七角井钒铁矿矿区内铁矿体赋存于青白口系大豁落山组的顶部，含矿层东西长4．3km，一般厚10～30m，最厚约67m，矿层中间厚两端薄，平均真厚度18.22m，矿体倾角28°～60°。矿石中金属组分较简单，为单一铁矿床，全铁(TFe)品位一般为30%～35%，平均30.45%。矿石平均密度为3.49t/m3，岩石平均密度为2.9t/m3;矿石普氏硬度系数f为10～12，岩石普氏硬度系数f为8～10，岩石整体稳固性较强，局部和矿岩界线处岩石为层状板岩，稳固性较差;矿岩松散系数为1.5;矿岩抗压强度为93.74～185.39MPa。矿区水文地质条件较简单，矿岩内含水量极少。
1矿房结构参数及主要采切工程
七角井钒铁矿分段空场采矿法矿块沿矿体走向布置，沿矿体走向将矿体按50m长度划分为一个矿块，其中矿房42m，间柱8m，宽度为矿体的厚度，中段高为65m，共分4个分段，分段高度平均约16m(图1)。矿块中不留顶柱和底柱。采准切割工程有分段脉外运输巷道，其断面规格为4.3m(宽)×3.5m(高)，B/3三心拱，喷混凝土支护的巷道规格为4.4m(宽)×3.55m(高)，B/3三心拱;分段凿岩巷道、出矿进路、切割巷，其断面规格均为3.2m(宽)×3.0m(高)，B/4三心拱等。切割井布置于切割巷道内，具体设计位置以实际揭露矿体情况为准，其断面规格为2.0m(宽)×2.0m(高)。分段脉外运输巷道布置于脉外，通过辅助斜坡道，由分段巷道向矿体内掘分段凿岩巷道。
2回采作业施工设备及材料
平巷掘进及切割井施工使用的凿岩设备均为YT28型凿岩机，YT28型凿岩机适宜于在中硬或坚硬(f=8～18)的岩石上钻凿水平、倾斜和垂直炮孔，炮孔直径一般为34～42mm，有效、经济钻深可达5m。各分段回采矿房的中深孔凿岩施工采用YGZ-90钻机，圆盘回转、雪橇型支架，钻头为直径55mm的八齿牙轮钻头，钻孔直径65mm，钻杆长度均为1.1m。各回采矿房采用XYWJ-3.5L型铲运机在各分段回采矿房出矿，铲运机从矿房底部铲运矿石后倒入15t自卸卡车，由15t自卸卡车铲装运输至各矿石溜井卸矿。掘进工作面的副产矿及矸石由XYWJ-3.5L型铲运机装运至15t自卸卡车，由卡车倒运。中深孔爆破采用粉状铵油炸药为主爆药，起爆药包采用32mm的药卷与非电导爆管加工而成，爆破时采用复式微差起爆方式(切割槽安装导爆索)，安排各炮孔采用非电导爆管孔内起爆，排内齐发，排间微差(排间毫秒导爆管微差-排内导爆索齐发爆破)，中深孔装药采用BQF-100装药器装药。
采切掘进爆破采用2#岩石乳化炸药，塑料导爆管起爆网络，导爆管须连接可靠，导爆管雷管正向起爆导爆管，塑料导爆管型号为8#雷管，为非电导爆管，分为瞬发导爆管雷管和延期导爆管雷管，导爆管长度为5，6m，爆速为(1950±50)m/s。
3参数优化
3．1采切巷道布置优化
根据边探矿边掘进边设计的原则，脉内凿岩巷道施工超前于脉外运输巷道一个矿房的长度，凿岩巷道施工至切割槽位置立即进行探矿掘进工作，探明矿体上、下盘矿界后，方可设计施工脉外运输巷道。为确保脉外运输巷道通行安全，将其与矿体下盘的垂直距离由20m调整为15m，实现在减少施工成本的同时，满足安全通行的目的。以倾角45°、垂直厚度20m的矿体(水平厚度28m)为例，由于矿体倾角较缓，脉内凿岩的合理布置成为安全、高效施工中深孔的关键。该脉内凿岩巷道设计经优化后，巷道中心布置由原来的水平厚度中间(即14m位置)，调整为矿体水平厚度7m(距下盘)位置(图2)。经过优化脉内凿岩巷道设计，降低了中深孔施工长孔带来的阻力大、安全隐患高、材料消耗大等问题，为安全、高效生产提供了条件。
3．2中深孔设计优化
七角井钒铁矿中深孔凿岩采用YGZ-90钻机，包括形成切割槽的中深孔和采矿爆破的扇形中深孔两类。由于脉内凿岩及切割巷道断面规格均为3.2m×3.0m，为钻机提供了充分自由的作业空间，因而可根据自由作业空间优化中深孔设计。
3．2．1切割槽设计优化
中深孔切割槽设计排距1.1m，其中第一排距切割井0.8m，机芯据底板1.2m，顶板若与上分层相透，留0.5m保护层，预防穿孔给装药带来的不便。切割槽中深孔机芯由原来2机芯6孔调整为3机芯4孔，进而隔排优化调整为3机芯3孔。根据切割巷道断面规格3.2m(宽)×3.0m(高)1/4B三心拱，调整机心位置，保持机芯距底板高度不变(仍为1.2m)，机芯与巷道中心的横向距离由原来的巷道中心向两侧偏移0.5m的2个机芯位置，调整为巷道中心向一侧偏移0.4m作为机芯二;在此基础上继续向该侧偏移0.7m作为机芯一;由巷道中心向另一侧偏移0.7m作为机芯三，机芯一施工2个孔，机芯二、机芯三各施工1个孔。隔排优化调整为由巷道中心向一侧偏移1.1m作为机芯一;巷道中心位置作为机芯二;由巷道中心向另一侧偏移0.7m作为机芯三。实践表明:优化后的中深孔设计施工进尺明显下降，降低了材料消耗。
3．2．2正排设计优化
中深孔正排设计机芯距底板1.2m，边孔角15°，原设计最小抵抗线1.4～1.5m，孔底距1.8m，由于采取该方案设计施工后，中深孔爆破效果不理想，大块率较高，增加了后续二次爆破的危险系数和成本，加大了出矿难度，对矿山生产接续形成了较大的影响。为确保安全、高效生产作业，对矿房正排中深孔进行了优化调整:最小抵抗线调整为1.2m，孔底距调整为2～2.2m(隔排交替布置)，边孔角保持不变。通过采用大孔底距小抵抗线的微差爆破技术优化后，一次爆破矿石方量较大，空区场地平整，爆破质量得到改善，爆后矿石破碎块度小，铲装方便，节约了二次爆破的费用，可有效满足生产需求，生产效率得到了大幅提高，总体成本有所下降。
4结语
采准切割设计优化以及中深孔设计优化，对于优化矿山作业流程至关重要。对肃北七角井钒铁矿矿房采切设计、中深孔设计参数进了优化调整，取得了一定的成效，对于类似矿山有一定的参考价值。
参考文献
［1］王士明．间隔回采分段空场法在琅琊山铜矿回收中的应用［J］．现代矿业，2013(1):86-88．
［2］蔡泽山．中深孔分段空场法在赛什塘铜矿的应用［J］．现代矿业，2011(3):11-13
文章来源：《现代矿业》，2017.3
文章作者：令东牛；金诚信矿业管理股份有限公司
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