露天轉地下規模化開采采礦方法的研究

姜仁義

(中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司)

?

露天轉地下規模化開采采礦方法的研究

姜仁義

(中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司)

根據部分礦山露天轉地下開采的設計和建設實踐，對露天轉地下規模化開采采礦方法進行了分析研究，提出了露天轉地下規模化開采的主要采礦方法和技術特征，并對露天轉地下規模化開采主要采礦方法的環境影響進行了分析評價，指出高分段、高階段應是其發展方向，采掘設備及自動化水平將不斷提高，應用充填采礦法的礦山會越來越多。

露天轉地下規模化開采采礦方法

近年來，隨著露天開采礦山相繼轉入地下開采，在露天轉地下開采的設計和實踐中，規模化開采采礦方法意義重大。選擇規模化開采的采礦方法，充分利用礦產資源，安全高效地由露采轉入地采，能夠獲得最佳的經濟收益、社會效益和環境效益[1-4]。

1　規模化開采的意義

對礦山企業來說，規模化一般是指在一定的資源條件、投融資條件及技術經濟條件下，建立了完備的生產、安全、職業衛生、環保等組織管理體系，礦山達到經濟合理的生產規模，能夠獲得最佳的經濟收益、社會效益和環境效益。一個礦山企業可能因不同的投融資條件及技術經濟條件而采用不同的經濟合理生產規模，但在自身資源條件、投融資條件和技術經濟條件一定時，礦山企業通常具有確定的經濟合理生產規模，應當按照經濟合理的生產規模進行規模化開采。

在礦山建設時，一般都要按照經濟合理的生產規模進行建設，投產后形成規模化開采。生產期間，隨著資源條件、投融資條件及技術經濟條件的改變，原有的生產規模已不再經濟合理，礦山應當根據改變后的條件，適時地改建或擴建，形成新的規模化開采。

以唐鋼石人溝鐵礦為例，2001年7月開始建設露天轉地下開采一期工程，建設規模為鐵礦石60萬t/a，2003年建成后實現規模化開采。與此同時，礦石價格快速上漲，投融資條件和技術經濟條件顯著變化，2003年即開始二期擴建，擴建新增規模70萬t/a，擴建后一、二期總規模達到130萬t/a。2005年投產后實現了更大規模的規模化開采，同時，礦石價格繼續上漲，2005年，唐鋼石人溝鐵礦開始了三期工程建設，鐵礦石規模達200萬t/a。可以看出，礦山企業規模化開采的目標是一定條件下的經濟合理的生產規模。

2　露天轉地下規模化開采的主要采礦方法

露天轉地下開采的礦床上部礦體均采用露天開采，露天開采范圍內的地表一般允許陷落，在地表允許陷落的范圍內，規模化開采的主要采礦方法是崩落法和空場法。

礦巖中等以上穩固時，可以采用空場法，如石人溝鐵礦露天轉地下一期和二期均采用空場法開采。空場法開采礦柱回采損失貧化率大，采空區和地壓問題突出，處理難度較大，礦體厚度較大時問題更加嚴重。露天轉地下開采時，空場采礦法一般用于礦巖中等以上穩固、中厚以下礦體，厚大及中厚傾斜、急傾斜礦體時多采用崩落采礦法。崩落采礦法生產成本低，安全高效，應用廣泛。崩落采礦法見圖1。

圖1　崩落采礦法

當地表不允許陷落、有環保要求、排尾受限或礦石價值較高時，采用充填采礦法。如司家營鐵礦北區上盤因有平青大公路不允許陷落、因環保要求排尾受限，從長遠看，高效的空場嗣后充填采礦法將在露天轉地下開采中廣泛采用。空場嗣后充填采礦法見圖2。

圖2　空場嗣后充填采礦法

3　技術特征

根據對已建成投產、在建和規劃設計的部分露天轉地下礦山的統計分析，露天轉地下規模化開采采礦方法的主要技術特征(包括階段高度、分段高度、鑿巖、出礦設備規格等)見表1。

4　環境評價

露天轉地下開采應用最多的崩落采礦法對環境的負面影響最大，存在地表塌陷，邊坡滑塌，廢石、廢水、尾礦等排放量大；充填采礦法開采時，對環境的影響最小；空場采礦法依空區處理方式不同而對環境造成不同影響。

表1　露天轉地下規模化開采采礦方法的主要技術特征

采用崩落法處理空區時，對環境的影響與崩落法開采對環境的影響相似；充填采空區時，可以有效地保護環境；采用隔離措施，密閉、封堵空區時，對環境的影響介于前述二者之間，空區不垮落時，與充填法相似，空區垮落時，與崩落采礦法相似，由于存在不確定性，隔離空區的措施較少采用。采用隔離措施的，應考慮隔離空區垮落后對環境的影響及安全措施。

5　發展趨勢

目前，露天轉地下規模化開采的主要采礦方法是崩落采礦法，該法安全、高效，但對礦山環境影響較大，開采過程中易造成地表塌陷、邊坡滑塌，廢石、廢水、尾礦等排放量大。

露天轉地下規模化開采采礦方法的總體發展趨勢是安全、環保、高效、低耗。盡管崩落采礦法生產成本低、生產效率高，但對環境影響較大，按安監總局〔2012〕32號文的規定，新建金屬非金屬地下礦山必須對能否采用充填采礦法進行論證并優先推行充填采礦法，因此，從長遠看，未來露天轉地下規模化開采采用充填采礦法的礦山會有所增加。

為了提高生產效率，降低成本，減少安全事故，規模化開采采礦方法將向著高分段、高階段、采用高效采掘設備的方向發展，自動化水平將不斷提高。

[1]楊旭，姜仁義．某大型鐵礦露天轉地下開采總體技術方案論證[G]∥王運敏．中國采選技術十年回顧與展望．北京：冶金工業出版社，2012：110-113.

[2]姜仁義．礦體的相似原理與標準采礦方法設計[J]．現代礦業，2014(1)：17-21.

[3]張明峰，姜仁義，蘇建軍．阿爾登-拓普坎鉛鋅礦采礦方法的選擇[J]．金屬礦山，2012(11)：49-51.

[4]張建勇，蘇建軍．石人溝鐵礦三期工程采礦方法選擇[J]．金屬礦山，2013(1)：23-26.

2016-03-18)

姜仁義(1959—)，男，教授級高級工程師，066004 河北省秦皇島市經濟技術開發區龍海道71號。