1 引言
铁矿资源是不可再生的，但同时也是人类赖以生存的重要物质基础，矿山生产过程中选择合适的采矿方法，达到安全生产，保护环境，提高资源回收率的目的，对推动采矿技术不断进步，加快采矿业的发展具有重要意义!
某铁矿南区浅部矿体品位相对较高，矿体厚度大，资源量占整个矿山的30%左右，但矿体比较破碎，距离上覆第四系厚大岩层较近且地表村庄及大量农田，开采过程中地表不允许塌陷、沉降，如何选择和确定合适的采矿方法是一个难题。因此必须寻求一种安全、高效、经济合理的采矿方法[1-3]。
1 开采的技术条件
该矿区上覆主要地层为厚大第四系（q），砂性土一般较松散，水下状态下稳定性极差；粘性土结构紧密，块状构造，粘朔性较强，遇水膨胀，稳定性较差。砾石层多分布在与基岩接触部位，厚度变化大，水下稳定性差。
区内局部节理发育，自上而下分为强风化和弱风化带。南区深度110 m～270m。强风化带风化强烈，厚度170 m～90 m，岩体的完整性、稳定性极差。弱风化带厚度3m～135 m，岩体完整性较差。
南区矿床为沉积变质型铁矿床，矿体厚度100m左右，控制下限埋深（距地表）105 m～669 m，倾角70°～75°。矿体顶板主要为片麻岩，岩体完整性、稳定性较差，根据工程揭露局部有第四系侵入，风化较为严重；含矿带主要岩性为石英磁铁矿石，夹石与矿层一般显示呈交互层状，与矿体的界线呈渐变关系。其岩性主要为含磁铁石英云母片岩；矿体底板岩性主要为大理岩，岩心完整，岩体完整性、稳定性较差。
2 采矿方法选择
2.1 采矿方法初步选择
复杂第四系下急倾斜厚大矿体存在的问题较为复杂，具有以下几个特点：矿体厚大，围岩较为破碎，整个矿体直接在第四系流沙层下，第四系与围岩的交接处风化比较严重。由于该铁矿地表多为农田、村庄，地表不允许塌陷，因此在开采的过程中要严格控制开采活动及采空区对地表的影响。结合矿山现有开采技术条件，初步选择以下几种采矿方法进行研究：方案1，充填体下大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法[4-5]；方案2，下向分段凿岩分段出矿嗣后充填采矿法；方案3，上向进路充填采矿法。
2.2 采矿方法分析
（1）充填体下大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法
其优点是首采中段预切15m的顶进行胶结充填，控制地压，保证顶板及上覆第四系的稳定，下部45m采用大直径深孔嗣后充填，工作条件较好，机械化程度高，矿块生产能力大，采矿成本低，经济效益指标较好，缺点是上部预切顶胶结成本稍高，充填体下采用大直径深孔采矿支护工程量大、成本高，暴露面积不宜过大。
（2）下向分段凿岩分段出矿嗣后充填采矿法
在分段凿岩巷道内进行爆破、出矿，其优点是矿块生产能力大机械化程度比较高，作业人员不直接暴露在空场下作业，安全性好。缺点是爆破抛掷要求比较高，每次爆破排数需要控制，爆堆较远时矿石无法回收，通风效果较差，充填质量要求较高。
（3）上向进路充填采矿法
该采矿法适用于开采矿石与围岩不稳固或仅矿石不稳固的较高品位矿体，目的是减小顶板暴露面积，提高回采工作的安全性，其优点是采场暴露面积小，回采作业较安全，矿石损失、贫化指标好，采场布置灵活，易于实现探采结合；缺点是采矿强度高、劳动生产率均较低、对充填接顶要求较高和采矿成本高。
2.3 采矿方法优选
由于破碎矿体上部存在200-300m厚大第四系，开采该区域破碎矿体必须考虑地压和第四系影响，矿里目前使用的大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法已不再适用，另外考虑到该铁矿矿石品位一般，开采过程中需要规模化开采。上向进路充填采矿法各项指标虽然较好，但是其生产能力较小、充填成本高等因素影响，不太适合矿山目前生产现状，分段凿岩分段出矿采矿法较充填体下大直径深孔嗣后充填采矿法来说，充填质量要求较高，通风条件差，采场管理工序复杂等，因此综合分析各采矿方法指标的优劣及矿山实际，决定采用充填体下大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法[6-7]。
3 采矿方法最终确定
3.1 充填体下大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法
1—中段运输巷道；2—溜矿井；3—盘区斜坡道；4—回风井；5—上盘回风巷；6—拉底堑沟；7—凿岩硐室；8—穿脉装矿巷；9—出矿进路；10—上盘回风巷联络道；11—尾砂胶结充填体
图1 充填体下大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法
（1）适用条件：适宜开采顶板破碎的急倾斜厚大矿体或极厚矿体，矿岩顽固性差。
（2）采准工程布置及相关参数：
采场垂直矿体走向布置，阶段高度60m，划分矿房矿柱，矿房、矿柱宽度均为15m。某矿南区矿体厚大，采场分为上下盘两步骤回采，采场长度不大于50m。堑沟底部结构出矿，每一阶段分为上下两个分段进行回采，上部分段高15m，凿岩巷道同时兼做出矿巷道，下部分段45m，堑沟底部结构，上部分段回采完毕进行1:4~1:8的配比进行尾砂胶结充填，充填体强度达到设计要求后，在下一分段上部掘进凿岩硐室，顶板采用锚网支护，布置下向平行深孔，堑沟底部结构落矿。分段矿石通过阶段溜井放至下部中段运输巷道。
（3）回采顺序：上下盘采场均采用“隔三采一”的回采方式，先回采上盘，均采用尾砂胶结充填。下盘矿体开采时需要在上盘采场充填体内施工回风联络巷及回风巷，施工结束后对巷道进行支护，确保下盘开采污风能够排至上盘回风巷。
（4）凿岩爆破：上向中深孔凿岩设备采用simba h1354凿岩台车，孔径为φ76～100mm。以切割槽为补偿空间实行分段侧向崩矿，从上盘端部槽区向矿体下盘后退式开采。采用上向扇形孔爆破落矿时。上部分段出矿采用2m3铲运机。
下部分段开采选用高风压潜孔凿岩台车simba364凿岩台车（或t150）凿岩，从凿岩硐室向下凿大直径深孔至下部受矿硐室顶板。钻孔直径φ165m。
矿房采场中间炮孔布孔参数取3.0×3.0m，边排孔孔网参数取2.0×2.2m，采用光面爆破，边孔至采场边界0.8m；矿柱采场中间孔采用2.8×2.8m的孔网参数，边排孔采用2.2～2.2m的布孔参数，采用松动爆破技术，边排孔距充填体边界1.8m～2.0m。每排炮孔平行布置，拉槽区还应再加密3个孔，炮孔每米崩矿量约18t/m。
采用非电环形起爆系统：起爆器→激发导爆管→瞬发雷管→主导爆索→孔口毫秒微差雷管→孔内导爆索→起爆药包→混装炸药。孔内采用导爆索和起爆药包起爆，孔口采用2发同段毫秒微差雷管。
（5）通风
新鲜风流通过中段运输巷道、出矿联络道进入采场，洗刷采场后污风通过回风巷道进入上盘回风巷。
（6）充填
出矿完毕应及时对采空区进行充填。矿房及上盘采场采用尾砂胶结充填，灰砂比为1:4～1:12，矿柱下盘采用尾砂或废石胶结充填。
3.2 方法评价
充填体下大直径深孔嗣后充填采矿法采切比83m³/kt，损失率5%，贫化率4.5%，采矿综合成本88.7元/t，矿块综合生产能力390t/d，从各项指标来看，该采矿方法生产能力较大，回采作业安全性高，能够满足矿山目前生产需要。
4 结论
目前我国存在大量第四系下急倾斜厚大破碎矿体的采矿条件复杂，开采难度比较大[8-9]。本文在普通大直径深孔采矿法的基础上进行了优化研究，此采矿方法矿山实际应用之前还有待于进一步的探索和研究，不断完善此种条件下该采矿方法的合理性，完善后的采矿方法如果得到成功应用，在保证矿山安全生产的情况下降低生产成本、提高矿山生产能力等方面具有，对于国内大量类似下矿山开采具有指导和借鉴意义。
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