強(qiáng) 斌 芮 斌,2 高 娟

(1.西部礦業(yè)集團(tuán)西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司；2.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院)

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小包山鐵礦殘礦回收方案設(shè)計(jì)

強(qiáng) 斌1芮 斌1,2高 娟1

(1.西部礦業(yè)集團(tuán)西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司；2.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院)

小包山鐵礦長期以來采用房柱采礦法開采，殘礦量較大，資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。為了節(jié)省資源，開展殘礦的二次利用，通過回采可行性分析研究，確定了東部礦體“露天鑿巖爆破、露天出礦”的回采方案，將削坡的巖石和充填采空區(qū)；露頭礦體采用露天開采回收，未露頭礦體采取露天鑿巖爆破至井下-50 m裝車回收，有效回收礦石9.2萬t，創(chuàng)收2 806.41萬元，解決了資源回收安全問題，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益雙贏。

殘礦回收 淺孔鑿巖爆破 削坡 充填

小包山鐵礦位于湖北省大冶市靈鄉(xiāng)鎮(zhèn)南約400 m 處。該地區(qū)一般標(biāo)高為80～150 m，向北地形開闊平坦，屬中低山丘陵地形。區(qū)內(nèi)構(gòu)造極其發(fā)育，發(fā)育的褶皺、破裂帶使巖石的穩(wěn)定性受到很大的影響，且嚴(yán)格地控制著礦區(qū)的水文地質(zhì)條件。本區(qū)屬冬冷夏熱、潮濕多雨的亞熱帶氣候?，F(xiàn)井下開采采用保留部分永久礦柱的房柱采礦法，設(shè)計(jì)開采能力為原礦10萬t/a。長期以來，殘礦量較大，資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。采用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚砗貌煽諈^(qū)和露天邊坡，回收殘礦，不僅能充分利用資源，也具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。由于其他基礎(chǔ)設(shè)施較完備，需要追加的投資并不會(huì)太多，所以殘礦回收可行性較強(qiáng)。

1 礦山概況

小包山礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于淮陽山字型構(gòu)造前弧西翼，靠近弧頂部位的大冶復(fù)式向斜南翼。礦體產(chǎn)出于小包山背斜北翼的斑狀閃長巖與大冶灰?guī)r接觸帶上，其形態(tài)、產(chǎn)狀嚴(yán)格受構(gòu)造和巖性的控制，走向?yàn)镾EE—NWW，長約350 m；上部礦體約-90 m以上部分向NE傾斜，傾角為70°，-90 m以下部分其傾角折向SW。東端出露于地表，出露標(biāo)高為65 m。西端傾伏于地下，向下延伸到-145 m。由0、0～2、1、2、3、3～2、4共7條勘探線控制，礦體厚度變化大，為3～75 m，平均為25 m。橫剖面上形如靴狀或煙斗狀，上小下大，從縱剖面上看，近似呈上下兩枝的叉形從東向西插入巖體。礦體上盤主要為大理巖，下盤為斑狀閃長巖，礦體中殘存大理巖捕虜體?？晒╅_采的礦體主要有1#、2#和3#礦體，2#、3#礦體規(guī)模非常小，無開采價(jià)值。礦石自然類型單一，主要礦體絕大部分為上部赤鐵礦、下部磁鐵礦，呈致密塊狀，上部礦體局部見有粉礦。

露天開采部分最終形成南北向?qū)?50 m、深75 m 的露天坑。地下開采與露天坑底間保留有10 m 厚的境界頂柱。目前僅有-88 m底板完整保留，-120 m 底板被采，-70 m底板采35%，-50 m底板采80%，-50 m場(chǎng)面頂柱(即露天西采坑底板)采穿長達(dá)50 m(圖1)。由于該礦露天轉(zhuǎn)地下以后，-35 m以下的礦體基本上已經(jīng)采完，整個(gè)采空區(qū)的體積約為88 312.5 m3。通過對(duì)該區(qū)段的剩余礦量進(jìn)行核算，礦柱總礦量約為12.3萬t。

圖1 小包山礦柱回收3線剖面

2 可行性分析

2.1 礦巖穩(wěn)定性分析

礦體賦存于小包山背斜北翼的斑狀閃長巖與大理巖接觸帶中，礦區(qū)在南北向和東西向2個(gè)構(gòu)造應(yīng)力的擠壓作用下，巖層發(fā)生褶皺與破裂，形成小包山背斜、斷裂和節(jié)理等構(gòu)造。礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀受構(gòu)造與巖性控制，礦體上盤圍巖以大理巖為主，次為斑狀閃長巖，下盤以斑狀閃長巖為主，次為大理巖，礦體中有大理巖包體。斑狀閃長巖屬中等以上穩(wěn)固，大理巖除局部節(jié)理裂隙發(fā)育穩(wěn)定性較差，一般屬中等穩(wěn)固。礦石為赤鐵礦和磁鐵礦，呈致密塊狀，較穩(wěn)固。

2.2 采空區(qū)穩(wěn)定性分析

按上部礦體與下部礦體分別自上而下地下開采，上部礦體分-50，-70，-89 m 3個(gè)分段，下部礦體分-120，-140 m 2個(gè)分段，均采用留永久礦柱的房柱采礦法。目前，采空區(qū)整體基本上保持穩(wěn)定。回收采空區(qū)與露天坑底間的部分礦柱將減弱礦柱的橫向支撐作用，邊幫產(chǎn)生位移或變形將影響采空區(qū)的穩(wěn)定性。因此，在回收礦柱資源的同時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施減輕邊幫側(cè)向壓力，并采用碎石充填空區(qū)，提高空區(qū)圍巖的承載能力。

2.3 露天邊坡穩(wěn)定性分析

露天坑北邊幫以大理巖為主，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，易產(chǎn)生局部滑坡。北邊幫西坑原斜坡道東邊的1#放泥井周圍及西坑斜坡道以西的坡腳下分布有地下采空區(qū)，對(duì)邊幫的穩(wěn)定性不利。露天坑為狹長形，寬度不大，端幫整體基本穩(wěn)定。東部端幫穩(wěn)定性較好，西部端幫高度較小，但坡底有采空區(qū)，相對(duì)東幫的穩(wěn)定性較差。因此，應(yīng)采取削幫等措施減載，并采用碎石充填空區(qū)，減小下滑力，增大抗滑力，提高邊坡體的整體穩(wěn)定性。削坡臺(tái)階高度為10～16 m，臺(tái)階剖面角為60°，安全平臺(tái)寬4 m。

3 回采方案

從采礦工藝角度出發(fā)，東部礦體選擇“露天鑿巖爆破、露天出礦”回采方案，-35 m以下采空區(qū)的體積約為88 312.5 m3，為了保證礦柱回采安全，在-25～-35 m水平礦柱回采前，必須對(duì)地下-50～-80 m采空區(qū)全部充填，充填體積約為56 823 m3，同時(shí)為了提高礦柱回采的安全性，考慮留下3個(gè)礦柱支撐上下盤圍巖；充填完畢以后，采用露天開采的方法回采礦柱，即從露天坑的坑底向下分層回采，礦石從露天坑用斜坡道礦車運(yùn)至地表。西部礦體(即Ⅲ#礦柱以西的礦體)采取露天鑿巖爆破至井下-50 m 水平裝車，通過原主斜井運(yùn)至地表。

4 回采工藝

礦柱回采前首先完成主要措施工程，即分步進(jìn)行露天坑坑底黃泥清理、露天邊坡削坡治理和地下采空區(qū)充填、露天運(yùn)輸斜坡道施工等。礦柱回收工程整體上以3#條柱為分界，其西的礦體為保證上下盤圍巖的安全，必須留3個(gè)礦柱，先露采東部坑底部分礦量，待局部與井下?lián)舸┖?，開始擴(kuò)幫回填，再采坡底礦量。

回收過程中采用鑿巖爆破，先對(duì)露天坑北坡2#～3#勘探線的凸型邊坡進(jìn)行削坡處理，東部將削坡的巖石和以前地采時(shí)排放在邊坡上的廢石一起充填到采空區(qū)(圖2)。從露天坑底自上而下分層回采，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。先采坑底-27m以上礦量，利用原上盤斜坡卷揚(yáng)提升；-27m以下礦石從露天坑底用礦車運(yùn)至東部斜坡道，提升至20m水平，然后用汽車運(yùn)至地表。

圖2 礦柱回收削坡工程示意

西部削坡工程量為16 067 m3，東部削坡工程量為29 587 m3，合計(jì)45 654 m3。削坡工程采用淺孔鑿巖爆破，在最臨近邊坡的一排炮必須采用光面爆破，鉆孔直徑為42 mm，底盤抵抗線為0.72 m，炮孔間距為0.6 m，采用2#巖石炸藥、8#電雷管微差爆破(圖3)。削坡回填體積為57 067 m3。底板礦柱回收采用淺孔爆破，鉆孔直徑為42 mm，炮孔按梅花型布置3排，第一排和第三排為29個(gè)炮孔，第二排為28個(gè)炮孔，最小抵抗線為1.2 m；炮孔孔距為 1.2 m，炮孔排距為1 m，采用2#巖石炸藥、8#電雷管微差爆破(圖4)。出礦采用人工裝礦，0.75 m3小型礦車運(yùn)輸，人工推車；采用露天斜坡道運(yùn)輸，人工推車至通往-25 m水平的斜坡道口，由提升機(jī)將礦車提升至20 m儲(chǔ)礦水平，地表采用汽車運(yùn)輸。

圖3 礦柱回收削坡工程光面爆破炮孔布置(單位：mm)

圖4 底板礦柱回收淺孔爆破炮孔布置(單位：mm)

5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5.1 礦柱回采技術(shù)指標(biāo)

礦柱回收單項(xiàng)工程主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 礦柱回收單項(xiàng)工程主要技術(shù)指標(biāo)

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

礦柱回收系統(tǒng)新增工程項(xiàng)目主要有基建工程費(fèi)用195.55萬元和安全環(huán)保費(fèi)用等共247.29萬元。研究范圍保有儲(chǔ)量為12.3萬t，采出礦量為9.2萬t。正常年產(chǎn)量為4萬t，則其服務(wù)年限為3 a，基建期為0.5 a。采礦單位成本為56.46元/t，單位總成本為86.46元/t，正?？偝杀举M(fèi)用為351.04萬元/a。項(xiàng)目總銷售收入為3 956萬元,總利潤額為2 806.41 萬元，項(xiàng)目投入產(chǎn)出比為0.063，經(jīng)濟(jì)效益較好。

6 結(jié) 論

小包山鐵礦長期以來采用房柱采礦法開采，殘礦量較大，安全回收困難。通過削坡、充填采礦區(qū)、淺孔爆破等技術(shù)措施，使得礦柱回采變得安全可行，有效回收礦石9.2萬t，預(yù)計(jì)項(xiàng)目總銷售收入為3 956 萬元，總利潤額為2 806.41萬元，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，為本礦山可持續(xù)生產(chǎn)提供了技術(shù)支持，也為類似條件礦山殘礦回收工程提供借鑒。

Design of the Residual Ore Recycling Scheme of Xiaobaoshan Iron Mine

Qiang Bin1Rui Bin1,2Gao Juan1

(1.Tibet Yulong Copper Mining Co., Ltd., Western Mining Group;2.School of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Science and Technology)

The room and pillar mining method is used in Xiaobaoshan iron mine for a long time, which results in large quantity residual ore, so, the waste phenomenon of iron ore is serious. In order to save the iron ore resources and recycle the residual ore, the stopping scheme of the eastern ore-bodies is determined by analyzing the feasibility of stoping. The basic idea of the scheme is the drilling, blasting and ore transportation are conducted in the open air, the mined-out area can be filled effectively by using the rock caused by cutting slope; open-pit mining method is used to deal with the outcrop ore-bodies, while the mining of remaining ore-bodies can be conducted by using open-pit drilling and blasting method, the ores can be recycled by automobile transportation way in -50 m level. The results show that the ore can be recycled about 9.2×104t, the economic benefits is about 28.064 1 million yuan, the safety of recycling of the residual ore in Xiaobaoshan iron mine is realized, the social benefits and economical benefits are both obtained.

Residual ore recycling, Shallow hole drilling and blasting, Cut slope, Filling

2016-08-10)

強(qiáng) 斌(1989—)，男，助理工程師，854000 西藏自治區(qū)昌都市江達(dá)縣青泥洞鄉(xiāng)。