西石门铁矿降低采矿成本的措施.pdf

S e r i a l No ． 5 82 Oc t o b e r ． 2 01 7 现代矿业 M0DERN MI NI NG 总第 5 8 2 期 2 0 1 7 年 1 O月第 1 O期西石门铁矿降低采矿成本的措施陈龙五矿矿业控股有限公司摘要西石门铁矿经过多年的开采，由于开采标高下降，矿体倾角变缓，矿体厚度变薄，加上矿石资源被严重盗采，采用正常的无底柱分段崩落法已不能满足生产的需要，而选取合理的采矿方法布置采场，能够在有效地回收矿产资源的同时，降低掘支成本，提高经济效益。关键词采矿方法平底结构成本 1 西石门铁矿目前面临的问题西石门铁矿是一个地下开采的大型铁矿，隶属于五矿邯邢矿业有限公司。西石门铁矿自上世纪 6 0年代末期开始基建， 1 9 8 5年投产，至今已有 3 0 a 的开采历史。西石门铁矿目前年产铁矿石量 2 0 0万 t 左右，但随着开采标高的下降，矿体倾角明显变缓，矿体厚度急剧变薄，再加上矿石资源被严重盗采，矿石资源大大萎缩，铁矿石和铁精粉的产量开始逐年递减。表 1为西石门铁矿 2 0 1 0 --2 0 1 3年铁精矿、铁矿石产量、采准掘进、拱架支护的对比。表 1 西石门铁矿2 0 1 0 --2 0 1 3年产量及掘进支护统计从表 1 不难看出，西石门铁矿最近 4 a内的铁精粉产量是逐年下降的，采准掘进工程量和拱架支护量却是逐年增加的。随着开采深度加深以及民采空区的存在，井下地应力越来越大，巷道围岩稳固性变差，掘进工程需要大量的拱架支护，部分掘进部位甚至需要二次拱架支护，提高了相应支护数量、等级，加之矿岩界线变化，残采采场的不确定性，采准掘进工程的利用率低，采矿成本投入加大。在当前严峻的市场条件下，铁精粉价格走低，西石门铁矿接近盈亏的边缘，如何保证铁精粉的产量不会大幅下滑，降低采矿成本是西石门铁矿目前急需解决的难题。 2 西石门铁矿的采矿方法简介西石门铁矿经过 3 0 a的开采，通过以往的生产陈龙 1 9 8 2 一，男，工程师， 2 4 1 0 0 0安徽省合肥市滨湖新区武汉路 2 3 0号。 6 4 经验，依据现在采场的实际条件，推出了“ 平底结构” 采矿方法。当前西石门铁矿主要的采矿方法有无底柱分段崩落法、单堑沟平底结构采矿法、双堑沟平底结构采矿法等。 2 ． 1 无底柱分段崩落采矿法无底柱分段崩落采矿法是一种高效率采矿方法，在国内外金属矿山地下开采中占有很大比重图 1 。西石门铁矿运用此方法开采已有多年的历史，主要优点有工艺简单、机械化程度高、作业安全。缺点是受开采条件及围岩强度变化等因素影响，易发生“ 悬顶、推墙” 的爆破事故，不但影响矿山企业经济效益，而且给矿山安全生产造成较大的危害。无底柱分段崩落采矿法的适用条件矿石与下盘围岩稳固性在中等以上，这样回采进路不需要大量支护，有利于在其中开凿采准巷道，上盘围岩稳固性不限；急倾斜的厚矿体或缓倾斜的极厚矿体。图 1 无底柱分段崩落采矿法 2 ． 2 单堑沟平底结构采矿法单堑沟平底结构采矿法是一种新型的采矿方法，主要适用于倾斜或缓倾斜薄矿体图 2 。主要优点有降低采场采准工程量；由于巷道都布置在稳固的闪长岩中，不需要拱架支护，降低支护成本，提高掘进效率和安全度；降低中深孔的施工工程量；大大减少了为了切割拉槽崩落上盘岩石量，降低了矿石贫化率；可以通过出矿巷采出中深孔放炮崩入空场和因为悬顶而损失的矿石，降低了矿石的损失陈龙西石门铁矿降低采矿成本的措施 2 0 1 7年 1 0月第 1 0期率。体。单堑沟平底结构采矿法的适用条件倾斜薄矿图 2单堑沟平底结构采矿法 2 ． 3 双堑沟平底结构采矿法双堑沟平底结构采矿法是在无底柱分段崩落法的基础上做了修改，将 3 条进路作为一个回采单元，从中间进路向两边进路施工出矿巷，构成双堑沟落矿、平底出矿的底部结构采矿方法。优点为巷道须布置在稳固的闪长岩中，不需拱架支护，节约支护成本；可以避免采场悬顶时损失矿石资源和处理悬顶带来安全隐患，提高矿石回采率，增加本质安全度；大大减少出现悬顶时对生产组织的影响，且增加了出矿掌子面数量，提高了出矿效率。缺点与无底柱分段崩落法相比，采准工程量的投入较多，采掘比较大；巷道必须在稳固的岩石中施工，所以采场回采时，底部岩石较多。双堑沟平底结构采矿法适用条件上部为倾角较缓的厚矿体，且矿体上盘没有冒落，还没有形成覆盖层的残采采场。双堑沟平底结构采矿法见图3 。图 3 双堑沟平底结构采矿法 3 西石门铁矿的矿量分布形式 3 ． 1 西石门铁矿的矿量分布情况西石门铁矿目前生产铁矿石主要分 2部分，一部分是0 m中段及以下深部表内矿量的回采，西石门铁矿目前表内矿主要出矿部位北采区 0 m 中段 0 m水平 0 、 3 采场，中二采区 0 m中段 1 4 m水平 1 2 、 2 3 、 7 2 采场，南二采区0 m中段 1 分区1 3 m水平 2 、 4 、 5 采场。另一部分是 0 m 中段及 4 0 m 中段以上残采矿量的回收，西石门铁矿目前残采矿主要出矿部位北采区 1 2 0 m 中段北平 1 4 5 m水平残采采场；中一采区 8 0 m 中段 1 1 6 m水平 4 、 5 残采采场， 1 1 0 m水平 1 残采采场；中二采区 0 m 中段 3 5 m水平 7 、 8 残采采场；南一采区 8 0 m 中段 1 0 0 m水平 5 、 6 残采采场， 8 0 m 中段 9 5 m水平 1 、 2 残采采场；南二采区 0 m 中段 Ⅱ分区 3 1 m水平 2 、 3 残采采场。 3 ． 2 西石门铁矿的矿量赋存形态 3 ． 2 ． 1 西石门铁矿表内矿赋存形式西石门铁矿随着采矿深度的不断延伸，矿体逐渐变薄，倾角变缓，主要以倾斜薄矿体或中厚矿体为主。 3 ． 2 ． 2 残采矿量的分布形式 1 上分段的脊部残留矿量工艺损失矿量。上分段脊部残留矿量主要由脊部残留矿柱和脊部残留体组成。脊部残留矿柱主要存在于无底柱采矿法中，由于受采矿工艺的影响，当矿体为缓倾斜时，由于上下分段进路的菱形布置，所以在上分段的回采时，中孔爆破后会留下脊部矿柱。此类矿柱在分段的边缘部分，一般在下分段的设计中出于效益方面的综合考虑均不回采。根据无底柱分段崩落法的端部放矿理论，进路出矿时有部分崩落的矿石不在流动散体范围之内，由于这部分矿石无法放出而被残留。而靠近流动散体边缘部位的矿石，向回采面移动的速度较慢，当停止出矿时，有很大一部分采不出来，残留在回采面的两侧，形成残留矿量。这些残留矿量形成了无底柱分段崩落法的矿石脊部残留体图4 。图 4 脊部残留体 2 地压破坏残留矿量。一类是由于随着回采分层不断的下降，采场地压逐渐显现出来，对所施工的采准工程造成破坏而损失的矿量；另一类是受民采矿点不规则采矿影响容易形成应力集中显现，对采准工程构成破坏而无法采出的矿量。 3 零星、边角矿体。此类矿体主要分布在采场的边部或主矿体的分支部位，矿体厚度较小。 6 5 总第 5 8 2期现代矿业 2 0 1 7年 l O月第 l 0期 4 不同形式矿体的开采方案 4 ． 1 表内矿体的回采方案西石门铁矿已经逐步进入深部开采，随着采深的增大，厚大矿体所剩无几。由于当前无底柱分段崩落法的出矿方式与实际生产现状很不适应，不仅爆破落入空场的矿石放不出来，而且布置在破碎的矽卡岩层里的进路也维护困难，导致产量稳定性差与矿石开采损失率大。在分析矿体条件与回采工艺的基础上，确定了薄矿体的单堑沟平底出矿方案。而对于中厚矿体继续采用无底柱分段崩落法。 4 ． 2残采矿的回收方案 4 ． 2 ． 1 上分段脊部残留矿量的回收方案根据脊部残留矿量的成因和矿岩散体流动规律，可以在脊部残留矿量的下部布置无底柱分段崩落法回收分层，回收此类残留矿量图 5 。布置回收分层的最大难题，是如何减少废石的混入率。对此，可采取如下技术措施。图 5回收进路 1 增大中深孔设计边孔角度减少岩石混入量，视回采进路上部的岩石厚度可取 5 0 。～ 5 5 。。 2 加大放矿步距减少废石放出量放矿步距越大，则端部残留量也就越多，而回收进路的端部残留体是由岩石组成的，所以加大放矿步距可减少废石放出量，且上部岩石厚度相对越大，减少的出废石量越多。 3 实施矿岩分装分运。 4 ． 2 ． 2 地压破坏残留矿量的回收方案 1 地压破坏残留矿量形成的主要原因。由于西石门铁矿矿体属于接触交代矽卡岩型磁铁矿床，矿体复杂多变，且处于单扭曲造成的背斜褶皱构造中，原岩应力较大，随着开采深度的下移，采场地压活动显现，巷道被破坏严重，使得正常的采场回采无法进行，矿量非正常损失严重；由于地压影响，造成中深孔施工后变形严重，放炮后只能爆下高 3 m内的高度，没有爆破到设计要求的高度形成了悬顶，形成了残留矿量。 2 双堑沟平底结构采矿方案的选取。西石门 6 6 铁矿地压破坏残留矿量多出现在矿体的厚大部位，可以采用双堑沟平底结构采矿方案回收此类残留矿量。双堑沟平底采矿方案属于一种诱导冒落采矿法，即通过 2个堑沟巷的同步回采形成诱导空间，诱导上部矿岩自然冒落。通过出矿巷可以采出崩入空场与诱导冒落的矿石；当出矿结束后，顶板围岩自然冒落形成足够厚度的覆盖层，然后回采联络巷，回收堑沟巷之间的脊部残留矿量。如果一个采场回采面积不能满足诱导顶板围岩自然冒落的条件，就保留联络巷，待相邻采场回采促使顶板围岩自然冒落后，再回采联络巷。双堑沟平底结构采矿方法需要注意的要点，确保堑沟巷出矿时在采场内形成连续采空区，即两条堑沟的上部采空区互相连通，中间不保留支撑矿柱，缓解联络巷的压力，否则，如果在联络巷上部留下矿柱，将会引起应力集中，使联络巷容易遭受地压破坏。零星、边角矿体一般都是矿量小，如果回采将投入大量的采准工程，经济效益小，在目前铁精粉价格下跌的情况下，暂时不回采。 5 2种采矿法对比通过对原设计采矿方法改进，采用 “ 平底结构采矿法” 可以节省工程掘支量，表 2为2个采矿方法前后工程量的对比和节省成本。表 2 西石门铁矿推广平底结构所带来的效益亩一 I_ 1 1 、 5 7 6 9 5 O 5 2 6 4 案西翼l1 -2 1 -1 、 , 2 。 , 3 ； 3 4 3 3 合计注掘进成本按3 0 0 0 Y v_ ,／ m计算。表格中的原设计采用的无底柱分段崩落法，新设计采用的“ 平底结构” 采矿法。 2 7 4一一一一一 1 陈龙西石门铁矿降低采矿成本的措施 2 0 1 7年 1 0月第 1 0期 6 结论西石门铁矿经过 3 0 a 的生产，特别是民采矿点的乱采乱挖，所剩矿产资源非常有限。通过分析西石门铁矿的矿量不同赋存形式，选取合理的采矿方法布置采场，能够在有效地回收矿产资源的同时，降低掘支成本，提高经济效益。2 0 1 4年西石门铁矿预计完成铁矿石 1 8 1 ． 5 8万 t ，矿石品位 2 7 ． 4 6 ％，比去年同期提高 1 ． 6 7个百分点；采准掘进预计完成 1 9 9 5 0 m，比去年同期降低 5 4 7 0 m；拱架支护预计完成 2 0 1 4 2 架，比去年同期降低 5 8 9 0架； 2 0 1 4年全年预计生产铁精粉6 3 ． 7 2 万 t ，在圆满完成生产经营任务的同时，降低了采矿掘支成本，增加了经济效益。参考文献 [ 1 ] 常帅．西石门铁矿复杂多空区矿体综合开采技术研究[ D] ．沈阳东北大学， 2 0 1 3 ．收稿日期 2 0 1 7 - 0 6 - l O 上接第 5 9页．一爿 I 目j c l 台昌 l 3 1 导半 } i ／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／．囹曩团勿勿 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯j ‘ ～ 6 a - 6 ⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯ 6 d _ ￡ u ，／ j 8 In ‘ 4 2 m 8 m ‘ L C ． 1 0m 图 7留矿全面采矿法 l 一沿脉运输巷道； 2 一穿脉巷道； 3 --A , 行通风天井； 4 一联络道； 5 一拉底巷道； 6 一电耙收益率 1 4 ． 9 4 ％，投资回收期为6 ． 3 6 a ，经济效益显方案及效益[ J ] _ 河北理工大学学报自然科学版， 2 0 1 0 3 8 - 著，经济指标良好，技术上可行，经济上合理，完全具儿。备建设的条件。耋开拓的几个技术问科技致富向导 ’ 5 结论 [ 4 ] 武伟．矿井开拓方式及综合开拓探讨[ J ] ．科技风， 2 0 1 0 洋湖铁矿通过对新勘探资料整合，通盘考虑矿 1 2 1 6 6 ．床开拓系统，确定采用平硐斜坡道竖井综合开 [ ]蔡更新，潘晓光，李冲地下矿开拓方式选择及注意事项拓方式和多种采矿法，提高了产量，增加了服务年 [ 6 ] 萼整合浅析 [ J ] ．西部探矿工限；实现了分期投资，降低一次性投资费用，缓解资程。2 0 0 9 1 1 1 4 5 - 1 4 7 ．金紧张状况；减少对生态环境的破坏，降低土地恢复 [ 7 ] 高文翔．多矿整合产能配置与区域开拓运输系统重构优化研治理、林土地征占费用；缓解了村企矛盾，产生较好究[ D ] 长沙中南大学， 2 0 0 8 的社会效益和经济效益，取得了预期的效果。，拓系统的优化调整中国有色冶金 ’ 参考文献 [ 9 ] 王家骧．坑内主要运输方式的选择[ J ] ．有色矿山， 1 9 9 4 2 5 0 - 5 5． [ 1 ] 刘小军 s 公司煤炭资源整合方案设计研究[ D ] 广州华南理收稿日期 2 0 1 7 - 0 6 1 9 工大学， 2 0 1 4 ． f 2 ] 康建坤．张云鹏．徐炎明．等．迁安市孟家沟矿区铁矿资源整合 6 7