石人沟铁矿大露天开采实践

石人沟铁矿大露天开采实践

石仁沟煤矿是一家集采和选择联合公司，于20世纪70年代成立，1975年上映。采矿业的设计和处理能力为150万吨a，实际生产能力为110120万吨a。经过近30年的露天开采,至2004年4月,大露天生产已全部结束。为开发深部矿石资源,经秦皇岛冶金设计研究院设计,分别于2001年7月和2003年10月进行了井采一期及二期工程建设。面对石人沟铁矿大露天生产结束后,井下工程建设仍在进行,两年内尚难形成应有出矿能力的实际,矿山生产如何稳定,矿山如何生存,便构成本矿在露天转井下开采过渡期的突出问题。对此,我矿结合现场实际,进行了认真的研究、分析和论证,因地制宜探索性地提出并实施了一系列技术措施,使矿山的生产得以稳定。1稳定的方法1.1采矿小露天开采方案及临时排水系统的提出石人沟铁矿大露天生产结束于+16m水平,井下开采第一中段回风巷设计于-16m水平,为确保回风巷的安全稳定,经东北大学研究试验,顶板厚度为16m,即露天底可降至0m标高。在大露天生产结束后,采场内M1、M2两条矿体在6～9勘探线间0～16m水平尚结存矿量约50万t,但由于工作面已非常狭窄,宽度仅10～18m,使用大型设备(4m3电铲、20t矿车等)已无法运转,为充分回收露天底部矿石资源,经研究论证,提出并实施了“使用小型设备分区域进行小露天开采”方案。按照矿体赋存位置,M1矿体临近采场东帮,对其开采简称东小采,相应M2矿体简称西小采。各小采区域主要的装备为:D-80钻机、1m3挖掘机及5t自卸矿车。开采顺序为自上而下,由端部逐层后退式开采,每分层台阶高度为4.5～5.5m,内部开拓运输系统受工作面宽度限制,只能在矿石爆堆上修垫移动式临时公路,随着采掘面的推进,逐步形成半永久公路,外部与大露天采场永久开拓系统相接;汛期在各小采区域安装临时排水系统,并与原采场的浮船排水泵站及北坑排水泵站构成接力排水系统。按照上述安排,2004年东小采实际出矿29.65万t,西小采出矿17.26万t,共计露天底小采出矿46.91万t,有效弥补了过渡期供矿量的不足。1.2水平东南角采矿法大露天生产结束后,在采场北区西帮境界外尚残存部分矿石,其中:在8～902勘探线间16～45m水平结存矿石(M4矿体)约30万t,在902～6勘探线间0～16m水平结存矿石(M2及M4矿体)约25万t。为充分回收矿石资源,减少露天剥采比,并确保露天边帮稳定,经研究论证,确定对上述两个区域采用平硐开采方式回收边帮残矿。其中:在16m水平802勘探线部位设置6#硐,主要开采16m水平以上M4矿体;在0m水平7勘探线部位开掘7#硐,主要开采0～16m水平的M2及M4矿体.其开采顺序为:在各水平指定位置垂直矿体走向开凿硐口,当平硐揭露矿体后,改沿矿体走向掘进平巷,平巷断面尺寸可视装运设备及矿体厚度确定,一般采用(5～6)×(5～6)m,而且在掘进过程中每隔(50～80)m开掘调车场,车场尺寸一般为(15～20)m×(12～15)m×(6～7)m,主要用于车辆调头及装车作业。当平巷掘进至矿体尽头后,进行扩帮、挑顶后退式回采,一般开采高度视具体技术及安全要求掌握在10～30m。平硐通风可在矿体尽头开凿2m×2m天井,上部与露天采场边帮相通,形成自然通风系统,或利用局扇通风方式。平硐排水采用自流排水,底板坡度设置为3‰～5‰,硐内涌水流至采场后,经原有的露天排水泵站排出地表。主要采矿设备装备为:穿孔用7655凿岩机,装矿用ZL-40装载机,运输用BJ-3364自卸矿车。按照上述安排组织平硐开采,2004年6#硐共采出矿石24.29万t,7#硐因受场地限制,开工较晚,年内仅生产矿石3.10万t,大量出矿将在2005年进行。1.3井位选择、井筒建设石人沟铁矿大露天生产在北端帮46m水平留有约5000m2的岩石平台,在其深部仍有M1、M2、M43条矿体分布。井建一期主井距离该部位约1200余m,即使最近的二期斜井距该部位亦约700余m。根据石人沟铁矿矿体狭长的特点,为合理开发深部矿石资源,缓解过渡期矿石紧缺的矛盾,经研究确定,投资500万元,在北端帮46m水平开掘一措施井,并与井建二期工程构成统一的通风、排水系统,井筒直径ϕ4m,井深118m,井筒装备为双层单罐,配置ϕ1.6m卷扬。主要开采6勘探线以北-60m水平以上的矿石,总储量约97万t(含D级储量)。该工程于2004年元月正式开工,当年9月底完成了全部井巷基建工程821m,10月份正式进行采切和出矿生产,采矿方法使用平底结构浅孔留矿法,当年采出矿石2.70万t,以后逐年可生产矿石15～20万t,为弥补过渡期选矿厂供矿量的不足,将起到重要作用。1.4矿方共同研究,确定资源布置方案石人沟铁矿井建一、二期工程设计各种井巷总掘进长度为17728m(含部分采切工程),总掘进量为19.25万m3。为使井下尽早出矿,衔接和稳定矿山生产,在进行初步设计时,矿方与设计院共同研究,确定了除中央主副井、南北风井及部分硐室布置在脉外,其余主体巷道工程均于脉内布置的方案。这样即可在井建施工过程中,进一步加大副产矿石量,同时亦有利于井下投产后,能尽快形成出矿能力,满足过渡期稳产的需要。在具体施工组织过程中,根据整体工程进展情况及基建期对三级矿量的要求,在具备条件的区域,同时进行了部分采切工程,开掘了部分穿脉巷、天井及拉底巷等,相应增加了副产矿石量。按照上述安排,2004年在基建过程中,共收得副产矿石8.26万t。1.5积极发挥采场出矿场的调节作用为均衡和稳定矿石生产,石人沟铁矿在露天生产期设立储矿场一个,一方面用于选矿厂停产检修时,接纳采场出矿及日常采场矿石大块的返矿,另一方面用于当采场供矿不足时,作为对选矿厂矿石的补济。进入2004年后,针对采场出矿能力的不足,石人沟铁矿积极发挥了储矿场的调节功能,加大了其出矿力度。在合理安排装运能力的同时,组织了专门队伍,对储矿场多年积存的矿石大块,进行了二次穿爆处理,对储矿场沉积多年的粉矿底板及周边零星矿石进行了清理,对露天基建期堆存的部分软矿进行了回收。通过积极采取各项措施,2004年储矿场共完成出矿10.3万t。2石人沟铜矿产出的主要成效2004年,石人沟铁矿按照上述安排和组织,全年各点出矿情况见表1。由表1可以看出,尽管石人沟铁矿2004年出矿条件非常困难,但是通过采取各项措施,积极探索稳产途径,仍较好地完成了全年生产任务。当年共生产供矿108.34万t,生产铁精粉43.36万t,创利润1.18亿元,实现了露天转井下开采过渡期的稳产,并取得了较好的经济效益。3矿物资源