鐵木里克礦殘礦回收中地采轉(zhuǎn)露采方案可行性研究

岳新強(qiáng)，鄭宏觀

（1．中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院， 湖南 長沙 410083；2．新疆地礦局第六地質(zhì)大隊，新疆 哈密市 839000；3．伊犁利源實業(yè)有限責(zé)任公司， 新疆 新源縣 835800）

1 礦山開采現(xiàn)狀

鐵木里克鐵礦于2001年投產(chǎn)，其Fe1－1號礦體采用平硐＋斜井開拓方式進(jìn)行過開采，采礦方法為房柱采礦法。在當(dāng)時經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，礦山?jīng)]有進(jìn)行正規(guī)的采礦單體設(shè)計，無序開采、采富棄貧現(xiàn)象嚴(yán)重，加之頂板圍巖不穩(wěn)固，地表以下有15～20m的黃土覆蓋，大部分礦石因頂板垮落而積壓在礦房內(nèi)無法回收，致使Fe1－1礦體南段1800中段以上礦體很難采出，造成了極大的資源浪費(fèi)。

目前Fe1－1礦體（南段）1800m標(biāo)高以上布置了2個中段，分別為1800m中段和1820m中段，在1820m中段布置了5個礦房，1800m中段布置了4個礦房，礦塊長50m，間柱寬10m，底柱5m，礦房在回采時留有2m左右的護(hù)頂?shù)V。2010年1月26日，新疆地礦局第六地質(zhì)大隊提交了《新疆新源縣鐵木里克鐵礦資源儲量核實報告》，該報告共探求Fe1－1礦體探明儲量107．2164萬t，已動用資源儲量71．6925萬t，保有儲量 35．5239萬t，礦體品位TFe51．73%。對該Fe1－1礦體回采十分必要。

2 殘礦回收采礦方案的選擇

Fe1－1礦體前期為地下開采，開拓方式為平硐＋斜井開拓，1820m中段為平硐開采，1800m中段為盲斜井開采，采礦方法為房柱法。由于圍巖穩(wěn)固性較差，后期如采用井下回收礦柱，其安全風(fēng)險較大，同時，因頂板垮落，多個礦房內(nèi)積壓了一定礦石也無法回收，回采率低。

若采用露天開采，最終開采標(biāo)高為1800m，經(jīng)露天開采境界圈定后，其境界剝離量為77．14萬m3（折合208．278萬t），采出礦量為9．13萬 m3（折合38．34萬t），境界剝采比為8．45m3／m3，已超出經(jīng)濟(jì)合理剝采比范圍（經(jīng)濟(jì)合理剝采比為5～8 m3／m3），用該指標(biāo)進(jìn)行評估，則該礦不適合采用露天開采。但該礦有其特殊條件：

（1）黃土覆蓋層較厚（15～20m），黃土的剝離工作不需要爆破，可以降低開采成本；

（2）殘留的礦石為富礦，經(jīng)濟(jì)價值高，資源量達(dá)35．5239萬t，在地下開采無法回收的情況下選擇露天開采仍有利可圖，而且安全可靠性大于地下開采；

（3）礦山前期已進(jìn)行了露天開采的準(zhǔn)備工作，如對井下部分采空區(qū)進(jìn)行必要的崩落充填處理，對井下礦柱的具體位置進(jìn)行測量工作，并投影在開采分層的平面圖上等工作，為防止開采過程中采礦設(shè)備陷入采空區(qū)提供技術(shù)支撐。

對該礦而言，殘礦露天開采具有可行性。2種開采方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比見表1。從表1中可以看出，宜選用露天開采。

表1 殘礦回收2種采礦方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 采空區(qū)分布及處理

鐵木里克鐵礦原地下開采為平硐＋斜井開拓，共設(shè)2個中段，中段高13m，礦體開采厚度4～6m，護(hù)頂厚3～4m；在1820m標(biāo)高（一中段）布置了1條平硐，有5個采場，分別為101采場、102采場、103采場、104采場、105采場；在1807m標(biāo)高布置了一斜井，有4個采場，編號為201采場、202采場、203采場和204采場。

采空區(qū)均在露天殘采剝離前采用放頂?shù)男问匠涮睢＞唧w方法是：先用長釬桿打超前眼，確定炮眼長度，梅花型布孔，孔間距為1m，排距0．5m，最小抵抗線0．5m，采用毫秒微差分段非電雷管起爆一次爆破放頂處理采空區(qū)，即將3～4m的護(hù)頂層爆破后，上覆松散體及上覆黃土層通過直徑3～4m左右的漏斗直接充填采空區(qū)，在每一采場靠四角和采場中上部布置爆破放頂部位，局部未能充填的空間則在露天剝離時用挖掘機(jī)或推土機(jī)先充填，并用推土機(jī)進(jìn)行碾壓、夯實。采空區(qū)及回填情況如圖1所示。

圖1 采空區(qū)處理示意

4 露天開采方案

4．1 最終境界確定方法

利用勘探線剖面進(jìn)行面積比（或線段比）優(yōu)化境界，首先選擇有代表性的勘探線剖面，通過不同的開采深度，采用合理的最終邊坡角；進(jìn)行露天采坑的圈定，在圈定范圍內(nèi)計算出需要剝離的巖石在橫剖面圖上的面積和需要采出的礦石在橫剖面圖上的面積，剝離的巖石面積除以礦石的面積即得境界剝采比。境界剝采比與經(jīng)濟(jì)合理的剝采比進(jìn)行比較（境界剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比），求得露天開采深度。

采用上述方法，確定的露天最終境界底標(biāo)高為1800m。

4．2 露天開采境界最終邊幫參數(shù)

露天采場最終邊坡角選擇是否合理，關(guān)系礦山生產(chǎn)安全以及礦山投資能否獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)巖層的層面角與邊坡的關(guān)系、露天采場的形狀及開采深度因素，同時參照類似礦山的實際資料，設(shè)計按不同地段選擇了不同的最終邊坡角，見表2。

表2 露天開采最終境界邊坡角

根據(jù)設(shè)計選定的裝備水平、礦巖穩(wěn)定性，確定分層臺階高度為10m，最終邊幫臺階為2個分臺階合并而成，高20m；工作臺階坡面角為75°；最終臺階坡面角為60°；安全平臺寬度為4m；清掃平臺寬度為4．5m；運(yùn)輸平臺寬度為6．5m。

5 存在的問題及建議

由于該礦為殘礦露天開采的礦山，原地下開采時留有采空區(qū)，雖然已對采空區(qū)進(jìn)行了爆破充填處理，但在露天剝離至已充填的位置時，仍需要進(jìn)行夯實再處理，因此，建議將來在實際采剝過程中應(yīng)對采空區(qū)再次進(jìn)行必要的處理。對實際采剝過程提出以下措施：

（1）在采剝推進(jìn)方向由下盤向上盤推進(jìn)，推進(jìn)至采空區(qū)時，將覆蓋層填充至采空區(qū)內(nèi)；

（2）在裝運(yùn)過程中，裝載運(yùn)輸設(shè)備盡量在原來留下的礦房間柱上方作業(yè)；

（3）當(dāng)露天剝離至已經(jīng)充填的采空區(qū)時，還需進(jìn)行二次夯實處理，可采用推土機(jī)或挖掘機(jī)從采空區(qū)的邊緣開始，由近至遠(yuǎn)進(jìn)行碾壓。

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