大红山露天铁矿生产技术方案优化.pdf

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１５Ｊｕｌｙ２０２０现代矿业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６１５期２０２０年７月第７期袁伟飞（１９７３），男，副主任，工程师，６５０３０２云南昆明市安宁市。大红山露天铁矿生产技术方案优化袁伟飞（昆明钢铁控股公司）摘要以大红山露天铁矿为例，在市场价格急骤波动、露天熔岩矿含铁品位低、利用价值低造成企业生产经营艰难的条件下，为了能够及时回收利用处于深部崩落法开采影响范围内的浅部熔岩露天矿，需要从技术上进行优化研究，制定合理的方案组织持续生产。提出了露天开采境界优化、生产组织方案优化、熔岩矿石预抛废方案进行研究，以经济合理、高效推进持续生产，避免资源浪费与经济损失。关键词露天铁矿开采境界方案优化生产组织ＤＯＩ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４  ６０８２．２０２０．０７．０２８大红山铁矿浅部熔岩露天矿含铁地质品位２０  ５６％，因大大低于最低工业开采品位而一直未能开采利用。“ 十一五” 期间，随着我国经济社会发展的保障性需求，国家对资源产业进行战略规划，昆钢作为内陆钢厂，自产矿石资源严重不足，发展受到严重制约。同时熔岩露天矿位于深部崩落法开采的影响范围，不及时开采将造成资源的永久损失。为综合利用资源，昆钢公司提出对该资源进行规划，设计采用陡帮组合台阶横向剥离与缓帮横向采矿工艺，开采７３０ｍ至１１７５ｍ标高间的低品位含铁熔岩矿石，设计生产剥采比３．１４ｔ／ｔ。项目于２００９年得到云南省发改委核准，于２０１０年底投入生产。矿山年采３８０万ｔ，前期共采出铁矿石量９８３万ｔ，出矿品位１８．０７％。完成剥离量２１９５万ｍ３，实际生产剥采比５．３９ｔ／ｔ。现状方面，１０００ｍ以上已经靠帮，１０００ｍ以下至７６０ｍ台阶均有采动，基本形成了上部两组陡帮剥离工作台阶（９２５～９８５ｍ、８５０～９２５ｍ），下部一个缓帮采矿工作区（８３５～９１０ｍ）。２０１４年以来，由于铁矿市场价格急骤下跌，加上熔岩矿本身利用价值低，企业生产经营举步维艰。由此，从技术上进行了优化研究，重新确定经济合理的开采境界，在此基础上优化开采方案组织前期生产，尽可能改善经济效益。１露天开采境界优化境界优化以初步设计已建立的矿床模型［１］，采用３ＤＭｉｎｅ矿业软件，根据选定的技术经济指标（最终边坡角、回采率、贫化率、选矿回收率、成本等）对模型中的每个单元块进行经济价值的赋值计算，然后按开采的经济性进行逐一筛选，再通过调整可变影响因子（如产品售价、成本等）形成一系列嵌套境界进行综合分析，综合分析包括开采技术条件的适应性、安全性、经济效果、产能、服务年限、与原露天境界开采方案进行全面技术经济对比等，通过综合分析后确定最终优化境界方案。境界优化［２］过程中，首先得出当时经济指标条件下的“ 基准优化境界” ，再进行不同价格变化趋势下的境界分析。经优化， “ 基准优化境界” 较原有露天境界平面范围变化不大，境界底部标高、上部标高均与原境界一致；不同价格变化趋势下的境界分析［３］，按售价每变化５％的趋势进行测算分析。当售价降低至１０％时，境界内矿量变化幅度不大，说明１０％的价格变化对优化境界经济效益无根本影响。当售价降低２０％时，无法圈定经济合理的开采境界。最终境界优化方案［４  ５］在前期对比分析的基础上，与原设计境界进行详细比较，最终境界优化方案剩余矿石平均剥采比从１  ６５ｔ／ｔ降至１  ２９ｔ／ｔ；剥离量从２６０５万ｍ３减少为１３４０万ｍ３，由此减少约２  ２亿元的新建废石场投资；而境界优化所减少的１７０２万ｔ地质矿量，可通过研究利用井下邻近系统进行开采。项目综合经济效益从亏损变为赢利，能够经济合理、快速推进资源开采利用，同时尽早解除对井下的压矿制约。２生产组织方案优化在优化境界圈定的最终境界范围内，前期以实现控亏、扭亏为出发点，制定经济合理的分期生产组织方案，以找到突破口推进前期经济合理开采。通过结合露天开采现状进行分析，因原地质模型７９采用矿体的平均品位较为笼统，此次在优化境界的基础上，以地勘资料为依据按品位分块、结合现状细化矿石品位，并按露天实际的采矿参数与选矿指标进行经济价值测算。并由计算机执行，在优化境界线范围内尽可能圈定出价值最优、且剥采比最小的矿体作为前期开采对象。矿体选定后，进行经济技术指标对比。其中，结合露天矿体北高南低，前期北部剥离量大、南部剥离量小的特征，主要进行了３个方案的对比分析。方案一是将北东部剥采比最小的矿体圈定作为前期开采对象；方案二考虑到西南部铜铁矿的利用价值，在方案一的基础上，增加圈定西南部铜铁矿，按北东部铁矿、西南部铜矿划分区域分别开采；方案三是在方案二的基础上增加圈定南部的相对较高品位的铁矿石作为前期开采对象。并分别按吨精矿综合直接成本、不含剥岩运输的直接成本、不含剥岩的直接成本、一半岩石销售（买方承担运费）的直接成本进行详细的经济对比，以探索合理的技术方案与经营对策。各方案主要技术经济指标对比如表１所示。表１各方案主要技术经济指标对比分区域分步开采方案开采对象剥采比／（ｔ／ｔ）采出矿量／万ｔ）原矿采选总成本／（元／ｔ）采出铁品位／％采出铜品位／％选矿回收率／％铁选比铁精矿产量／万ｔ单位成本测算直接成本（元／ｔ）直接成本（不含剥岩运输）／（元／ｔ）直接成本（不含剥岩成本）／（元／ｔ）一半岩石销售（买方承担运费）；剩余抛废和堆存／（元／ｔ）一北东部矿体０．６７２１８７６．５７１７．４０．０４５５６．４３４５２７５１４４９０５２１二南部铁铜矿２．５９４３０７６．５７１８．９５０．１９５５５６５．９７３５９３５４４４５２５６９三南部铜铁矿１．６１１３１７６．５７１９．２０．１５７５．７１９８５１９４９１４３６５０５由表１所示，方案一虽然剥采比仅为０．６７，但前期采出矿量仅２１８万ｔ，出矿品位１７．４％，选比６．４；方案二剥采比为２．５９，前期采出矿量４３０万ｔ，出矿品位１８．９５％，选比５．９；方案三剥采比为１．６，前期采出矿量１１３１万ｔ，出矿品位１９．２％，选比５．７。通过综合测算经济指标，方案一虽然剥采比较低，但出矿品位也较低，出矿量少，选比高，精矿综合采选直接成本５２７元／ｔ；方案二虽然出矿品位有所增加，选比有所降低，但剥采比高，铁精矿综合采选直接成本５９３元／ｔ，为最高；方案三虽然剥采比方案一高，但出矿品位增加较明显，选比最低，出矿量最大，精矿综合采选直接成本５１９元／ｔ，为最低。由此，在目前市场波动较大的经济形势下，从熔岩铁矿先期经济开采的角度，应优先实施方案三，以合理渡过难关再持续推进后期开采。但考虑到方案三与市场矿价仍然存在差距，应积极考虑采剥分离、剥离废石利用周边水利及公路等基础建设需求进行销售的措施，以进一步提升经济效益。由此，通过进一步进行经济测算，若剥离能够单独委托、由买方自行承担穿爆、运输费用，分推的精矿综合采选直接成本可降至４３６元／ｔ，该成本再加上财务费用、销售费用和资源税，到厂完全成本与进口矿价相对有一定优势；若剥离穿爆费用由公司承担，运输费用由买方自行承担，则分推的精矿综合采选直接成本４９１元／ｔ，而在市场需求饱和、１８６４万ｔ废石只能销售一半的情况下，分推的精矿综合采选直接成本５０５元／ｔ。该成本再加上财务费用、销售费用和资源税等，完全成本与市场价格存在一定差距，再综合考虑实际采出品位受到地质勘探程度的影响也会存在一定的波动，以及按分期开采方案实施后剩余矿石的持续开采问题，从长远考虑，只有通过销售废石产生收益才能弥补其经济效益的不足。同时，应进一步考虑熔岩矿石预抛废方案，以“ 多碎少磨” 的思路降低选比，降低选矿成本，进一步提升总体经济效益。３熔岩矿石预抛废方案分期开采组织方案虽然前期经济效益有所改善，但不能完全实现露天优化境界内矿石的整体综合利用，所以提出对熔岩矿石预抛废方案进行研究。其研究主要通过入选前抛弃大量废石，间接提高选矿处理量，降低选比，降低整个选别流程的各项成本，最终降低成品矿的成本，以提高总体经济效益。预抛废方案考虑采用８５０ｍ平台废石干式预选抛废技术和ＭＺＳ８８４８半自磨湿式预选抛废进行组合研究。一是对已建成投入使用的８５０ｍ平台废石破碎抛选系统进行技术优化利用，通过破碎、筛分、抛选等技术优化，最终实现干抛精矿通过管状胶带输送机运输至三选厂熔岩系列ＭＱＹ６０９５球磨机再磨，尾矿进入到梭筛进行筛分堆存，作为建筑石料、免烧砖骨料对外销售，或进入井下充填利用；二是ＭＺＳ８８４８半自磨湿式预选抛废技术研究，在三选厂熔岩磨矿间对ＭＺＳ８８４８半自磨工艺流程进行技术优化利用。充分利用ＭＺＳ８８４８半自磨机具备中、细碎磨矿性能，对ＭＺＳ８８４８半自磨机排矿直线筛筛下矿浆，采用熔１＃泵输送到新增湿式磁选机进行预抛（下转第１０１页）８９总第６１５期现代矿业２０２０年７月第７期书书书明显减弱，检测确定原因是因为单体柱三用阀损坏卸液自降，影响了支护效果，致使试验效果不理想。单排丛柱支护方式，不能有效控制顶底板移近量；三花丛柱的支护方式，由于巷道中间底板底鼓严重，导致丛柱倾斜，柱梁推向巷道两帮，大大减弱了支护效果。加强丛柱的支柱质量检测和确保支护设计质量，完成支护后，要及时更换坏柱和进行补液，确保整体整体丛柱的支护强度。６与原单鞋支护效果比较６．１优点（１）丛柱底座增大，增强了单体柱在单位面积内的支撑强度，在一定程度上减少了原有单鞋单柱发生钻底的严重现象。（２）丛柱的整体支护，与原有支护方式对比，有效避免了巷道底鼓与巷道顶板来压时破坏巷道的情况减轻明显，巷道收缩变形情况得到有效缓解。（３）和原有的单鞋支护对比，丛柱对顶、底板的影响效果明显，工人开帮起底的劳动强度明显降低。６．２缺点（１）丛柱中的部分单体柱出现卸液自降现象，容易造成载荷不均匀的现象，致使底座发生倾斜，单体柱也会因此发生倾斜，从而发生“ π ” 型梁推倒的现象。（２）丛柱拆除困难，倘若被压死，使回收难度增大，支柱没有行程；底座质量很重给人工搬运带来困难。（３）丛柱支护相比较单鞋支护，在支护效果上已经有了一定程度的提高，但仍然不能满足生产的需要。总之，当前，试验使用的整体底座丛柱增加了底板支护面积，使钻底量减少５００～６００ｍｍ，和原有支护方式相较，有效抑制了２６０～４００ｍｍ巷道底鼓量，减小了工人在机尾起底的工作量，加快了工作面的推进速度，进一步缓减了临采空侧巷道矿压显现程度。在巷道高度和宽度适宜的回采工作面可以推广使用。参考文献［１］贾明魁，贾立安，刘银志．高应力破碎带大断面巷道支护技术研究［Ｊ］．矿冶工程，２００３（５）１２  １４．［２］杨运峰．高应力破碎带大断面巷道支护技术［Ｊ］．煤炭工程，２００６（５）１８  ２０．［３］林远东．动压采空区下底板岩体变形破坏规律研究与应用［Ｄ］．淮南安徽理工大学，２０１０．［４］许岩．动压巷道围岩破坏机理及其控制研究［Ｄ］．西安西安科技大学，２００９．［５］王达三．综放工作面临采空侧回风巷丛柱鞋支护技术的应用［Ｊ］．机械管理开发，２０１７（１２）４７  ４８，５５．（收稿日期２０２０  ０３  １２櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）（上接第９８页）选，精矿进入后续流程，尾矿经新建振动筛进行脱水后运输至堆场。尾矿可作为建筑石料、免烧砖骨料对外销售，或进入井下充填利用。前期通过试验研究，采用２０．０９％铁品位的原矿，对分别破碎至０～５ｍｍ、０～１０ｍｍ、０～２５ｍｍ３种粒级进行干式磁选试验。试验结果表明，破碎至０～１０ｍｍ的矿石抛后铁品位提高的幅度相对最高，最高可提升３．５５个百分点，抛尾铁品位为８．０２％，效果相对较明显。通过可行性研究，项目的实施可将年原矿处理量由４６２万ｔ提升到６２７万ｔ。其中干式预选抛废技术，处理能力为１６５万ｔ／ａ，可得到１３２万ｔ抛选后的精矿；ＭＺＳ８８４８半自磨湿式预选抛废技术，将干式抛选精矿进入到三选厂铁系列进行处理，处理能力从６００ｔ／ｈ（４６２万ｔ／ａ）提高到６５０ｔ／ｈ（５０２万ｔ／ａ）。同时项目的实施，可以减少尾砂排放１２５万ｔ，节约了尾矿处理成本，减少了尾矿库容及土地的占用。通过项目实施，优化境界内开采矿石入选平均品位将提高２个百分点，选比降低０．２个点。经测算，项目在扭转露天项目亏损的基础上，可产生一定的利润，以此可推进项目的组织实施。４结语综合以上所述，在铁矿市场急骤波动，加之熔岩矿含铁品位低、利用价值低，企业生产经营艰难的条件下，为能够及时回收利用受井下崩落影响的浅部熔岩露天矿，需要以露天境界优化、生产组织方案优化、低贫熔岩矿石预抛废等方案作为技术突破口进行经济合理利用，以推进持续生产。同时需要在生产组织过程中注重跟踪落实，以达到预期的效果。参考文献［１］范有才，徐万寿．大红山铁矿坑露联合同步开采优化［Ｊ］．现代矿业，２０１６（４）１１  １４．［２］候鹏，马力．基于动态经济分析的露天境界优化研究［Ｊ］．露天采矿技术，２０１４（１）２２  ２４．［３］王述清，杨晓静．基于Ｓｕｒｐａｃ不同算法的露天矿境界优化研究［Ｊ］．中国矿业，２０１２（８）３７０  ３７３．［４］蒋权，陈建宏，杨海洋．基于ＤＩＭＩＮＥ软件的露天矿境界优化研究［Ｊ］．金属矿山，２０１０（９）１３  １７．［５］柳波，陈广平．基于３ＤＭｉｎｅ的露天矿开采境界的优化［Ｊ］．化工矿物与加工，２０１１（３）２８  ３１．（收稿日期２０２０  ０５  ０８）１０１马国宏煤矿整体底座丛柱支护技术探究２０２０年７月第７期

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