露天鐵礦開采技術(shù)淺析

1、露天鐵礦開采技術(shù)淺析摘要：本文依據(jù)臥虎山礦段，對露天鐵礦開采技術(shù)進行了大致的介紹。經(jīng)過對礦床開拓、采剝方法、防排水措施、邊坡治理等幾個方面的探討，介紹了露天開采的主要施工技術(shù)；以及目前常用的兩種開采方式：上向水平分層充填采礦法、淺孔留礦采礦法，并對現(xiàn)有的開采方式進行相關(guān)改進及對未來技術(shù)的展望。關(guān)鍵詞：露天鐵礦開采；采剝方法；淺孔留礦采礦法；技術(shù)展望 1 工程概況臥虎山礦段露天鐵礦開采初步設(shè)計擬定的開采范圍位于新采礦證范圍內(nèi)，平面范圍位于24勘探線42線間，垂直標高為100m標高以上。本次設(shè)計的開采范圍為新取得的采礦證范圍內(nèi)適合露天開采全部礦體。該礦段內(nèi)礦體埋藏淺，部分出露地表，適合露天開采。但

2、由于受地表村莊、公路、沂河的限制，規(guī)劃露天開采的深度范圍為100m標高以上。臥虎山礦段有兩個采場，臥虎山采場及明光山采場，明光山采場（3542線）設(shè)計的露天開采標高為150m以上。新采礦證（包括原采礦證擴大區(qū)）內(nèi)總保有資源儲量6172.9萬噸，平均品位34.92%，動用資源儲量1472.6萬噸（111b），平均品位35.06%，動用的資源量全部在原采礦證內(nèi)，累探量（含壓礦）為7645.5萬噸，平均品位34.96%，保有資源儲量中111b類592.4萬噸，平均品位34.83%，122b類3408.5萬噸，平均品位35.04%，331類225.8萬噸（含壓礦），平均品位34.76%，332類132

3、0.8萬噸（含壓礦），平均品位35.08%，333類625.4萬噸（含壓礦），平均品位34.69%。2 露天采場地質(zhì)情況2.1 礦巖情況1）礦帶及其頂、底板巖石的節(jié)理裂隙特征礦帶及頂、底板的黑云母斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、角閃片巖、含鐵石英角閃片巖及偉晶花崗巖等，因受風(fēng)化和構(gòu)造作用的影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，其走向為NE向和NNW向，與區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造方向大體相同。據(jù)鉆探和地面調(diào)查資料，本區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育程度受到構(gòu)造和巖性的控制，不同巖性的巖石，節(jié)理裂隙發(fā)育程度具有顯著差別。對于柔性巖石（片巖類和片麻巖類）節(jié)理間距較窄，排列緊密。而剛性巖石（鐵礦石、偉晶花崗巖）節(jié)理間距較寬，排列較疏。同一巖性，因所處地

4、區(qū)和構(gòu)造部位不同，節(jié)理裂隙發(fā)育程度也不相同，礦帶頂板距離F1斷裂帶較近，節(jié)理裂隙較發(fā)育，而礦帶底板的節(jié)理裂隙相對發(fā)育較差。2）巖礦石的物理力學(xué)性質(zhì)據(jù)1976年補勘和2006年工程地質(zhì)勘察報告資料，巖石的物理力學(xué)性能如下：比重2.473.65g/cm3、孔隙度一般0.271.10%，抗壓強度一般均大于72Mpa，動力變質(zhì)巖石略小于10Mpa，巖石軟化系數(shù)0.810.98；抗剪強度一般均大于10Mpa；其中含鐵石英角閃片巖可達60Mpa；巖石內(nèi)摩擦角均大于80。3）工程地質(zhì)條件評價礦體頂?shù)装鍘r石多為黑云母斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、角閃片巖及含鐵石英角閃片巖和偉晶花崗巖，巖石為較硬堅硬巖，巖石質(zhì)量

5、指標RQD值一般在4870之間，巖體較完整完整，巖體質(zhì)量等級為級，圍巖類別為。對穩(wěn)定性好的地區(qū)，可不需支護，一般井巷可考慮采用噴砼支護，宜采用灌澆混凝土支護。如果施工時局部地區(qū)發(fā)現(xiàn)巖性變差或構(gòu)造破碎帶，宜采用砌石等特殊工藝進行加固3。2.2 礦體情況礦體頂?shù)装鍘r石多為黑云母斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、角閃片巖及含鐵石英角閃片巖和偉晶花崗巖，屬穩(wěn)定巖石。鉆孔巖心統(tǒng)計表明，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育。一組為走向NW，傾向SW，平行礦體走向，屬張性節(jié)理；另一組為走向NE，傾向SE，垂直礦體走向，為壓性節(jié)理。節(jié)理分布規(guī)律與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造規(guī)律相吻合。3 露天采礦技術(shù)3.1 礦床開拓該礦山是一個正在進行公路開拓汽車

6、運輸?shù)纳a(chǎn)礦山，從礦山已投入設(shè)備及設(shè)施情況來看，公路開拓汽車運輸適合該礦山的開拓方式。礦山目前的管理水平和實際經(jīng)驗豐富，不宜再進行鐵路開拓、斜坡箕斗開拓等開拓方案的論證。礦山礦巖穩(wěn)固，運輸平臺設(shè)在上盤與下盤均可。選礦廠及排土場位于上盤，礦區(qū)工業(yè)布置于上盤，總出入溝設(shè)在上盤，運輸平臺設(shè)在上盤具有運距短的優(yōu)點。3.2 采剝方法該露天采場內(nèi)的松軟礦巖已經(jīng)剝采完畢，剩余的均為硬巖，均需要穿孔、爆破松動后，再鏟裝運出45。該露天采場寬300m，長2000m，縱橫均可布置工作線，礦山目前采用組合臺階橫采方案1。根據(jù)礦床的賦存條件，運輸平臺布置于上盤，采剝作業(yè)沿縱向（礦體走向）和工作平臺等高線，布置工作面，

7、推進方向是從礦體上盤向下盤推進。露天采場的采剝設(shè)備主要包括穿孔、鏟裝和運輸設(shè)備。根據(jù)國內(nèi)穿孔（潛孔鉆）、鏟裝設(shè)備（主要是液壓挖掘機）、運輸設(shè)備（礦用自卸汽車）制造業(yè)水平和礦山實際使用現(xiàn)狀，這幾種國產(chǎn)設(shè)備在國內(nèi)礦山均取得了較為滿意的使用效果。露天采場的生產(chǎn)工藝主要包括采礦和剝離巖石兩部分，其采剝工藝為：穿孔爆破鏟裝運輸四個主要環(huán)節(jié)。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和工藝要求，穿孔作業(yè)選用KQG(Y)150型中風(fēng)壓潛孔鉆機，礦石鏟裝作業(yè)選用1.8m3液壓挖掘機，礦巖運輸選用20t礦用自卸汽車。礦石運到各選礦廠后直接倒入礦倉，多余的礦石卸到礦石堆場臨時堆存，再由裝載機轉(zhuǎn)運至礦倉。巖石運至排土場或用于尾礦庫筑壩。3.3

8、采場的防排水措施生產(chǎn)期間，采用接力排水，170m水平設(shè)中轉(zhuǎn)泵站與水倉。170m以下設(shè)移動泵站，在最低生產(chǎn)水平挖集水坑，采用潛水泵楊至170m水倉，經(jīng)170m泵站排出至190m水平水溝匯入沂河。開采至100m標高時，設(shè)固定泵站。經(jīng)計算，100m標高正常涌水量1000m3/d，最大涌水量1200m3/d。170m及100m標高水倉按可以蓄水8小時礦坑正常涌水量考慮，有效容積為640m3。3.4 設(shè)計邊坡參數(shù)及治理措施設(shè)計參照有關(guān)技術(shù)資料，選取階段高度10m、安全平臺3m，清掃平臺5m，工作臺階坡面角75，最終臺階（非工作臺階）坡面角65。運輸平臺設(shè)在上盤，路面寬8.0m（等級為2級）、縱向坡度8%

9、。礦山采剝作業(yè)靠近邊坡位置時，采用預(yù)裂爆破，盡量減少爆破作用對最終邊坡的破壞，使邊坡巖體完整、穩(wěn)固8。嚴格按設(shè)計要求布置炮孔，臨近邊坡一排炮孔采用不耦合裝藥，控制裝藥量和起爆時間。礦山生產(chǎn)時，隨著采剝作業(yè)的推進，應(yīng)特別加強對礦體上、下盤兩幫巖石穩(wěn)定性的觀察，對局部不穩(wěn)定的礦（巖）段應(yīng)采取錨桿、及錨網(wǎng)聯(lián)合支護措施，或者直接將不穩(wěn)固的巖石剝離，確保礦山安全生產(chǎn)。對那些出現(xiàn)隱患的采場邊坡 要采取一些措施進行治理?？刹捎脫跬翂Α⑾髌聹p載、鋼軌抗滑樁、錨索加固邊坡，或用金屬網(wǎng)鋪設(shè)在邊坡表面，以防止石滾落和發(fā)生邊坡滑落。4 兩種主要采礦方式4.1 上向水平分層充填采礦法1）構(gòu)成要素上向水平分層充填采礦法的

10、礦塊分為沿走向布置和垂直走向布置兩種。對于礦體水平厚度大于8m、小于25m的單層礦和礦層與夾層總厚度小于25m的多層礦，礦塊沿走向布置，標準礦塊長度50m。礦塊寬度為礦體水平厚度，兩個礦塊中間留有6m間柱，不留頂柱和底柱。多層礦水平總厚度大于25m、夾層總厚度小于礦層總厚度1/2時，礦塊垂直走向布置，礦塊(純礦體)長度最大42m，最小25m，礦塊寬度30m。兩個礦塊中間留有6m的間柱，不留頂柱和底柱。上述兩種布置形式的礦塊長度，在實際布置時，根據(jù)礦體厚度變化情況，以采場頂板暴露面積不超過1250m2為界確定礦塊長度。2）采準切割上向水平分層充填采礦法的采切工程主要包括：切割平巷、人行通風(fēng)天井、

11、人行通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、充填天井(兼作設(shè)備通道)、充填聯(lián)絡(luò)巷、礦石溜井、回風(fēng)天井、回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、出礦聯(lián)絡(luò)巷和穿脈平巷(卸載和存放充填料)等。3）回采工藝充填采礦法沿垂高在礦房劃分分層，分層高度3m(第一分層4.6m)，回采工作按分層從下向上推進?；夭晒ぷ髦饕ㄨ弾r、爆破落礦、采埸運搬、充填平場四大工序9。4.2 淺孔留礦采礦法 1）構(gòu)成要素淺孔留礦采礦法的礦塊沿走向布置，礦塊長度48100m，礦塊長度視礦體厚度而定，以采埸頂板暴露面積不超過1000m2為界，礦塊寬為礦體水平寬度，兩礦塊中間留有6m的間柱，不留頂、底柱，礦塊高度為階段高50m60m。淺孔留礦采礦法要求礦體中不包裹夾層、上下盤沒有夾層或者

12、夾層大于8m的礦體。2）采準切割分段采礦法的采切工程主要包括：切割平巷、人行通風(fēng)天井、礦房人行通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、人行通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、出礦聯(lián)絡(luò)巷、礦石溜井和回風(fēng)兼充填聯(lián)絡(luò)巷等10。3）回采工藝淺孔留礦法的回采工藝較為簡單，回采工作的內(nèi)容主要包括鑿巖、爆破落礦、放礦和采后充填四大工序。5 結(jié)論露天開采技術(shù)是露天采礦科技發(fā)展的主題，露天采礦工藝是發(fā)展露天采礦技術(shù)的最活躍的因素，露天采礦工藝和技術(shù)的創(chuàng)新，則是露天礦安全及生產(chǎn)能力得以充分發(fā)揮的重要保障。如今，露天采礦向著高技術(shù)、新工藝、新材料、大型設(shè)備發(fā)展。自控技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于大型設(shè)備、成套設(shè)備來控制、監(jiān)測、管理礦山生產(chǎn)已成必然67。信息技術(shù)為我國露天礦山帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。如果將礦山企業(yè)信息化改造與生產(chǎn)技術(shù)的改造相結(jié)合，將信息技術(shù)直接嵌人采礦生產(chǎn)工藝中，對傳統(tǒng)的采礦業(yè)在管理模式、組織結(jié)構(gòu)、采礦工藝、決策方式等方面進行改革，就有可能在未來不久的時間內(nèi)，實現(xiàn)我國礦產(chǎn)資源