白云鄂博東礦掛幫礦體的回收

周志剛 洪國敏 牟英杰 郝全明

(1.內蒙古科技大學礦業研究院；2.包鋼集團礦山研究院)

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白云鄂博東礦掛幫礦體的回收

周志剛1,2洪國敏2牟英杰2郝全明1

(1.內蒙古科技大學礦業研究院；2.包鋼集團礦山研究院)

白云鄂博鐵礦東礦露天開采結束后，在露天開采境界周邊遺留有掛幫礦，約占東礦開采總儲量的13%，分析了該掛幫礦體回收開采方案，對該掛幫礦開采生產能力及如何充分利用東礦現有的露天開拓運輸系統和生產設備、采礦方法等進行了探討。

掛幫礦體 開拓運輸 采礦方法

白云鄂博鐵礦是包鋼的主要鐵礦石和稀土礦原料基地，是我國大型露天鐵礦之一。該礦于1957年開始建設，至今已開采近60 a，累計采出礦石3億多t，為國家工業發展做出了巨大的貢獻。目前，白云鄂博鐵礦東礦礦石規模為500萬t/a，開拓運輸方式為汽車-破碎-膠帶聯合運輸。隨著礦山開采的逐年推進，東礦采場已經進入深部開采，露天境界內的可采礦量已經不多，經論證按采場300萬t/a的生產能力，東礦服務年限為7 a，穩產4 a。為延長礦山服務年限，經勘查，在東礦露天境界的下盤1 594～1 230 m賦存有掛幫礦，其中大部分位于1 404～1 230 m，經計算掛幫礦量約2 558萬t。為此，利用東礦現有露天開拓運輸系統和生產設備，在露天轉地下開采準備工作完成之前，回收這部分掛幫礦資源。

1 地質概況

1.1 地質特征

東礦段是一個完整的東西向向斜構造，兩翼為白云巖，軸部為富鉀板巖。礦體嚴格受構造控制，北翼構成東礦礦體，南翼為東介勒格勒礦體，東礦礦體長軸走向N70°E，西段礦體西部走向N60°E，東部走向近于東西向，東段礦體南部走向N75°E，北部走向N65°E，在礦體的東北角分叉，部分走向N65°W。礦體傾斜一般上盤較陡，下盤較緩，傾角為50°～60°，局部有較緩或較陡的變化。

1.2 礦巖物理力學性質

根據《包鋼白云鄂博鐵礦東礦深部開采邊坡穩定性研究報告》中對圍巖物理力學性質的測試，東礦主要巖(礦)石物理力學性質見表1。

表1 主要巖(礦)石的物理力學性質

2 掛幫礦體回收生產能力驗證

按采礦手冊推薦的計算公式，按下降速度驗證各分段生產能力

式中,A為分段生產能力，萬t/a；V為回采工作面下降速度，取26 m/a；S為回采分段礦量面積，根據分段礦量選取，萬m2；r為礦石體積密度，取3.34 t/m3；ρ為礦石損失率，取25%；β為廢石混入率，取20%；E為地質影響系數，取0.9。

掛幫礦體采用強化開采，兩個分段同時回采，安排一個階段生產，基建采準和生產采準具有一定超前量，利用地下開采的方法將這部分礦石采出,經過計算，可以形成200萬t/a礦石的生產能力。

3 開拓系統

3.1 開拓方案選取

根據包鋼集團礦山研究院《白云鄂博鐵礦東礦采場深部礦體開采方案研究》報告，掛幫礦體采用平硐溜井開拓方案。

3.1.1 平硐開拓

根據平硐與礦體的相對位置不同可分為：上盤穿脈平硐開拓；下盤穿脈平硐開拓；沿脈平硐開拓。以下盤穿脈平硐開拓法(圖1)為例對平硐開拓主要組成系統進行簡要說明。當礦脈和坡面的傾斜方向相反時，由下盤掘進平硐穿過礦脈開拓礦床。平硐開拓出礦系統：平硐以上各中段采下的礦石，一般用礦車中轉，經由溜礦井下放到平硐水平，再由礦車經主運輸平硐運出地表。平硐開拓出巖系統：上部中段的巖石可經專設的巖石溜井下放至主運輸平硐運出地面，或平硐以上各中段均有地表出口時，從各中段直接排往地表。

圖1 平硐開拓法示意

3.1.2 東礦掛幫礦體開拓

掛幫礦體采用階段開采，1 230 m水平為階段運輸水平，1 404 m水平以上掛幫礦量較少，不予開采。布置2條礦石溜井、1條回風天井、1條進風天井和1條廢石溜井。

(1)平硐。平硐設在1 230 m水平，位于東礦露天境界底。平硐內采用汽車運輸，礦車在平硐溜井下礦口裝礦后沿平硐公路運出硐口，礦石運至東礦采場南幫礦石倒裝臺，巖石運至1 502 m水平巖石膠帶破碎站，破碎后經由巖石膠帶運往Ⅲ#排土場。掛幫礦體生產規模為200萬t/a時，利用3臺現有露天汽車即可滿足運輸要求。

(2)斜坡道。斜坡道硐口設在露天采場下盤1 404 m 標高回頭彎道處，坡度按照15%設計，掛幫礦體基建期掘進至1 305 m水平，作為無軌設備進入采場的通道和基建采準施工，伴隨開采水平的下降，逐分段向下延深，并與采場通風天井一起作為掛幫礦體開采新風通道。

(3)回風井。回風井的設置充分考慮了在深部礦體開采時繼續利用，且離掛幫礦體最近的位置。同時，為了施工安全起見，考慮利用風井施工1 230 m 平硐。

1 230 m運輸平硐為單線車道，汽車直接在溜井下礦口裝礦，并在硐口設置信號源。

掛幫礦體通風系統為單翼對角式通風，采場進風天井、斜坡道、1 230 m平硐進風，風井回風和采場天井回風。采用主扇抽出式通風，主扇布置在風井地表工業場地風機機站。

采場進風天井布置在掛幫礦體開采錯動界線以外，內設梯子間，上口標高1 650 m，下口標高1 230 m，并作為采場第二安全出口。采場回風天井布置在礦體端部。

掛幫礦體開采的地下涌水經平硐自流到露天采場集水坑，然后利用原露天采場排水系統抽排至地表泵站，用于地表公路運輸灑水降塵。

掛幫礦體采用無底柱分段崩落法開采，分段高度15 m，最上兩個分段(60，75 m分段)合并為一個分段，作為放頂分段，形成礦石覆蓋層。1 404 m水平以上掛幫礦體礦量較少，不開采。

3.2 巖石錯動界限圈定

掛幫礦體開采巖石錯動角如表2所示。以此為依據圈定巖石錯動界線，并考慮相關開拓工程的布置。

表2 采區深部開采巖石錯動角

3.3 掛幫礦體端部礦柱

掛幫礦體端部外為露天采場，必須保留礦柱以防止崩落的礦石落入露天采場內，同時為回采擠壓爆破創造條件，以改善爆破效果。考慮到掛幫礦體開采后該部位邊坡會滑坡，位于底部分段的礦體端部會有覆蓋層，因此，底部分段可以不留端部礦柱。本次方案考慮對1 404～1 260 m分段留端部礦柱，1 245 m 分段不留端部礦柱。實際生產中可以根據回采分段端部覆蓋層情況，決定底部幾個分段是否需要保留礦柱。

3.4 運輸平硐布置

掛幫礦體礦石運輸可以考慮利用礦山現有露天運輸汽車。運輸平硐布置在1 230 m水平礦體下盤脈外巖石中，后期作為1 230 m水平礦體開采時的分段下盤聯絡道。

考慮到掛幫礦體開采過程中露天采場西端部邊坡會產生滑坡，為安全起見，運輸平硐硐口布置在露天采場北幫邊坡最大滑坡覆蓋位置以外。

3.5 礦巖溜井布置

掛幫礦體開采時采用2個分段同時回采，為了卸礦安全，布置2條礦石溜井和1條廢石溜井，1條礦石溜井服務1個分段，避免兩個分段同時向1條礦石溜井卸礦。

3.6 斜坡道布置

掛幫礦體斜坡道只承擔掛幫礦體開采服務，服務到1 245 m水平以上。根據斜坡道的功能，斜坡道分為三段區域：①一段,1 404～1 350 m，承擔采場進風設備下井任務，以及基建開拓、采準出渣通道;②二段,1 350～1 290 m，承擔設備下井任務;③三段,1 290～1 230 m，滿足深部礦體開采設備從1 230 m平硐進入到1 260，1 245 m分段,以強化開采掛幫礦體。

4 采礦方法的選擇

由于掛幫礦體賦存在采場北端幫邊坡下部，該處邊坡高約350 m，開采礦體標高以上邊坡高達200 m 左右，礦體厚度較大，采用無底柱分段崩落法作為1 230 m水平以下鐵礦體開采方法，此方法安全、高效[1-2]。

為了保證回采進路安全，回采進路與露天端部邊坡垂直，從靠近露天端部邊坡處后退回采。分段鑿巖、分段出礦，礦石卸到礦石溜井。

結合國內礦山生產實際經驗以及大間距試驗數據，東礦掛幫礦體適合較大結構參數，推薦采礦結構參數為15 m×15 m(分段高度×進路間距)。

礦體厚度大于15 m時采礦進路垂直礦體走向布置，礦體厚度小于15 m時采礦進路沿礦體走向布置。厚大礦體在礦體中間增設聯絡道，聯絡道間距50 m，每6條進路1個礦塊，礦塊平面尺寸90 m×50 m。

采礦進路斷面參數(寬×高)為4.0 m×4.0 m，只要礦體穩固性允許，進路寬度還可以更大一些，以獲得較好的放礦效果。

5 結 語

東礦采場已經進入深部開采，露天境界內的可采礦量已經不多，露天開采結束后應首先開采掛幫礦體，然后開采1 230 m水平以下礦體，以保證東礦露天轉地下開采持續生產和地下開采盡早達產。對于東礦掛幫礦體的開采建議：①對露天礦幾個生產水平編制生產計劃，根據礦山設備條件、采場條件、掛幫礦體基建時間，綜合確定露天生產最終結束時間；②根據露天礦生產時間安排掛幫礦體的基建周期，以保證掛幫礦體生產出礦能夠與露天礦生產結束有機地銜接，實現露天開采向地下開采過渡；③掛幫礦體回收過程中生產安全非常重要，爆破落礦引起的震動和邊坡變形是主要的安全隱患，應根據實際情況布置爆破震動和邊坡變形監測系統，以保障生產安全。

[1] 蔡路軍，馬建軍，江 兵，等.高陡邊坡掛幫礦開采方法研究[J].金屬礦山，2016(1)：65-67.

[2] 周志剛，郝全明，牟英杰，等．無底柱分段崩落法在白云鄂博鐵礦東礦的應用[J].現代礦業，2015(11)：31-33.

2016-08-26)

周志剛(1984—)，男，工程師，014010 內蒙古包頭市。