露天转地下开采平稳过渡措施研究

1、2 0 () 8 : 7 j j china mining m ag a z i n e july2 0 0 8露天转地下开采平稳过渡措施研究 南世卿1 52 ,宋爱东2( 1 东北大学，辽宁沈阳1 1 0 0 0 4； 2 .唐钢集团石人沟铁矿，河北遵化0 6 4 2 0 0 ) 摘要：口的我【曰人部分铁矿山f丨！ i i临由徭人转入地下开采问题，而由露夭 转入地下开采会遇到许多新的技术问题，j t屮最主要的问题足如何实现平稳过渡 和如何实现生产衔接。冈为该问题在全国具有普 遍意义，冈此闲家以f i人沟铁矿 騙天转地卜.开采建设项 为依托，将这一课题作为“ f 科技支撑i划 进j i攻炎研究

2、。木文针对露人转地f开采的半耍问题即f稳过渡措施问题，经过 对矿山实际问题的 研究.制定f i 系列平稳过渡的措施力'案，取得理想效 果。关键词：媚人转地卜；f稳过渡；措施方策；技术研究屮图分类号：，i '1 ) 8 0 2文献标识码：a文章编号：冃前，我同黑色金属矿山8 0 %以上的矿 石赶矿山，建设规模15 0万t ,该矿在建矿之前的总体由露犬开采完成，经过数十年开采，人部分露天采规划时，规划了矿山按露犬与地卜分两期开采，前矿的 矿山其露天境界内的矿石已将采完，即将面临期采用露天开采，后期转人地卜开采。1 9 9 9年该由露天转入地卜.开采的问题。由露天开采转入地下 矿着手

3、研究转地 下歼采。当时该矿的生产现状为，开采会遇到许多新的技术问题，而如何实现转折 期露天开采南区1 8线至2 8线范围己经结束，1 8线问的平稳过渡是金业最关心 的主要问题。矿山企业 以北至5线的北区露天开采仍在进行。矿山全区从的生产经 营活动要求在由露天转地下开采过程中耍南向北2. skin,露灭开采时划分为 二三个采区，2 8甲稳过渡，而不能出现产量大幅下滑，效益大幅f线至1 8线为 南区，18线至8线为中区，8线以北降局面。平稳过渡的主要问题足产链的衔接, 还包为北区。矿区内矿体主要有4层矿体，从南北呈狭括采矿t艺技术衔接、安全 管理技术的转变以及矿 长条带状分布，其中的矿体为主矿体。

4、矿山地山生产管 理方式的转变等内容。矿山由露天转入地质储量为2 3 3 4 0万t ,其屮工业储董 9 4 0 5万t ,远下开采，耍实现平稳过渡的理想效果和冃标，必须 景储墨1 3 93 4万t。矿山经过2 0年的开采，琶针对由露天转地下开采遇到的问题进行认真 分析和1 9 9 9年末，开采露天境界内矿石量仅剩2 0 0余万研究，制定出适应乎 稳过渡的措施方案，依靠这些t ,地下部分储量还很丰富，但尚未进行地下工程可 行的措施方案，解决影响露天转地下开采过程屮建设。矿内矿石主要为磁铁矿，平 均品位t f e的产量衔接问题、采矿工艺技术、安全管理技术以3 1.13%，矿 石易磨易选，铁精粉品位

5、6 8%,硫、及生产管理方式等问题。磷含量低。矿区为 单斜构造，矿体向西倾，倾角唐钢石人沟铁矿是我国露天转地下开采较早的50 o7 0 o o矿区内断裂构造发育对矿体影响较大，铁矿山，该矿从2 0 0 0年 开始就着手进行由露天转丰耍断裂带有f,。、f。、f。三条，给转地f开采 入地下开采的建设，经过转地下一期建设、二期建 带来很大困难。矿区内m：主矿 体厚度34 0 m,设及当前的三期扩人规模建设。该矿的转地f开采 南区矿体较 薄，北区矿体较厚。矿体沿走向及倾向建设过渡期间基木上实现了平稳过渡，产量 保持基形态变化较大，分支复合及突然尖灭现象较人，赋本稳定，没有出现大幅下滑，达到此效果的丰要

6、手存状况复朵。段就是该矿在建设前及建设过程中研究制定 并采取2平稳过渡措施研究f r一系列科学合理的措施方案，使该矿实现前期的 石人沟铁矿在生产形势非常被动的形势f ,进平稳过渡,矿山产量实现均衡衔接。行 问题研究，并制定出可行对策，以求使矿山实现1矿区概况 平稳过渡。矿山从1 9 9 9年开始，着手研究露天转唐钢石人沟铁矿足1 9 7 5年建成投产的露天铁地 下开采建设与过渡问题，在过渡的儿年内，逐步研究制定出系列有利：匸生产衔 接、产量均衡、甲收稿日期：2 0 0 8 0 5 2 2稳过渡的措施方案，从几年来 的生产经营效果看，1 3 5增刊南世卿等：露天转地下开采平稳过渡措施研究矿 山实

7、现产量均衡，露天与地f开采已初步衔接 合适位置选择施。i :斜井，采用 坑内上盘斜井开拓方和平稳过渡。取得这一成效的主要手段是研究制定 案，开采北 ix 1 6线至6线之间一 1 6 m至一 6 0 m的的一系列措施方案，下面分别阐述这些 措施方案。矿体，北区范围矿石储量为6 0 0万t。北区矿体的2 . 1分期转地f 开采建设特点足比较厚大，水文地质条件简单，涌水量小，研究从矿山的生产现 状人手，认真分析矿山生断层影响小一程建设从2 0 0 3年1 0月开始，2 0 0 5产经营形势。经研究，认为转地下开采建设应从南年8月建成投产，尽快实现丫 北区地1 出矿。区首先进行，分期转入地卜开采，这

8、样有利于避免2. 4边坡矿 体残采露天转地卜-开采的相互影响，有利于缩短地f开采石人沟铁矿在转地下开采 建设期间，为了使矿初期出矿时间。按照此研究思路，制定出露天转地山生产均衡, 尽可能对矿石产量进行补充，研究制下开采的一期建设方案。转地f开采期建设选 定定了边坡残矿回收方案。南区为首采区，开拓方式为卜盘中央喙井单翼通风露 天开采境界内的矿石己经采完，但露天境界布髦方式。建设规模定为6 0万t / a o 南区露天开采外的边坡内尚存有一泄的残留矿体，在露天转地下的露天底结束j : 1 72 4 m,确定地f开采的第一个的过渡期内，可研究对该部分矿体的冋收利 用。该中段一6 0 m为首采中段，o

9、m为回风水平，首采中矿委托有资质的单位进 行设计研究和技术论证。通段内的矿石储量为5 8 7万t。采矿方法采用窄场过研 究，制定边坡矿体冋收方案。北区边坡内残留法，采用此方法主要是为了留设露天 与地下开采之矿石量达1 0 0万t ,这部分矿石量的安全采出，有间的隔离层，即 境界矿柱，也是地下开采的安全顶效地补充了露天转地下过流期的产量不足。柱, 这样有利于避免露天与转地下的相互影响，使2. 5为适应唐钢发展需求，扩大 规模建设地下建设及开采更加安全。冈为南区的矿体较薄，根据唐钢发展对铁矿石 的需求，石人沟铁矿从不适宜采用大型机械开采，且！与时的矿石市场价格2 0 0 5年开始进行i期扩大采矿能

10、力建设。扩大采很低，投资要尽量控制，所以选用投 资少，见效矿能力建设规模为年产2 0 0万t铁矿石，工程计划快，当时成本较低 的浅孔留矿法，工程投资7 2 0 0 2 0 1 0年建成投产。万了亡。一期转地下工程 建设从2 0 0 0年7刀份至三期扩大采矿能力工程在施工屮因工程地质条2 0 0 4年8月，经过4年建设，达到投产出矿条件。件变化，施工难度加大，致使工程 滞后，为按期完在建设期间，为矿山生产需耍，中段运输巷采用脉成建设，矿山对 建设施工进行优化，即优先建设影内开拓，尽量多出副产矿石，并且在具备条件的 部响三期形成系统能力的主要工程项h，如主副井提分首先进行采矿准备。升系 统、井下供

11、变电系统、井下排水系统、井下通22增加地下出矿的抬施方案风系 统、井下主运输系统等重点工程，使三期工程为了使地f采矿尽快增加生产能力,较快地实建设按期达到系统能力，实现提前投产出矿。现露天与地下开采产量的衔 接，该矿在期地下工为了加快量期扩人采矿规模建设，矿山还研究程建设期问， 研究制定增加措施井的建设方案。在制定施工措施井方案，该方案在一 6 om水平, 南北区合适区域选择井筒位置，在北端帮4 6口水平北两区靠近一 1 8 onvk平井 底车场的位置增加施工上施工一条措施井。该措施井为竖井开拓，开采范两条措施 井，利用这两措施井，可加快1 8 om井|韦|为北区6线以北及边坡内的矿体，设 计

12、开采底车场及各种嗣室的施工，并可提前使1 8 om水6 om水平以上矿 体，矿石储银7 3万t。该措施井平与一 6 0 m水平贯通形成通风条件。该两条措 施工程投资4 8 0万元，年出矿能力达到1 5万t以上。井是加快三期建设的主要 施工措施。有效地补充了过渡期的矿石产量。三期扩大工程建设在采取措施井施工 和整体优2. 3适时安排地下二期建设 化施工方案后，町按预定h标建成投产，并 按计划2 0 0 3年，石人沟铁矿北区的露天开采基木结于2 0 1 2年达到2 0 0 万t规模。束，具备了北区转地下建设的条件，因此，研究制2. 6矿柱凹收，空 区处理及覆岩的形成定了北区转地下的开拓方案。石人沟

13、铁矿一、二期地f t程是 按一个中段开为了，加快地卜开拓建设，尽量缩短建设工期，拓建设，即从露天 底部om至一 6 0 nvk平（南区）该矿与设计院一起研究，尽量利用有利地形及条 和 -1 6 m至一 6 onvk平（北区），开采一 6 0 m水平件，以投资少、工期短、见 效快的原则，进行北区以_：矿体，一、二期合计采矿范围内的矿石储量为转地 f建设。在露天采区内形成的上盘台阶上，在1 2 0 0万t ,采矿方法全部采用浅 孔留矿法，均留设中国矿业了安伞顶梓.也即境界顶杵境界顶梓的留设主要、一 期地下开采'j :期扩人采矿规模开采灾现顺是为r避免露天与地f开采的相互干 扰，使露天与利衔

14、接，实现安全高效地采矿。石人沟铁矿的、地f同时施工作业, 有效防止露天积水大馈涌入地二期与j期开采顺利转换及衔接后，才可认为实现 f。一、二期合计生产能力为1 3 0万t ,服务年限露天t地卜.的f稳过渡, 冈露天t地卜.有标志意为6年。i期扩大地下采矿规模1 :程开拓按两个大 义 的隔离层.即境界顶柱还术处理，只有处理了该中段建设，开拓1 8 onvk平及 -3 0 onvk甲两个过渡层，才能称为真正意义i：的露天转地f开采的大屮段, 按1 2 0 ni大段高设汁，其开拓范罔i ：业储甲稳过渡。所以，后期述需做人最.i ： 作，其技术i ：量为4 5 0 （）万t ,服务年限2 0年。三期建

15、设选择先作将更加复 杂和困难。因此，本文说明口前已经研进的采矿方法，按机械化、规模化、科学化 的原则究制定的方案措施只足平稳过渡的前期研究，后期建设，完全改变了一、二 期i :程建设的小型化、人 要通过“ f . 一五''科技支撑项j继续进行研究，以工 化的“温州模式覽这上要是因为矿石f仃场条件期获得使平稳过渡问题最终解决。 变化及唐钢发展更求。釆矿方法采 j无底柱崩落3前期措施的实施效果法，该 方法要求必须有j ：覆岩层的形成。一、：期f i人沟铁矿f稳过渡的前期，即、： 期转地采矿的矿柱冋收与空区处理问题，耍与i期崩落法卜八采矿s从2 0 0 4 2 0 0 7 4 t 一

16、的4年时问，通过实施覆岩的形成统一考虑，从时间、空问上统一 安排，研究制定的措施方案，即分期转地下开采方案、适要研究制定统的解决处 理方案。h前，以石人沟 宜的开拓采矿方法方案、增加措施井方案、边坡残铁矿露 天转地下为依托的国家“卜一五'科技支撑矿冋收方案等儿项人的措施方案的实施， 有效地补攻关项目，即露天转地下开采平稳过渡关键技术研 充f转折期的矿行产蜒，避免了矿彳汁：馥人幅下究已经启动，其攻关研究的主要内容就是研究解决降, 使矿山的生产经营平稳进行，前期实现r学稳石人沟铁矿的矿柱回收、空区处理与 覆岩形成问过渡。该矿2 0 0 42 0 0 7年逐年的产量情况统计如题。通过研究,

17、制定出切实町行方案，使该矿的表1。表12 0 0 4 2 0 0 7年石人沟铁矿矿石产量统计表单位：万t 2 0 0 40.814.602.70100 t0 2 0 0 5 8.25 5.97 1 5.66 8 5.7 4 2 0 0 6 1 6.6 2 1 8.69 13.20 89.62 2007 10.56 36.78 16.88 9 6.6 5 累计 3 6.2 46 5.9 0 4 8.4 4 364.10% 值 9. 9518.1013.311 0 0 由表 1 得出，2 0 0 4 2 0 0 7 年一、二期地 f工 使以后儿年的矿石产蛙将逐步提高，2 0 0 8年预计程采矿合计

18、占4年总出矿量 的4 39 6 %,如果仅靠达到2 0万t , 2 0 0 9年达到1 4 0万t , 2 0 10 年达到此来维持矿山生产，远远不够，会造成矿山产量的16 0万t ,按照矿山新 制主的五年规划，将在2 0 1 2大幅下滑,而采取了措施井采矿、边坡残采及露天年 后矿山达到2 0 0万t的采矿规模。实现这一冃残采后，使矿山每年的矿石产量均 维持在8 5万t标，矿山还要做人量工作，主要是要研究解决一、以上，铁精粉产 量维持在3 0万t以j ：,措施井及二期采矿的矿柱回收问题、空区处理问题、过 渡层边坡采矿显然发挥了很好的补充供矿作用。如何开采和处理以及覆盖层如何形 成等。从另一方面

19、來分析，一、二期地下采矿到4结论2 0 0 7年，尚未达到设 计的13 0万t能力，实际出(1 )石人沟铁矿在露天转地卜.开采前期，经矿刚 达到7 10 8万t,而未达产的根本原因是装备研究，制定一系列的措施方案, 使矿山实现r矿石水平低，作业效率低，另外地下矿体的变化也是主 产量均衡及生 产经营的平稳进行，冈此认为研究制要影响因素，矿体变簿变少，为使地卜出矿 能力提定可行的措施方案，对露天转地f开采的产量均衡高，矿山于2 0 0 8年采 取加人出矿的儿项重要措施，(下转第1 4 3页)1 4 3增刊姚香等：分段崩 落采矿法在岩金矿山的试验与应用运机、凿岩机的效能，必须建设一支具有良好索 质出12 m3到58 m3。该方法作业是安全的，技并精通业务的管理、操 作、维修队伍。在完善维修术足先进的，效率是很高的，工艺足成熟的，在我规程