的影響不同于采用崩落法，在滿足充填法開采要求的前提下，一般不會在地表產(chǎn)生明顯的塌陷區(qū)，但會出現(xiàn)地表的沉降和變形現(xiàn)象。其地下開采后的地表沉降和變形受多種因素控制，如采礦方法（采場結構參數(shù)）、開采中段劃分（開采水平）、開采順序（開采過程和充填過程）、充填體強度、礦巖（土）體力學性質、區(qū)域地應力場特征等多個方面。本次設計提出的錯動角圈定的地表移動區(qū)域可稱為“可能的地表變形與沉降區(qū)”。但由于充填法開采對地表的影響分析是一個復雜的課題，又由于缺少詳細的充填法開采分析的巖石力學資料，難于進行全面分析，建議礦山建立地表及地下巖體位移和應力監(jiān)測系統(tǒng)，及時分析監(jiān)測數(shù)據(jù)并提出相應的保護道路、村莊等的對策措施。經(jīng)過綜合分析以及有關的類似礦山實際開采經(jīng)驗，選取巖體移動角見表41。地下開采巖石移動角 表41設計分區(qū)移動角第四系及風化帶綜合移動角40176。~45176?；鶐r上盤移動角70176?；鶐r下盤移動角70176?；鶐r端部移動角75176。設計按照表41中各區(qū)域開采移動角數(shù)據(jù)，結合地質剖面圖、平面圖中礦體賦存深度、賦存形態(tài)等圈定了地表移動界線。2）護頂?shù)V柱的圈定礦山在前期135m中段基建過程中，發(fā)現(xiàn)礦體部分圍巖穩(wěn)固性較差，且巷道兩幫涌水較大。為摸清135m水平以及135m水平以上水文地質、工程地質以及礦石資源儲量情況，礦山組織了探礦探水鉆探隊、注漿隊開展了一定的勘探工作，通過多個水平、上向鉆孔揭露，礦體賦存標高約在125m~120m之間，且礦石資源量較少，礦體頂板多數(shù)為三疊系徐家山組大理巖，巖石裂隙發(fā)育，巖石破碎，單孔涌水量普遍較大。結合現(xiàn)有開采技術條件，為保證井下采礦安全，本礦設計將135m作為開采上限，135m水平以上的作為護頂隔水層。根據(jù)本次設計圈定的中段資源量計算，（理論計算值），這部分礦石留做護頂?shù)V柱不予開采。 中段高度及中段平巷布置依據(jù)礦山現(xiàn)狀，設計確定中段高度為50m。共開拓有兩個中段，分別為135m中段和185m中段，其中135m為回風水平。中段平巷布置采用環(huán)行運輸形式+下盤脈外布置。 開采順序及首采地段1）開采順序根據(jù)礦體賦存狀況及選用的采礦方法，確定礦山開采順序為：在礦體走向上，由東向西后退式回采；礦塊內自下而上開采。首采中段為185m中段。2）首采地段根據(jù)確定的開采順序，設計153m中段的首采地段為礦體1采區(qū)的礦塊。 采礦方法 礦床開采技術條件影響采礦方法選擇的有以下三方面因素：1）礦床地質條件本礦床由9個鐵礦體組成，編號為I~IX。礦體埋深一般在50m~188m。礦體主要呈似層狀、透鏡狀，其形態(tài)、規(guī)模受圍巖地層及接觸帶控制。礦體產(chǎn)狀一般較平緩，略向南東傾斜，傾角一般在5176。左右；Ⅳ號礦體傾角稍大，一般在5176。~20176。礦體規(guī)模一般較小，其走向、傾向延伸均在100m左右，~；礦體產(chǎn)出標高45m~144m；Ⅳ號礦體規(guī)模較大，礦體走向延伸約500m，傾向延伸約300m，~，礦體厚度變化中等，其變化系數(shù)為60%。礦體產(chǎn)出標高67m~180m。礦體的頂板、底板圍巖主要為大理巖類、方解石巖類、閃長巖類，部分為角巖類、少量角礫巖及安山玢巖。閃長巖類除少數(shù)為礦體頂板（Ⅰ號礦體）外，多數(shù)為礦體底板。2）水文地質條件區(qū)內第四系埋藏厚度大，富水性強；礦床埋藏較深，礦體及其頂板巖層富水性中～強，巷道直接進水，水壓大；裂隙巖溶含水層與第四系含水層之間雖有厚度0～26m弱透水巖層起到相對隔水作用，但在構造裂隙、巖體接觸帶裂隙發(fā)育處或該層變薄尖滅處，往往是第四系強含水層與裂隙巖溶含水層溝通的有利通道，故未來巷道突水現(xiàn)象嚴重。本礦床屬于頂板直接進水，有穩(wěn)定的地下水補給來源，故其水文地質條件屬于復雜類型。3）地表其它影響因素礦區(qū)地表多為農田、村莊，有地方公路從地下開采引起的地表移動區(qū)通過，地下采礦不能引起地表塌陷，影響農田耕作和公路的安全。 采礦方法選擇1）采礦方法選擇原則⑴生產(chǎn)安全，有良好的作業(yè)條件和環(huán)境；⑵適應性和靈活性強，能適應礦體形態(tài)的變化；⑶生產(chǎn)能力大，效率高；⑷貧化損失率小；⑸技術先進，工藝簡單可靠；⑹有利于地壓管理，能保證采區(qū)不貫通第四系含水層；⑺能耗少，成本低，投資省，經(jīng)濟效益好。⑻采切工程量小，建設時間短，投產(chǎn)快。2）采礦方法選擇根據(jù)施墩鐵礦床的礦體賦存特征、開采技術條件及水文地質條件。特別是該礦區(qū)地處平原，地表多為良田，地表不允許陷落的實際情況。礦山選擇充填法進行開采的必要性有以下幾點：⑴保證礦山井下生產(chǎn)安全。由于施墩鐵礦為水文地質條件復雜礦山。地表覆第四系覆蓋層厚度較大，且其中有含水層，不允許塌落，要實現(xiàn)礦山的安全開采，必須切實對第四系覆蓋層實行保護，防止其產(chǎn)生冒落。在可供選擇的采礦方法中，充填采礦法是最為切實可行的采礦方法。⑵保護礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境。礦區(qū)地勢平坦，地表植被良好，且地表有村莊和道路。⑶可提高礦石資源回收利用率。膠結充填采礦法可實現(xiàn)兩步回采，從而大幅度提高礦石回收率，延長礦山服務年限，使礦山獲得最大的經(jīng)濟效益和社會效益。綜合各方面的因素，設計確定采礦方法采用上向水平分層尾砂膠結充填法。 采礦方法構成要素礦塊沿礦體走向布置。依據(jù)礦巖穩(wěn)固情況及礦體賦存條件，礦塊寬度一般取6~8m，礦塊長度取50m，單個采場頂板暴露面積控制在400m2以下。礦塊垂高為中段高度50m，間柱6m，底柱高為5m，不留頂柱。 采礦方法主要技術指標采礦方法技術經(jīng)濟指標表 表42序號指標名稱單位指標備注1礦石回采率%標準礦塊計算值（綜合回采率84%）2貧化率%標準礦塊計算值（%）3千噸采切比m/kt4副產(chǎn)礦石率%5出礦能力t/d1106出礦品位：TFe%7礦石體重t/m38同時工作礦塊數(shù)個6 回采工作 礦石開采量的分配%，達到20萬t/a生產(chǎn)能力時產(chǎn)量分配表見表43。產(chǎn)量分配表 表43序 號名 稱回 采采 切合 計1班產(chǎn)量（t）2日產(chǎn)量（t） 3年產(chǎn)量（t）17400026000 200000 回采工作與計算1）回采工作⑴鑿巖爆破，工作面呈梯段式推進。設計采用淺孔鑿巖，YT28型鑿巖機施工水平孔，孔徑為42mm，。、鑿巖機臺班效率取40m、鑿巖機年作業(yè)率取60%。經(jīng)計算，每個礦塊需配置1臺YT28鑿巖機，共需6臺。采用乳化炸藥，人工裝藥，分段微差爆破，非電導爆管起爆，二次破碎在采場內進行。⑵采場通風爆破后采用局扇加強通風。新鮮風流由脈外運輸巷經(jīng)裝礦穿脈、人行泄水井（或采場天井）進入采場工作面，污風經(jīng)上部的充填回風井排出。⑶采場運搬與放礦崩下礦石采用電耙出礦，通過溜井裝入礦車后，編組后由電機車牽引運至中段井底車場。每個采場需布置1臺電耙，共需6臺。⑷礦柱回收設計留設有5m高的底柱（巖石）和6m寬的間柱。待本中段所有礦房出礦工作結束后，采取上向水平分層尾砂膠結充填法進行間柱的回收。⑸頂板管理與采空區(qū)處理①頂板管理礦房通風完畢，即可進入礦房進行頂板的安全檢查處理。此項工作應由有經(jīng)驗的安全工負責，仔細觀察頂板，將浮石撬下，以保證作業(yè)場地的安全。對于頂板不穩(wěn)固的局部地段設計采用錨桿或錨網(wǎng)進行支護。采場支護采用縫管式金屬錨桿，~。必要時應采取錨桿及金屬網(wǎng)聯(lián)合支護。②空區(qū)管理空區(qū)處理采用尾砂膠結充填法。充填準備：采場出礦完畢，清理好底板粉礦，然后進行架接充填管路，架接泄水井，進行充填工作；采場充填使用Φ76~100mm塑料軟管作充填管，充填管路由回風充填井敷設。正常充填：采用尾砂膠結充填，灰砂比為1：6~1：8；充填管路由中央天井敷設，泄水由架設的鋼結構泄水井泄入中段巷道；泄水井采用δ＝8mm厚鋼板制成Φ1500mm的圓筒形，筒壁鉆Φ25mm的圓孔，外圍包上麻