MKTK露天轉地下開采過渡期生產接續方案探討

侯正敏，文長遠，畢建春

（富蘊蒙庫鐵礦有限責任公司，新疆 阿勒泰 836100）

MK鐵礦是某鋼鐵公司可持續發展的重要原料基地之一，行政區隸屬于阿勒泰地區富蘊縣管轄，地理坐標：東經89°03′45″～89°56′15″；北緯47°30′00″～47°32′30″。礦區距離富蘊縣城96公里，距離烏魯木齊約500公里，交通便利。MK鐵礦結合礦床開采技術條件和市場供需關系，分為露天開采、露天聯合地下掛幫礦體開采和地下開采三種開采方式，開采規模最終達到400萬t/a；露天開采自2003年開始，2008年產量達到300萬t/a。采用公路汽車運輸聯合平硐溜井運輸；地下開采采用平硐～豎井～斜坡道聯合開拓，采礦方法為無底柱分段崩落法[1]。正在進行1038m、1022m分層回采作業，1006m、989m采準開拓，開采規模為180萬t/a。該礦山編制中長期滾動采掘進度計劃，露天開采規模逐年降低，計劃2021年末閉坑；地下開采逐年增產，正在進行938m掛幫礦體開采，露天聯合地下掛幫礦體開采規模約300萬t/a。

1 過渡期開采存在的問題

MK鐵礦露天聯合地下掛幫礦體開采在實際生產過程中，受掛幫礦體厚度小、走向長、分層下降速度慢的因素影響，存在如下問題：①掛幫礦體開采規模達不到設計要求，造成過渡期減產過渡。為滿足后工序對原料的需求，露天礦加大了開采規模，造成后期產能銜接更加困難。②為了使露天轉地下開采在時間上、空間上、產量上合理銜接，規劃要求露天礦開采規模按時間逐年減產，造成露天礦鉆、裝、運大量設備閑置、人員效率低下，承包方成本大幅上升。③因地下掛幫礦體開采分層下降速度慢，露天礦開采將于2021年末閉坑，2022年和2023年將僅靠掛幫礦體開采承擔后工序鐵礦石供應，預判將減產過渡[2]。

2 露天轉地下過渡期開采生產接續方案

2.1 露天礦境界延伸優化

（1）境界延伸優化應考慮的問題。①938m階段以上124線以東掛幫礦體開采臨近露天礦端幫圍巖擾動形成的滾石對露天礦生產的影響。露天礦端幫已形成1046m、1022m、998m和974m四個臺階，其中974m臺階東部坡頂線距離最終境界約44m，境界優化時在該平臺設置攔渣擋墻，防止掛幫礦體開采端部擾動形成的滾石對露天礦生產造成影響。②境界優化后露天坑底寬度是否滿足設備最小作業間距。原則上露天坑底寬度是根據地質條件確定臺階參數、確定邊坡角參數、再根據經濟合理剝采比確定最小底寬。③邊坡的穩定性計算。選擇畢肖普法（Bishop法）計算各分區邊坡的穩定性，并用薩爾瑪法（Sarma法）對部分計算剖面進行校核。計算8個剖面，采用畢肖普法計算實際露天邊坡境界的穩定性。最后采用薩爾瑪法對部分計算剖面進行校核，并通過邊坡穩定性影響因素的調整，綜合提出實際開采各分區邊坡的穩定性。根據計算結果，只有下盤南區6—6′剖面邊坡穩定性處于臨界狀態。

在開采過程中，一是采用高精度導爆管雷管實現逐孔起爆，降低爆破沖擊波對邊坡的影響。二是利用現有邊坡在線監測系統24小時連續監測。三是加快回采速度，減少暴露于邊坡下的作業的時間。

（2）境界優化效益。延伸優化后采出鐵礦石約25.54萬t，可彌補過渡期產能銜接；同時露天開采比地下開采成本降低約30元/t。

2.2 礦石覆蓋層形成方法

采用無底柱分段崩落采礦方法開采，首分段回采時需在一定厚度的礦石覆蓋層或巖石覆蓋層下放礦，露天轉地下開采的礦山，在此基礎上還要在露天底以上形成一定厚度的防沖擊地壓、防漏風、滯水、防泥石流和防寒保暖等作用具有一定厚度的覆蓋層。通過覆蓋層形成作用機理研究和覆蓋層工藝優化，在露天礦生產過程中938m～926m分層形成礦石覆蓋層，以達到有效降低地下開采鐵礦石的貧化率的目的，并提前回收42萬噸鐵礦石銜接過渡期產能問題。

2.3 危機接替資源開發利用

為進一步查明該礦采礦權范圍內礦體深部地質特征，提高勘查程度和資源儲量類別，為大規模開采和礦山接續提供資源保障。于2006年～2009年利用《全國危機礦山接替資源找礦項目》對1號礦體深部及其以東礦體和外圍展開普查找礦工作；在普查基礎上于2013年6月份委托地質隊查明礦區東部延伸帶范圍（153線～165線）地表礦體分布情況，探求一定的可供礦山近期開發利用的資源量，勘探得出9號礦體地質資源量119.81萬t。依據圈定的露天開采終了境界，9#礦體境界內可開采資源量共計86.60萬t，其中122b類35.98萬t，333類50.62萬t。考慮地質差異系數，333類資源量按80%計算，計算境界內開采鐵礦石量為76.48萬t。

2.4 加快幫掛幫礦體開采下降速度的措施

露天采場東端多屬淺地表的掛幫礦體，掛幫礦量少，回采分段下降速度慢，規模不能大而回采時間長，采準工程量大而可采礦量少，不采不允許，回采確有難度。鑒于掛幫礦體的賦存特點和資源情況，需加快下降分段速度提高產能，必須對938m以上掛幫礦體開采采取有效措施：①提高采準工程施工機械化程度，確保采準施工進度滿足采準礦量保有期。②增加切割巷及切割天井，達到多工作面回采作業的條件。③實現掘、采、鏟運設備大型化、信息化。

3 結論及建議

①本文在已有露天轉地下過渡期開采研究成果及借鑒類似礦山生產經驗的基礎上，通過露天礦境界延伸優化回收鐵礦石25.54萬t、采用露天法形成礦石覆蓋層回收鐵礦石42萬t、利用接替資源開采鐵礦石76.48萬t及加快掛幫礦體開采下降速度等方式，MK鐵礦過渡期開采在產能上互補規模可以達到300萬t/a～320萬t/a。②因國內礦山開采技術條件各有差異，已有研究成果無法從根本上解決所有露天轉地下開采過渡期存在的具體問題，大部分礦山普遍存在減產過渡的現象。還需礦山企業結合自身礦體賦存條件及開采技術條件，研究出適合的最佳開采模式。