大水矿床无公害开采的实践(20130730)

1、深度汇谈中心发言提纲莱钢集团莱芜矿业有限公司是一个具有莱钢集团莱芜矿业有限公司是一个具有5555年开采历年开采历史的地下铁矿山，其前身为始建于史的地下铁矿山，其前身为始建于19581958年的莱芜铁矿，下年的莱芜铁矿，下辖的三座矿山均在距地级莱芜市中心辖的三座矿山均在距地级莱芜市中心6Km6Km以内，区域内地以内，区域内地势平坦，村庄间距均在势平坦，村庄间距均在2Km2Km以内。距离现莱芜市政府以内。距离现莱芜市政府1.5Km1.5Km且最早建设的马庄铁矿早期采用有底柱分段崩落法。受独且最早建设的马庄铁矿早期采用有底柱分段崩落法。受独特的水文地质，区域环境的制约，公司从特的水文地质，区域环境的

2、制约，公司从19911991年开始，不年开始，不断探索矽卡岩型磁铁矿床不疏干开采，崩落采矿转变为胶断探索矽卡岩型磁铁矿床不疏干开采，崩落采矿转变为胶结充填回采，取得良好的经济效益和社会效益。结充填回采，取得良好的经济效益和社会效益。深度汇谈中心发言提纲一、莱芜地区铁矿床成因一、莱芜地区铁矿床成因 燕山造山运动晚期，距今约燕山造山运动晚期，距今约120120百万年百万年地下岩浆突破大理岩、粉砂岩和第四系覆盖冲出地下岩浆突破大理岩、粉砂岩和第四系覆盖冲出矿山一带约矿山一带约8 km8 km2 2火成岩出露火成岩出露 北东折向南西的矿山弧形北东折向南西的矿山弧形背斜背斜 形状形状 弓向弓向SESE、

3、弦向、弦向NWNW的月牙状弯弓。的月牙状弯弓。热液接触交代热液接触交代高温热液型磁铁矿床高温热液型磁铁矿床弓弓 背：叶庄、曹村、马庄、山子后背：叶庄、曹村、马庄、山子后弓弓 弦：刘家庙、谷家台、赵庄弦：刘家庙、谷家台、赵庄西南端：西尚庄西南端：西尚庄 牛泉牛泉 杜官庄杜官庄 泉河泉河西北端：小官庄、张家洼、港里西北端：小官庄、张家洼、港里深度汇谈中心发言提纲二、谷家台铁矿床的开采条件和原方案局限性二、谷家台铁矿床的开采条件和原方案局限性矿体产状矿体产状 走向近东西，长走向近东西，长23002300米米埋藏深度埋藏深度5696256962米米厚度厚度0.2390.810.2390.81米，平均米

4、，平均1515米米倾向北东，倾角倾向北东，倾角30403040，最大，最大6464储量储量79007900万吨万吨地质品位：地质品位： TFe 47.98% TFe 47.98% 最高最高68.8768.87深度汇谈中心发言提纲水文地质条件水文地质条件 区域内主干河流区域内主干河流 汶河汶河 洪峰流量洪峰流量2920m2920m3 3/s/s，离矿，离矿区南区南300-1500300-1500米；米； 发源于北部山区，流经矿区发源于北部山区，流经矿区 向南汇入汶河的河流：向南汇入汶河的河流：中部中部嘶马河：长嘶马河：长22.5km 22.5km 宽宽80m80m，汇水面积，汇水面积80 km8

5、0 km2 2, ,最大洪峰流量最大洪峰流量528 m528 m3 3/s/s；其上游；其上游10.4km10.4km是青杨行水库，是青杨行水库，储水面积达到储水面积达到429429万万m m3 3；西部西部方下河：长方下河：长42.5km 42.5km 宽宽180m180m，汇水面积，汇水面积226.4 226.4 kmkm2 2 最大洪峰流量最大洪峰流量180 m180 m3 3/s/s；其上游；其上游13.7km13.7km是大治水库是大治水库，储水面积，储水面积48204820万万m m3 3；谷家台铁矿谷家台铁矿方下河方下河嘶马河嘶马河汶河汶河深度汇谈中心发言提纲 矿体底板：矿体底板

6、： 燕山期闪长岩燕山期闪长岩 不透水；不透水； 矿体直接顶板：奥陶系中统马家沟组灰岩矿体直接顶板：奥陶系中统马家沟组灰岩厚度厚度10-400m 10-400m 埋深埋深40-200m40-200m近矿体岩溶裂隙发育近矿体岩溶裂隙发育 富水性强富水性强 导水通道畅通导水通道畅通西南、西北部山区的大面积裸露灰岩西南、西北部山区的大面积裸露灰岩矿体顶部灰岩矿体顶部灰岩 连通性强连通性强 井下水井下水 侧向强补给源侧向强补给源深度汇谈中心发言提纲第四系：第四系：10151015米米 粗砂砾石层粗砂砾石层 富含孔隙潜水富含孔隙潜水局部为承压水局部为承压水 第三系第三系 ：01500150米米 粘土质粉沙

7、岩粘土质粉沙岩 隔水隔水局部第三系缺失形成天窗，从而局部第三系缺失形成天窗，从而河水河水粗砂砾石层潜水粗砂砾石层潜水灰岩水灰岩水 垂向补给垂向补给查明天窗四处：赵庄、抽水主孔、牛王泉、杜官庄查明天窗四处：赵庄、抽水主孔、牛王泉、杜官庄静储量大静储量大 动储量特别大动储量特别大 复杂复杂 大水铁矿床大水铁矿床 2022年4月27日深度汇谈中心发言提纲19701970年动工建设，是当年莱钢的主要原料依托年动工建设，是当年莱钢的主要原料依托常规地下采矿模式：常规地下采矿模式： 矿床疏干开采矿床疏干开采中央泵站中央泵站 -150m-150m水平水平 2020台台 250D60X6 250D60X6 6

8、80kw680kw水泵水泵地表地表能力大于能力大于1212万万m m3 3/ /日日采矿方法：崩落法采矿方法：崩落法 房柱房柱( (空场空场) )法法 局局部充填法部充填法3.3.初期的开采设计与施工初期的开采设计与施工深度汇谈中心发言提纲北部嘶马河改道：嘶马河北部嘶马河改道：嘶马河新河新河方下河方下河三个村约三个村约150150户村民搬离塌陷区户村民搬离塌陷区修建鹁鸽楼水库修建鹁鸽楼水库 疏干后疏干后 为牛泉、方下还水为牛泉、方下还水水文地质条件复杂，第二次国民经济调整水文地质条件复杂，第二次国民经济调整19791979年缓建，排水维护矿井年缓建，排水维护矿井原塌陷区，目前已经治理原塌陷区，

9、目前已经治理深度汇谈中心发言提纲矿床疏干排水后果：矿床疏干排水后果：水位下降，生态环境恶化；水位下降，生态环境恶化；浪费宝贵水资源和电能，加大了生产成本。浪费宝贵水资源和电能，加大了生产成本。崩落和空场开采的后果：崩落和空场开采的后果：回采率仅回采率仅6060左右，大量资源永久损失；左右，大量资源永久损失；废石、尾矿地表堆存，占用土地，污染环境；废石、尾矿地表堆存，占用土地，污染环境；产生大量采空区，易引发恶性地质灾害；产生大量采空区，易引发恶性地质灾害；地表大量塌陷。地表大量塌陷。4.4.常规矿床疏干开采的局限常规矿床疏干开采的局限恢复矿井时，技术上、客观条件上，疏干开采已不可能。恢复矿井时

10、，技术上、客观条件上，疏干开采已不可能。40454045o o倾角的矿体产状，地表帷幕注浆的工作量大，效果难以保证。倾角的矿体产状，地表帷幕注浆的工作量大，效果难以保证。深度汇谈中心发言提纲深度汇谈中心发言提纲井下近顶板灰岩注浆补漏，形成封闭保护。井下近顶板灰岩注浆补漏，形成封闭保护。高性能廉价胶凝材料，实现全尾砂和废石胶结充填。高性能廉价胶凝材料，实现全尾砂和废石胶结充填。不疏干放水，开采活动不扰动地下水系。不疏干放水，开采活动不扰动地下水系。废石和尾矿全部用于井下充填，地表无废弃物。废石和尾矿全部用于井下充填，地表无废弃物。矿石回采率矿石回采率9090以上。以上。地下无采空区，地表无可见变

11、形。地下无采空区，地表无可见变形。完成开采后可封闭井口，恢复地貌。完成开采后可封闭井口，恢复地貌。三、三、无公害开采的技术路线和预期效果无公害开采的技术路线和预期效果 深度汇谈中心发言提纲四四、坑内注浆堵水的三个阶段、坑内注浆堵水的三个阶段1 1、注浆堵水试验注浆堵水试验（1 1）19941994年与东北大学合作进行注浆试验和岩体年与东北大学合作进行注浆试验和岩体裂隙注浆计算机模拟研究，裂隙注浆计算机模拟研究，19951995年年5 5月开始谷家台铁月开始谷家台铁矿东区矿东区-10m-10m水平水平 20A-23A20A-23A间注浆，注浆孔间注浆，注浆孔131131个个/6206.39m/6

12、206.39m，注入水泥浆，注入水泥浆3296 m3296 m3 3（水泥（水泥24722472吨），吨），备采矿量备采矿量48.448.4万吨，采出矿石万吨，采出矿石7.057.05万吨，采场直接万吨，采场直接顶板（灰岩）完全暴露几乎无渗水。顶板（灰岩）完全暴露几乎无渗水。深度汇谈中心发言提纲（2 2）谷家台大水矿床近顶板灰岩封闭系统注浆堵水谷家台大水矿床近顶板灰岩封闭系统注浆堵水采矿及研究采矿及研究，19981998年年8 8月山东省科委组织鉴定，鲁科成鉴月山东省科委组织鉴定，鲁科成鉴字字19981998第第4040号鉴定书：该成果防治地表下沉，达到了不号鉴定书：该成果防治地表下沉，达到了

13、不扰动、不破坏地下水资源效果，保持了生态环境，具有显著扰动、不破坏地下水资源效果，保持了生态环境，具有显著社会效益。社会效益。鉴定书鉴定书“专家测试报告专家测试报告”：地勘报告：地勘报告-150-150水平矿坑涌水水平矿坑涌水量量77505m77505m3 3/d,1995/d,1995年年1 1月矿坑实际涌水量月矿坑实际涌水量2477.8 m2477.8 m3 3/d/d，本次测试矿坑涌水量本次测试矿坑涌水量700 m700 m3 3/d/d。2022年4月27日深度汇谈中心发言提纲 19991999年年7 7月月1212日，日，-100m-100m水平水平28A28A线穿脉闪长岩体线穿脉闪

14、长岩体掘进中突涌水，初期强度：掘进中突涌水，初期强度：38000m38000m3 3/ /小时，恶性事小时，恶性事故，三个月堵水无发效，被迫封井。故，三个月堵水无发效，被迫封井。 经悉心研究，经悉心研究，20032003年提交矿井恢复总体方案，国家安年提交矿井恢复总体方案，国家安全科学技术研究中心提交评价报告，评价结论：已经基本全科学技术研究中心提交评价报告，评价结论：已经基本具备恢复生产的条件和能力，矿井恢复方案可行。具备恢复生产的条件和能力，矿井恢复方案可行。20032003年年1212月月8 8日，山东省冶金总工业公司组织，国内专家审查，山日，山东省冶金总工业公司组织，国内专家审查，山东

15、省冶金总公司鲁冶生贸字东省冶金总公司鲁冶生贸字2004620046号文，同意恢复矿井。号文，同意恢复矿井。2.事故与矿井恢复深度汇谈中心发言提纲2004年，出水点群孔下向分段注浆，2926米/15206吨，大型潜水泵和接力泵串联井筒排水，小型群泵喂水完成矿井恢复。深度汇谈中心发言提纲已按防涌水事故预案形成的安全系统：已按防涌水事故预案形成的安全系统： 通达各个作业地点的声光报警信号系统通达各个作业地点的声光报警信号系统井下作业人员区域分布射频定位系统井下作业人员区域分布射频定位系统从地表分别下送的信号和井底车场照明系统从地表分别下送的信号和井底车场照明系统6 6水闸门水闸门 1 1座水闸墙座水

16、闸墙 3 3防水密闭门防水密闭门 防水系统防水系统。深度汇谈中心发言提纲 人员逃生系统按如下要素构建人员逃生系统按如下要素构建东西区各自独立东西区各自独立 最低开拓水平最低开拓水平最上部回风大巷的最上部回风大巷的 各两条辟水人行天井各两条辟水人行天井 独立人行斜坡道独立人行斜坡道 通畅的泄水系统通畅的泄水系统 中央泵房变电所中央泵房变电所西采区回风大巷的独立天井西采区回风大巷的独立天井 斜井、东风井、主井、西风井通达地表的人行安全出斜井、东风井、主井、西风井通达地表的人行安全出口口2022年4月27日深度汇谈中心发言提纲3.技术方案及探索技术方案及探索 最初方案：近矿体顶板注浆最初方案：近矿体

17、顶板注浆10X1010X10网度网度 进一步方案：上盘灰岩硐室扇形孔注浆进一步方案：上盘灰岩硐室扇形孔注浆 现行方案：上盘灰岩联通巷平行孔覆盖注浆现行方案：上盘灰岩联通巷平行孔覆盖注浆 管理措施：月度注浆堵水会商制度、区域注浆堵水效管理措施：月度注浆堵水会商制度、区域注浆堵水效果评价制度果评价制度扇形孔扇形孔平行孔平行孔深度汇谈中心发言提纲1995年1999年7月：4700吨事故抢险注浆:3000吨矿井恢复注浆 2926m/15206吨 备采矿量360万吨4. 注浆量与效果注浆量与效果深度汇谈中心发言提纲分段落矿，阶段出矿，嗣后胶结充填。分段落矿，阶段出矿，嗣后胶结充填。上向水平分段胶结充填。

18、上向水平分段胶结充填。预控顶上向水平分段胶结充填。预控顶上向水平分段胶结充填。下向胶结充填机械化盘区。下向胶结充填机械化盘区。五、胶结充填的探索深度汇谈中心发言提纲 现有现有-150m-150m水平以上生产系统生产的同时，新建水平以上生产系统生产的同时，新建-150m-150m至至- -350m350m水平开拓系统，建成后系统合并，形成水平开拓系统，建成后系统合并，形成-50m-50m、-150m-150m、- -250m250m水平同时下向胶结充填机械化盘区开采生产系统。水平同时下向胶结充填机械化盘区开采生产系统。 运输水平实现坑内运搬自动化；运输水平实现坑内运搬自动化； 爱邦破碎机取在代贮

19、矿溜井和井下破碎的硐室方案；爱邦破碎机取在代贮矿溜井和井下破碎的硐室方案； 主提升、通风、排水等自动化配置、副井电梯式配置；主提升、通风、排水等自动化配置、副井电梯式配置； 数字化掘进台车；数字化掘进台车； 远程遥控铲运机；远程遥控铲运机；六、基于三水平同时生产的远程遥控建设方案六、基于三水平同时生产的远程遥控建设方案爱邦破碎机爱邦破碎机深度汇谈中心发言提纲1 1、认真培育骨干员工队伍：、认真培育骨干员工队伍： 招收专科以上学生，从事井下直接生产工；招收专科以上学生，从事井下直接生产工； 考试考核合格者脱产补习基本知识；考试考核合格者脱产补习基本知识； 签约员工从事新型生产设备的操作维修；签约员工从事新型生产设备的操作维修； 明确职业晋升，系统培训、岗次动态考核明确职业晋升，系统培训、岗次动态考核七、面向未来的探索七、面向未来的探索深度汇谈中心发言提纲2、适应新装备特点的管理探索：适应新装备特点的管理探索： 单一作业的生产组织模式；单一作业的生产组织模式； 设备维修模式设备维修模式定修和计划检修；定修和计划检修； 以岗次动态管理体系为主的绩效考评模式；以岗次动态管理体系为主的绩效考评模式； 与智能化生产相适应的管理和生产组织模式与智能化生产相适应的管理和生产组织模式.深度汇谈中心