基建勘探在超深井矿山建设中的应用：以思山岭铁矿为例.pdf

现代矿业 MODERN MINING 总第616期 2422年8月第8期 Ser ia l Ns. 616 Au g u st . 2422 基建勘探在超深井矿山建设中的应用 以思山岭铁矿为例 边振辉 （本溪龙新矿业有限公司） 摘 要 摘 要 思山岭铁矿上下采区首采开拓中段标高分别为-1 222 m和-1 202 m,地质勘查程度 为详查，资源储量级别为控制的（122b）和推断的（333）。经基建巷道工程揭露，矿体赋存形态并非地 质勘查时认为的“似金元宝形”向斜，而是单斜构造控制的矿体形态。详细分析了基建勘探工作在该 矿建设中的作用，认为基建勘探采用探采结合、坑钻组合手段，注重综合研究概化地质模型，对矿井基 建开拓设计和施工具有较好的指导作用。 关键词关键词超深井开采首采中段基建勘探地质模型 DOI12. 3999/3. issn . 1674-6282. 2020.28.222 超深井开采的矿床多为隐伏矿床且埋藏较深，工 业矿体多赋存在千米以深。如果采用充填采矿法，一 般会采用自下而上的开采顺序,那么首采中段就会位 于矿床较深的部位。例如辽宁本溪思山岭铁矿上下 采区首采开拓中段标高分别为-1 222 m和-1 202 m,距地表1 202 1 302 mo矿山开采设计要求首采 地段的矿床勘查程度较高，一般资源储量应达到探明 的级别[6]o钻探是矿床勘查的基本手段，一般浅部 勘查程度较高,随着深度增加,勘查程度逐渐降低,矿 体赋存状态及资源储量可靠性较差。因此，超深井基 建开拓首采中段矿床勘查程度较低,基建勘探对超深 井开拓设计和施工的指导作用就显得尤为重要。本 研究以辽宁思山岭铁矿超深井开拓工程为例,分析基 建勘探在超深井矿山建设中的指导作用。 1矿山概况 思山岭矿区铁矿勘查工作阶段为详查。在普查 工作基础上完成的主要工作量有1 3 002地质、水 文、工程及环境地质测量52 k m2,12 002地形地质 修测3.29 k m2,钻探工程共施工了钻探孔39个，进尺 66 461 m。其中见矿钻孔32个，进尺51 599 m；未见 矿钻孔2个，进尺8 871 mo水文工程孔2个，进尺 2 274 m。思山岭铁矿为I I类勘查类型，以152 m（线 距）x（152 302）m（孔斜距）的网度探求控制的资 源量；以（150 302 ）m（线距）x （302 662 ）m（孔斜 距）的网度探求推断的资源量。 通过开展地质勘查工作，基本查明了区内地层层 边振辉（1963），男，高级工程师，注册矿业权评估师,117220辽 宁省本溪市。 63 序、构造特征、岩浆岩规模，成矿地质条件和控矿因 素，矿体的分布、数量、规模、产状及矿化特征;矿石物 质成分、结构构造、主要有益组分的赋存状态及变化 规律，矿床开采技术条件，矿床主要充水因素等。初 步划分了矿石自然类型、工业类型。提交的资源量为 控制的经济基础储量（162b）和推断的内蕴经济资源 量（333）。全矿区控制的经济基础储量（122b）占比 31,推断的内蕴经济资源量（333）占比69。矿床 控制及研究程度基本达到详查要求卩2。 思山岭铁矿开拓系统为主副井深部皮带道开 拓方式（图1）o设计有2条主井（06.3叫深1 525 m）,l条副井（016叫深1 395 m）,l条进风井（08.5 叫深1 493.5 m）,2条回风井（02.5 m,深度分别为 1 273. 5 m 和 1 520 m）,1 条措施井（06 叫深 1 272 m），深部1条主斜坡道和1条辅助斜坡道。基建开 拓中段有-966 , -1 020 , -1 066 , -1 164 , -1 200 , -1 244 m，基建开拓掘进总工程量212万m9。采矿 方法为大直径深孔嗣后充填采矿法,开采顺序为自下 而上开采，垂直方向上分上下两个采区;其中-1 022 m和-1 200 m分别为上下采区的首采中段⑶。 2首采中段基建勘探 （1）地质勘查程度。根据冶金矿山采矿设计规 范（GB 528362013）⑷，矿山首期开采地段要有一 定探明的可采储量。思山岭铁矿地质勘查没有达到 勘探程度，没有提交探明的可采储量。基建开拓上采 区首采中段-1 022 m中段控制的（122b）资源储量 占比25，推断的（333）资源储量占比72 ；下采区 首采中段-1 200 m中段控制的（122b）资源储量占 边振辉基建勘探在超深井矿山建设中的应用以思山岭铁矿为例2022年8月第8期 - 1060 m 首采 -1200 -1600 图0思山岭铁矿开拓系统示意 11号主井;22号主井;3副井;4进风井;5措施井;62号回风井;71号回风井;8中央水泵房及变电所;9卸载站; 2原矿仓;11成品矿仓;2大件道破碎硐室；2辅助斜坡道；2深部开拓皮带道；2矿体 比22,推断的（333）资源储量占比78。首采中 段地质勘查程度明显偏低，控制的（22b）资源储量 占比偏低于其在矿区总资源储量的占比,不能满足基 建开拓设计和施工需要,有必要进行基建勘探工作。 （2） 基建勘探工作程度确定。首采中段基建勘 探的目的是指导矿山基建开拓、采准工程安全高效施 工;准确进行矿体空间定位，二次圈定矿体储量升级; 进一步查明矿床水文地质、工程地质、环境地质、地 温、地压等开采技术条件。①基建勘探范围与首采地 段开拓范围基本一致⑸，思山岭铁矿首采中段有运 输中段、出矿中段和凿岩中段，基建勘探主要在这5 个中段开拓和采准工程范围内进行。有时为验证地 质勘查钻孔的偏斜度、摸清有意义的地质层位（如古 风化壳、绿岩相带等）、沿走向追索矿体等目的，基建 勘探范围也会超出开拓工程范围。②基建勘探工程 主要为探矿工程，其次还有探水工程以及科学研究 （如岩石力学测试等）工程等。③将首采中段控制的 （22b）和推断的（335）资源储量升级为探明的（111） 或（121）可采储量。 （3） 基建勘探手段选择。基建勘探手段为探采 结合、坑钻结合，以坑探为主、钻探为辅的工作手段, 最大限度地利用探矿作用的生产工程。探水工程钻 探为主，并利用井下物探（瞬变电磁法TEM）工作面 进行超前辅助勘探。 （4） 基建勘探工程网度确定。基建勘探网度一 般在地质勘查网度的基础上加密，并结合矿体中段高 度、采场结构参数以及矿体空间形态变化程度等因素 综合确定。但对于超深井矿山自下而上的开采顺序, 首采中段位于地质勘查程度较低的深部，勘查网度确 定主要考虑后两个因素。思山岭铁矿开拓中段高60 m,盘区宽264叫采场结构尺寸44 m （宽）X 64 m （高）其基建勘探网度以巷道系统为骨架，形成了 134 m（走向间距,0.5倍盘区宽）X60 m（倾向垂高, 中段高）的基建勘探网度。 （5） 基建勘探工程施工顺序。基建勘探工程施 工顺序与基建开拓、采准工程施工顺序相互配合，起 到探矿作用的开拓采准工程优先施工;对矿体边界依 赖性较强的上下盘沿脉工程需要在探矿工程指导下 施工,探矿工程超前施工。探水工程坚持“有疑必 探、先探后掘”原则,工作面超前探水先于其它工程 施工。 （6） 研究矿床成因指导基建勘探。利用矿床成 矿规律指导基建勘探工作，可以提高探矿工作目的 性、质量和效率。思山岭铁矿地质技术人员基于地质 勘查数据库，利用3DMin e矿业工程软件，结合沉积 变质硅铁建造（BIF）最新研究成果构建了矿床成因 模型,并不断根据基建巷道和探矿工程揭露的地质现 象进行修正,对基建探矿起到了很好的指导作用。 3基建勘探对基建开拓的指导作用 33完善和优化开拓设计完善和优化开拓设计 经过开拓巷道和基建勘探工程揭露，思山岭铁矿 矿体赋存状态发生了较大变化,其形态并非地质勘查 时认为的“似金元宝形”向斜,而是以单斜构造控制 的矿体形态且沿走向延伸的趋势越来越明显。因此, 69 总第616期现代矿业2022年8月第8期 原来“封闭式”的环形运输中段开拓布置形式已经无 法适应矿体赋存状态的变化。经过研究，将运输中段 的布置方式优化为“开放式”的环形运输方式，提高 了运输中段开拓工程对矿体赋存状态变化的适应性O 开放式环形运输布置形式如图2所示。 图2开放式环形运输中段开拓布置形式示意 1主井;2副井;3卸载站;4运输穿脉;5上盘沿脉； 6下盘沿脉；7矿体 3.2指导脉外基建巷道施工指导脉外基建巷道施工 上下盘沿脉工程对矿体顶底板边界线依赖性较 强，其工程施工前必须准确控制矿体顶底板边界。实 际工作中优先施工具有探矿作用的穿脉巷道,其穿截 矿体后就可准确控制矿体边界,进而确定了沿脉巷道 的位置。具备条件时也可以利用坑内钻超前指导脉 外巷道施工。 3.3及时发布水文地质预警及时发布水文地质预警 分析研究基建巷道、探矿和探水工程遇到和揭露 的水文地质问题，结合水文地质观测、地层岩性、构造 地质特征,有助于概化矿区水文地质模型并不断修正 完善。地质技术人员根据水文地质模型对首采中段 开拓工程进行突涌水风险等级预警，指导了探水 和开拓工程设计与施工,保证了井建工程施工安全。 3.4指导大型硐室工程选址指导大型硐室工程选址 超深井开采的矿山以破碎硐室为代表的大型硐 室都位于矿井最深部。思山岭铁矿上下采区破碎硐 -记者在线- 室分别位于- 1 130 m和- 1 282 m标高，深度分别为 1 348 m和1 498 mo查明硐室部位水文地质工程和 地质条件、地压及岩爆倾向性，对大型硐室选址、支护 型式和施工工艺设计以及施工方案的选择尤为重要。 地质技术人员根据矿区地层岩性分布规律、断层构造 特征、地应力分布和岩体完整性等因素，设计了硐室 选址方案上采区破碎硐室选址应避免横跨F25断层, 宜选择在岩性均一的花岗岩或绿岩相带内，推荐选址 在岩体完整性较好的花岗岩体内;布设井下地质钻探 工程对选址区内的水文地质和工程地质条件进行详 细勘察。 4结论 1 充填法采矿的超深井采用自下而上的开采 顺序,首采中段地质勘查程度较低，相应的基建开拓 设计与施工应重视基建勘探工作。 2 矿山基建过程中要重视挖掘各类原始数据, 借助矿业工程软件,建立矿床成因、水文地质工程地 质、岩石力学等技术模型，进一步指导基建开拓设计 和施工工作。 3 实践证明，矿山开采设计要求地质勘查工作 阶段应达到勘探阶段。首采地段应有足够探明的 111或1 2 1 可采储量，以降低矿山建设工程的技 术风险。 参考文献 [1] 全永清.辽宁省本溪市思山岭矿区铁矿资源储量核实报告[R]. 喀什喀什西凯矿业有限责任公司,2216. [2] 张鸿禧.辽宁省本溪市思山岭矿区铁矿资源储量核实报告评审 意见书[R].北京北京中矿联咨询中心，2215. [3] 刘育明.本溪龙新矿业有限公司思山岭铁矿采选工程初步设计 [R].北京中国恩菲工程技术有限公司,2216. [4] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国质量监督 检验检疫总局.GB 598342213 冶金矿山采矿设计规范[S]. 北京中国标准出版社,2213. [9]兰俊，范国强.浅析矿山开采设计中的基建探矿[J].科技信 息,221228 351,354. 收稿日期2020-69-68 砂石行业发展9模式之3. 2建设绿色建材产业园 绿色建材产业园可以看作是以砂石生产为基础 的“砂石骨料生产 ”模式，在砂石骨料2. 2的后端, 增加混凝土制品、建筑构件、装配式建筑、保温材料、 海绵城市用固废再生透水砖等的绿色制造，形成有关 混凝土及建材系列产品制造和智能控制的绿色建材 产业园。产业园内的产业需要因地制宜来增加，提升 科技创新能力，做到上下游产业的有机结合和企业效 益的最大化。 72