弓长岭井下铁矿下含铁带采区优化开采的研究

摘要:根据下含铁带采区矿体赋存条件,结合采区目前开采现状及存在的问题,对采区的延深开采范围,开采规模,开拓运输,采矿方法等进行了优化开采研究,提出了优化开采工艺,提高生产能力的采矿方法,满足了采区深部开采技术目标要求。

关键词:下含铁带采区 开采现状 存在问题 采矿方法 生产能力

1、概况

弓长岭井下铁矿下含铁带采区位于弓长岭二矿区中部,是井下铁矿的一个独立采区,该采区早在1980年进行平峒开采,现已开采20余年。目前,采区最低开采平峒＋140m水平以上还剩地质矿量约72万吨,其中:可采矿量45万吨,残存矿量27万吨,预计还能开采3年结束,近期生产能力急速畏缩,采区急需进行深部延深开采研究,以接续矿山生产。

为延续采区开采,满足弓长岭地区采选平衡,加快新水平开拓、采准速度,确保矿山生产能力的接续,应对下含铁带采区的深部开采技术进行优化研究,以指导矿山开采长远发展。

2、采区矿山地质

下含铁带采区主要开采弓长岭二矿区13～19剖面间的矿体,矿体走向长960m。倾向北东,倾角60°～87°,矿体水平厚度2～78m,其中:Fe1矿体水平厚度2～20m;Fe2矿体水平厚度0～50m;Fe3矿体水平厚度2～8m。矿体形态呈层状、似层状产出。

磁铁贫矿体重3.4t/m3,岩石体重2.7t/m3。普氏硬度系数:磁铁贫矿f=15～25,岩石f＝5～17。磁铁贫矿TFe平均地质品位35.5％。

矿体和围岩的稳定性较好,对矿床开采影响不大。采出矿石质量满足选矿厂选别工艺要求。

3、采区开采现状和存在问题

3.1 采区开采现状

下含铁采区目前主要开采13～22线之间＋140m水平以上的矿体。采区为平峒开拓,现有180m和＋140m两个平峒采矿车间。其中＋140m平峒分为南、北两个平峒口,均与中央采区共用。年生产能力在40～50万吨之间。该采区的＋180m水平已经开采完毕,目前只有+140m水平回采本水平矿房矿量及矿柱回收,采用原有的平峒开拓运输系统,采矿方法为浅孔留矿法,矿山目前正在进行＋80m和＋20m水平开拓,生产逐步转入深部开采。

矿井通风采用自然通风与机械通风相结合的通风方式,并以自然通风为主;矿井排水采用自流排水方式。

3.2 采区存在问题

(1)浅孔留矿采矿方法装备水平落后,生产效率低下,采场安全管理复杂。针对矿山对产能的需要,应采用安全高效的无底柱分段崩落采矿方法以满足矿山生产需要。(2)采区的通风系统不完善。目前,矿山为平硐开拓,通风系统采用平峒进风,采场或回风水平回风。以自然通风为主并配有机械通风,采场的风流很不稳定。在矿山转入深部开采后,通风系统需要重新建立。(3)开采范围需要重新调整。该采区目前主要开采二矿区13～22线之间＋140m水平以上的下含铁带矿体。目前开采范围对东南区开采有一定的影响,为了理顺开采顺序,合理利用矿产资源,确保矿山安全生产,下含铁带采区的开采范围需要重新进行调整。

4、采区优化开采研究

4.1 采区开采范围的确定

下含铁带采区与东南区彼此相邻,目前中央下含铁带开采深度超前于东南区开采深度,为确保相邻采区开采安全,充分利用回收矿产资源,下含铁带采区与中央区应保持一致,开采范围为13～19勘探线。开采对象为Fe1 和Fe2 层矿体。为充分利用中央区现有提升和溜破系统,确定采区延深开拓深度到-280m。按开采范围和深度计算,采区开采范围内的矿石地质储量约3600万吨。

4.2 采区合理开采规模

采区原采用潜孔留矿法,生产能力45万t/a,根据采区矿体赋存条件,如果采用无底柱崩落法及提高采矿装备水平,按年下降速度,有效进路法和新水平准备时间三种方法验证,采区生产能力可达到100万t/a。

4.3 采区开拓运输系统

采区+140m水平以上采用平硐开拓。根据相邻中央采区深部延深开采工程内容,结合井下铁矿中央采区现有开拓运输系统现状,以及两个采区同时延深开采时间和空间位置,下含铁带采区＋140m以下应采用竖井斜坡道开拓。在下含铁带采区＋140m～-280m开采期间,竖井利用中央区现有主、副井提升系统,主斜坡道利用中央区新建主斜坡道。为满足大型采掘设备在采场运行方便,每个水平都设有采场斜坡道。现有中央区东南回风竖井做为下含铁带采区专用回风井,现有中央区专用入风井经验证不能满足下含铁带采区开采用风量要求,因此采区需新掘一条长457m,净直径4.0m专用入风井。该系统形成后,能够满足采区开拓、运输、通风、排水等生产需求（图1）。

图1 采区延深开采优化立体示意图

4.4 采矿方法

区＋140m水平以下矿体赋存条件及相邻中央采区目前使用的无底柱分段崩落法现状,为与中央采区开采保持一致,便于矿山生产管理,下含铁带采区延深开采的采矿方法应该由浅孔留矿法改为无底柱分段崩落法。采区+20m水平以上开采,阶段高度60m,分段高度15m,进路间距15m,进路断面3.6m×3.8m（按现有2m3铲运机规格考虑）。采区＋20m水平以下开采,阶段高度为120m,分段高度为15m,进路间距20m,进路断面4.2m×4.0m（按下含铁带采区＋140m水平以上采用浅孔留矿法,开采工艺落后,生产效率低。根据采4m3电动铲运机确定）。当矿体厚度大于12m时,采用垂直走向布置进路,矿体厚度小于12m时,沿走向布置进路。每隔100m布置一个矿块,溜井间距100m,规格2m×2m,人行通风天井每隔100m设一条,规格2.5m×2.5m。主要设备配置有:电动铲运机EST-3.5型（＋20m以上）,电动铲运机TORO-400E型,掘进台车Boomer·281,采矿凿岩台车Simba·H1253型,另配有柴油铲运机。

4.5 采区通风系统

经验算,中央区和下含铁带两个采区总需风量448m3/s,其中:中央区297m3/s;下含铁带采区151m3/s。现有中央区三风井最大进风量355.5m3/s,因此,现有三风井不能做为两个采区专用入风井。为满足下含铁带采区延深开采通风需求,采区必须新建一条专用入风井,净直径4.0m,井深457m,回风竖井利用中央区现有东南回风竖井。下含铁带采区通风系统为单翼对角式3级机站通风系统,I机站设在新建专用进风井的进风石门内;II机站设在回风竖井的回风石门内;III机站设在回风竖井地表。采区通风系统路由为:地表新鲜空气从新建专用入风井进入井下,经由进风石门、平盘运输巷道和采区进风天井进入需风工作面,新风洗刷工作面后变成污风,经采场分段巷道、采区回风天井、回风石门和现有的东南回风井排到地表。

4.6 采区排水系统

下含铁带采区+140m水平以上采用自流方式,+140m水平以下采用泄水井流到中央区现有排水泵站,利用中央区现有排水系统。

矿区水文地质条件属于简单类型,经水文计算采区正常涌水量1510m3/d,最大涌水量17520m3/d。为满足两个采区共用排水泵站的需求,现有中央区-340m、-220m、-100m排水泵站必须改造,为不影响下含铁带采区延深开采排水需求,现阶段只能考虑-100m排水泵站改造设计。然后再根据下含铁带延深开采情况,再做中央区-340m、-220m排水泵站改造设计。该采区利用中央区现有排水系统技术可行,经济合理。

4.7 技术经济指标

优化开采研究圈定地质矿量3600万t,采区开采年限可达到40年。下含铁带延深开采,可以充分利用中央采区现有提升系统和溜破系统,可节约投资3500万元。采区井下排水及通风系统,能充分利用中央采区现有排水泵站及东南回风竖井,可节约投资2800万元。采区生产能力由目前45万t/a提高到100万t/a。因此,该采区延深开采优化研究,技术是可行的,经济是合理的。

5、结语

根据下含铁带采区开采现状及矿体赋存条件,结合相邻中央采区现有开拓运输系统现状及采区目前开采存在的问题,对西北采区延深开采范围、开采规模、开拓运输系统、采矿方法,采区通风系统、排水系统等进行了优化研究。通过合理利用中央采区现有开拓运输系统,改变采矿方法和增加开拓工程内容,使采区生产能力由45万t/a提高到100万t/a,达到了采区延深开采规划目标,给下含铁带采区开采长远发展指出了方向。