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倾斜中厚及以上分枝矿体的开采一直是采矿界的一个难题,国内对于此类矿体的开采广泛采用分段采矿法。横观国内外倾斜厚矿体的开采效果,总体呈现损失率高,贫化率高,采切比大等特点。因此,研究适用于倾斜厚矿体的低贫化、低损失、低成本和高效率的采矿方法,具有广阔的应用前景。东大山铁矿倾斜厚矿体赋存于Ⅳ线以东,矿量占总储量的45%,矿体倾角平均41°,水平厚度平均20m,矿体直接顶板为一层厚度1～3m的不稳固的含铁片岩,易冒落,矿体厚度变化大,且伴有分枝复合现象,属于难采矿体。该矿多年来一直围绕分段采矿法进行回采,矿石回收率一直徘徊在49.25%～55%之间、贫化率在29.92%～33.37%之间,难以突破。分析东大山历年来采矿方法试验情况及效果,结合东大山铁矿厚矿体开采技术条件,提出了采用上向水平分条分层废石充填采矿法。设计采用下盘采准系统,垂直矿体走向布置分条,各分条采用上向水平分层回采、浅孔落矿、铲运机出矿、废石充填方式,先采一步分条,分条结合部位采用灌浆自渗流胶结,一步分条超高二步分条不小于10m。为获得良好的采场结构参数,本文采用FLAC 3D进行了优化模拟,共设计了12种方案,研究分条采场宽度、分层控顶高度、一步分条采场与二步分条采场开采间隔高度等结构参数对采场稳定性的影响。通过分析,得出最优结构参数如下：分条采场宽度4m、分层控顶高度5m,分层充填高度2.5m,一步分条采场与二步分条采场开采间隔高度10m。同时,根据FLAC 3D模拟结果、散粒体力学分析及现场灌浆试验,得出了合理的渗透灌浆浓度为45%～50%。根据模拟结论并结合采矿方案,在东大山铁矿1925中段Ⅰ～Ⅲ穿进行了工业试验。工业试验证明,上向水平分条分层废石充填采矿法的应用是成功的。工业试验矿石回收率从50%提高到了89.46%,贫化率由30%降低至15.39%,采矿成本与原分段空场法相比增幅仅为7.4%。该法将大量废石及废渣充填于井下,不仅显著降低了贫化损失,实现了低成本开采,而且对东大山铁矿地质灾害预防与控制意义重大,可限制地表下降,避免大面积空区冒落引发矿难,可节省地压控制费用,取得了显著的经济效益及社会效益,符合清洁生产。当前,充填采矿法在我国地下铁矿山鲜有采用,因而研究适用于铁矿开采的“四高低”采矿新工艺具有良好的推广应用前景,本文研究成果对同类矿山具有一定的推广应用价值。