優化邊坡殘礦設計 提高資源利用率

刁志軍/長春煤炭設計研究院

優化邊坡殘礦設計 提高資源利用率

刁志軍/長春煤炭設計研究院

對姑山鐵礦采場西幫邊坡殘留礦的優化設計，精選預案全部在設計中得到落實。該鐵礦床的資源利用率達到了389/6741=5.7％，總的資源率增加到了35.7％，完成了預定的達35％目標。資源利用率得到了最大化，該礦采場的服務年限延長了7年，維持了礦山的生產規模。

邊坡殘礦；優化設計；資源利用率；圈定礦量；礦床

1.概況

姑山鐵礦床礦產資源儲量為12816萬t，其中表內礦(Fe1+ Fe2)11831萬t，表外礦(Fe3)985萬t。1995年生產勘探地質報告提交的礦產資源儲量為10678.2萬t，其中表內礦(Fe1+ Fe2)9898.8萬t，表外礦(Fe3)779.4萬t。礦山經過五十多年的開采，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量7261.51萬t，其中表內礦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。其特殊的賦存狀態決定了全礦床的開采方式為露天、地下聯合開采方式。目前露天開采將結束，累計采出礦石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，對回收利用不可再生的礦產資源、延長礦山服務年限、提高礦產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向地下開采過度期間，對姑山采場西幫擴幫技術改造研究，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/礦床總儲量）。

2.提出設計預案

針對該鐵礦床的資源利用率問題，設計組成員詳細分析了影響該鐵礦床資源利用率的各種因素，認為目前該鐵礦床的資源利用率只有30％，剩余的礦產資源儲量主要分布在三個部位：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，只能采用露天轉井下的方式回采；第二部分礦量，數量較少，分布在采場西部、西北部的邊坡上，在目前礦石價格較高的情況下，可以采用擴幫及適當延深的方式來回采，是一種投資省、見效快、不確定因素少的回采方式。設計組人員經調研和查找資料，提出多種設計方案： 1、改變采剝方式。這在國內露天礦山已經應用，可試驗；2、采用內排土。技術上可行；3、分采分爆。也可行；4、采用防滲墻治理地下水。有關科研單位正在做這方面的研究，可以實施； 5、調整開拓運輸系統。可以多采礦石，可以實施。6、調整排水管線的位置。可以增加排土場容積，可以采納。7、應用挖掘機(反鏟)挖掘流砂。可以提高安全性，可以采納。經過討論篩選，確定前三個精選設計預案為主攻目標。

3.制定和實施精選設計預案

根據確定的三個精選設計預案，設計組成員與該礦業公司工程技術人員一起進行了認真討論，依據新的設計標準和規范，取得了設計思想上的統一，制定了詳細的進度計劃。在該礦采場西幫擴幫技術改造設計中逐條落實上述措施。這種做法與以往的設計相比，在指導方面花了較大功夫，在進行設計時減少了很多重復性的工作，在設計定稿前已掌握了很多來自現場及有關部門的意見，設計可以一次成功，避免了返工。

在實施過程中重點做了以下幾方面的工作：一是改變采剝方式，增加同時工作臺階數。由于擴幫是在該礦采場按現有設計境界閉坑后進行的。礦石主要分布在下部，剝離臺階多，開采深度大且范圍小，因此，實施難度較大。為加快基建進度，盡可能保持采場的礦石產量，宜采用陡幫開采法進行擴幫。根據這一勘察結果，提出了陡幫和組合臺階的采剝法，在增加采場可采礦量389.54萬t的情況下，將第一年的礦石產量由25萬t/a提高到60萬t/a。

二是采用內排土技術，縮短運輸距離，解決無排場場地問題。

該礦區最難解決的就是排土場問題。露天采場東部已開采結束，因為采場中部有個巖芯島，使得采場的東西兩部分相對隔開，為采場東部作為內部排土場提供了方便。排土范圍：0m勘探線以東、-106m以上、頂部標高+35m。經過計算，排土場容積491萬m3，排土工藝為汽車—推土機工藝。可以滿足分步實施方案生產的排土要求；對于擴幫總體方案，本次設計將采場排水管道，由東南側改為東北側，內排土的容積可以適當擴大，再利用青山河加固等，基本可以滿足總體方案的排土要求。從設計上解決了回收利用表外礦的問題，在實際生產中根據多年采礦設計的經驗和通過對露天采場生產工藝的實地考察，提出了內排土新工藝，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，無法擴大開采境界。在采用內排土技術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想，經設計組成員和該礦工程技術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了70m，形成了擴幫總體方案。將擴幫范圍內的可采礦量由207萬t增加到389萬t，多回收礦石182萬t；延長礦山服務年限3年。

4.技術經濟成果

西幫擴幫邊坡殘留礦優化總體設計方案的建設投資為5005.10萬元，鐵精礦的制造成本為264.56元/t。經計算，生產期內年均銷售收入為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，項目投資回收期0.80年，總投資收益率（ROI）為125％。

5.結束語

在邊坡殘留礦的優化設計中，有針對性地研究和優化設計開采老礦山壓幫礦，提高老礦山生產技術經濟指標，進一步搞好資源利用最大化，滿足了我國鋼鐵發展的需要，對長江中下游接近生產后期的冶金礦山后續殘礦開采設計具有一些借鑒意義。設計不能墨守成規，要與時具進，根據現時的礦石價格和礦山新工藝新設備的發展，因地制宜地采用新技術；適當擴大礦山生產規模，有利于降低礦石的單位成本，提高礦山經濟效益；優化即將閉坑礦山的后續設計，可以提高礦產資源利用率，延長老礦山開采年限。