刁志軍/長春煤炭設(shè)計(jì)研究院

優(yōu)化邊坡殘礦設(shè)計(jì) 提高資源利用率

刁志軍/長春煤炭設(shè)計(jì)研究院

對(duì)姑山鐵礦采場西幫邊坡殘留礦的優(yōu)化設(shè)計(jì)，精選預(yù)案全部在設(shè)計(jì)中得到落實(shí)。該鐵礦床的資源利用率達(dá)到了389/6741=5.7％，總的資源率增加到了35.7％，完成了預(yù)定的達(dá)35％目標(biāo)。資源利用率得到了最大化，該礦采場的服務(wù)年限延長了7年，維持了礦山的生產(chǎn)規(guī)模。

邊坡殘礦；優(yōu)化設(shè)計(jì)；資源利用率；圈定礦量；礦床

1.概況

姑山鐵礦床礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量為12816萬t，其中表內(nèi)礦(Fe1+ Fe2)11831萬t，表外礦(Fe3)985萬t。1995年生產(chǎn)勘探地質(zhì)報(bào)告提交的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量為10678.2萬t，其中表內(nèi)礦(Fe1+ Fe2)9898.8萬t，表外礦(Fe3)779.4萬t。礦山經(jīng)過五十多年的開采，共采出鐵礦石約3000萬t，目前露天采場即將閉坑。露天采場境界外尚保有資源儲(chǔ)量7261.51萬t，其中表內(nèi)礦6741.21萬t，表外礦石Fe3 520.3萬t。礦石平均品位43.94％。

該鐵礦床埋藏較淺，但礦體賦存狀態(tài)為穹隆狀，西翼延伸較大，東翼延伸至青山河下部。其特殊的賦存狀態(tài)決定了全礦床的開采方式為露天、地下聯(lián)合開采方式。目前露天開采將結(jié)束，累計(jì)采出礦石3000多萬t，占礦床總量的30％左右。是否回收利用該鐵礦露天采場邊坡上的殘留礦，對(duì)回收利用不可再生的礦產(chǎn)資源、延長礦山服務(wù)年限、提高礦產(chǎn)資源利用率影響很大。為提高該鐵礦床的資源利用率，在該礦由露天開采轉(zhuǎn)向地下開采過度期間，對(duì)姑山采場西幫擴(kuò)幫技術(shù)改造研究，旨在將該鐵礦床的資源利用率，由目前的30％提高到35％以上。（資源利用率n1= 圈定礦量/礦床總儲(chǔ)量）。

2.提出設(shè)計(jì)預(yù)案

針對(duì)該鐵礦床的資源利用率問題，設(shè)計(jì)組成員詳細(xì)分析了影響該鐵礦床資源利用率的各種因素，認(rèn)為目前該鐵礦床的資源利用率只有30％，剩余的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量主要分布在三個(gè)部位：一部分位于采場東幫及青山河下部；二部分位于露天采場固定幫的邊坡上；三部分位于采場西邊的深部。第一部分礦量，在青山河改道后，仍可采用露天方式回采；第三部分礦量，由于埋藏較深，只能采用露天轉(zhuǎn)井下的方式回采；第二部分礦量，數(shù)量較少，分布在采場西部、西北部的邊坡上，在目前礦石價(jià)格較高的情況下，可以采用擴(kuò)幫及適當(dāng)延深的方式來回采，是一種投資省、見效快、不確定因素少的回采方式。設(shè)計(jì)組人員經(jīng)調(diào)研和查找資料，提出多種設(shè)計(jì)方案： 1、改變采剝方式。這在國內(nèi)露天礦山已經(jīng)應(yīng)用，可試驗(yàn)；2、采用內(nèi)排土。技術(shù)上可行；3、分采分爆。也可行；4、采用防滲墻治理地下水。有關(guān)科研單位正在做這方面的研究，可以實(shí)施； 5、調(diào)整開拓運(yùn)輸系統(tǒng)?？梢远嗖傻V石，可以實(shí)施。6、調(diào)整排水管線的位置?？梢栽黾优磐翀鋈莘e，可以采納。7、應(yīng)用挖掘機(jī)(反鏟)挖掘流砂。可以提高安全性，可以采納。經(jīng)過討論篩選，確定前三個(gè)精選設(shè)計(jì)預(yù)案為主攻目標(biāo)。

3.制定和實(shí)施精選設(shè)計(jì)預(yù)案

根據(jù)確定的三個(gè)精選設(shè)計(jì)預(yù)案，設(shè)計(jì)組成員與該礦業(yè)公司工程技術(shù)人員一起進(jìn)行了認(rèn)真討論，依據(jù)新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，取得了設(shè)計(jì)思想上的統(tǒng)一，制定了詳細(xì)的進(jìn)度計(jì)劃。在該礦采場西幫擴(kuò)幫技術(shù)改造設(shè)計(jì)中逐條落實(shí)上述措施。這種做法與以往的設(shè)計(jì)相比，在指導(dǎo)方面花了較大功夫，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)減少了很多重復(fù)性的工作，在設(shè)計(jì)定稿前已掌握了很多來自現(xiàn)場及有關(guān)部門的意見，設(shè)計(jì)可以一次成功，避免了返工。

在實(shí)施過程中重點(diǎn)做了以下幾方面的工作：一是改變采剝方式，增加同時(shí)工作臺(tái)階數(shù)。由于擴(kuò)幫是在該礦采場按現(xiàn)有設(shè)計(jì)境界閉坑后進(jìn)行的。礦石主要分布在下部，剝離臺(tái)階多，開采深度大且范圍小，因此，實(shí)施難度較大。為加快基建進(jìn)度，盡可能保持采場的礦石產(chǎn)量，宜采用陡幫開采法進(jìn)行擴(kuò)幫。根據(jù)這一勘察結(jié)果，提出了陡幫和組合臺(tái)階的采剝法，在增加采場可采礦量389.54萬t的情況下，將第一年的礦石產(chǎn)量由25萬t/a提高到60萬t/a。

二是采用內(nèi)排土技術(shù)，縮短運(yùn)輸距離，解決無排場場地問題。

該礦區(qū)最難解決的就是排土場問題。露天采場東部已開采結(jié)束，因?yàn)椴蓤鲋胁坑袀€(gè)巖芯島，使得采場的東西兩部分相對(duì)隔開，為采場東部作為內(nèi)部排土場提供了方便。排土范圍：0m勘探線以東、-106m以上、頂部標(biāo)高+35m。經(jīng)過計(jì)算，排土場容積491萬m3，排土工藝為汽車—推土機(jī)工藝?？梢詽M足分步實(shí)施方案生產(chǎn)的排土要求；對(duì)于擴(kuò)幫總體方案，本次設(shè)計(jì)將采場排水管道，由東南側(cè)改為東北側(cè)，內(nèi)排土的容積可以適當(dāng)擴(kuò)大，再利用青山河加固等，基本可以滿足總體方案的排土要求。從設(shè)計(jì)上解決了回收利用表外礦的問題，在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)多年采礦設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和通過對(duì)露天采場生產(chǎn)工藝的實(shí)地考察，提出了內(nèi)排土新工藝，充分利用東部采坑，分層堆排、土巖混排。

三是采用防滲墻治理地下水，提高資源利用率。該礦采場資源利用率低的主要原因：缺少排土場；礫石層含水豐富，無法擴(kuò)大開采境界。在采用內(nèi)排土技術(shù)解決了排土場問題后，又提出了采用防滲墻治理地下水，提高資源利用率的設(shè)想，經(jīng)設(shè)計(jì)組成員和該礦工程技術(shù)人員與科研單位研究，確定了防滲墻的長度、深度、施工方法等。最終將開采境界向西北方向外擴(kuò)了70m，形成了擴(kuò)幫總體方案。將擴(kuò)幫范圍內(nèi)的可采礦量由207萬t增加到389萬t，多回收礦石182萬t；延長礦山服務(wù)年限3年。

4.技術(shù)經(jīng)濟(jì)成果

西幫擴(kuò)幫邊坡殘留礦優(yōu)化總體設(shè)計(jì)方案的建設(shè)投資為5005.10萬元，鐵精礦的制造成本為264.56元/t。經(jīng)計(jì)算，生產(chǎn)期內(nèi)年均銷售收入為16032.89萬元，年均上交稅金及附加為546.06萬元，年均總成本費(fèi)用9236.35萬元。年均利潤總額為6250.48萬元，年均凈利潤為4687.86萬元，項(xiàng)目投資回收期0.80年，總投資收益率（ROI）為125％。

5.結(jié)束語

在邊坡殘留礦的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，有針對(duì)性地研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)開采老礦山壓幫礦，提高老礦山生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，進(jìn)一步搞好資源利用最大化，滿足了我國鋼鐵發(fā)展的需要，對(duì)長江中下游接近生產(chǎn)后期的冶金礦山后續(xù)殘礦開采設(shè)計(jì)具有一些借鑒意義。設(shè)計(jì)不能墨守成規(guī)，要與時(shí)具進(jìn)，根據(jù)現(xiàn)時(shí)的礦石價(jià)格和礦山新工藝新設(shè)備的發(fā)展，因地制宜地采用新技術(shù)；適當(dāng)擴(kuò)大礦山生產(chǎn)規(guī)模，有利于降低礦石的單位成本，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益；優(yōu)化即將閉坑礦山的后續(xù)設(shè)計(jì)，可以提高礦產(chǎn)資源利用率，延長老礦山開采年限。