冀东小型铁矿山开发利用方案研究

摘 要：以冀东典型矿床为例，在分析矿体开采技术条件的基础上，对矿山的开拓系统、采矿方法、生产规模等进行了确定，为今后矿体开采提供参考。

关键词：冀东 小型矿山 开发利用方案 生态环境治理

中图分类号：TD951 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0110-02

1 矿体特征与开采技术条件

1.1 矿体特征

某小型铁矿矿区范围内矿体呈层状分布在迁西群上川组黑云角闪斜长片麻岩中。矿区范围内包括M1、M2两条矿体。M1矿体受F1断层的影响分为两段，F1断层以北地表出露矿体长360 m，工程控制长300 m，矿体厚1.00至15.03 m，矿体走向350 °，倾向南西，倾角75～87 °，局部有反倾现象；F1断层以南矿体出露长度约145 m。M2矿于渠子地采区，地表断续出露长580 m，南部延出矿界，达到工业指标的矿体长度380 m，矿体厚度不够1 m地段长度为200 m。工程控制长320 m，矿体厚1.00～9.90 m，平均厚2.60 m，矿体走向330 °，倾向南西，倾角70～75 °。

矿区范围内求得保有资源储量（122b+332+333）77万 t，平均品位TFe28.95%，mFe24.07%；其中控制的经济基础储量（122b）59万 t，平均品位TFe28.11%，mFe22.94%；控制的内蕴经济资源量（332）11.9万 t，平均品位TFe32.94%，mFe28.77%；推断内蕴经济资源量（333）6.1万t，平均品位TFe29.18%，mFe23.64%。

1.2 开采技术条件

矿区位于燕山南麓低山丘陵区，海拔标高一般193～365 m，相对高差172 m，区内最低侵蚀基准面标高185 m。区内地下水主要赋存于第四纪洪积含水层、风化裂隙含水带、构造裂隙含水带。主要含水层为构造裂隙脉状水，矿坑涌水量为5～40 t/h，单位涌水量为0.07～0.22 L/s・m，富水性为弱至中等。矿床水文地质条件属中等类型。

矿石为磁铁石英岩，具致密坚硬的特点，其抗压强度607～1072 MPa，抗剪强度145～169 MPa，抗拉强度46～63 MPa。近矿围岩以片麻岩和麻粒岩为主，岩石坚硬完整，岩石抗压强度298～663 MPa，抗剪强度126～134 MPa，抗拉强度29～72 MPa。矿石普氏硬度f=10～14，岩石普氏硬度f=6～10，矿石松散系数为1.55，安息角55 °。各矿体围岩均为片麻岩和麻粒岩，岩石硬度大，稳固性好，围岩与矿体产状一致，接触界线较清楚。矿体呈似层状产出，倾角较陡，一般在60～87 °，稳固性较好，在采掘工程中未发现坍塌、掉块现象，工程地质条件良好。F1断层附近工程地质条件较差，施工中一定要加强支护措施和排险加固工作，如浆砌、支护等预防坍塌和掉块，确保生产安全。工程地质条件属中等类型。

2 开拓方案

采用地下竖井开拓，设计两条竖井，主井主要用于提升矿石、废石、人员及材料等；风井主要用于回风，并兼做人行安全出口。

主井位于M1矿体下盘岩石移动范围之外，新设主井井筒中心坐标：X=4466688.40，Y=39607144.21，井口标高310 m，井筒直径4.0 m，井深283 m（含15 m井底水窝）。采用2#铝合金罐笼配0.50 m3翻转式矿车提升，采用2JTK-1.6×1.25/30.5型双卷筒单层绳缠绕式提升机一台，提升最大绳速2.5 m/s，电机功率135 kW，电压380 V。井内设梯子间，兼做人行安全出口。

风井位于M1矿体下盘岩石移动范围之外，新设风井井筒中心坐标：X=4468105.16，Y=40373095.10，井口标高355 m，井筒直径3.0 m，井深60 m。井内设梯子间，兼做人行安全出口。

由新设主井入风，新设风井回风，构成完整的开拓通风系统。

中段运输：采用电机车牵引矿车运输。

设计开采210 m、180 m、150 m、120 m、90 m四个中段，210段作为回风中段，中段高度30 m。

3 采矿方法

矿体为急倾斜薄矿体，选用平底结构浅孔留矿法。

3.1 矿块结构参数

矿块结构参数为：阶段高度30 mm，矿块长度30～50 m，矿块宽度为矿体厚度，平底结构，顶柱高度为5 m，间柱宽度8 m，出矿穿间距7 m。

3.2 采准切割工作

矿块沿走向布置。阶段运输巷道位于下盘脉外，矿块人行通风天井布置于矿体内，规格2 m×2 m。在天井内每隔5～6 m掘进通往矿房的人行联络道，断面2 m×2 m，在运输巷道内每隔7 m掘出矿穿，规格2 m×2 m。

沿矿体走向掘拉底巷道，规格2 m×2 m。将矿房底部全部拉开，完成切割工作，形成回采作业空间，为矿房回采作好准备。

3.3 回采工艺

（1）落矿

在矿房形成采矿作业空间后，逐层上向回采。分层高度2 m，回采工作面为梯段形，采用7655型凿岩机凿岩，人工装药，导爆管起爆器起爆导爆管起爆网路，乳化炸药爆破。

（2）采场通风

采场主要靠井下贯穿风流进行通风，新鲜风流由采场人行天井进入工作面，冲洗工作面的污风由另一侧天井至上一阶段回风巷，最后由风井排出地表。局部通风不良地段采用局扇辅助通风。

（3）放矿

采场炮烟排除后，可进行局部放矿，放矿量为崩落矿石量的30%左右，使矿房内暂留矿石量与顶板之间的作业面保持2～2.5 m的净空间，为下次回采创造良好的工作空间。局部放矿时要特别注意矿堆中是否出现空洞，如发现出矿量与爆堆下降量不符时，应及时处理。放矿后，对采矿场平面进行平整，并撬掉顶板的浮石。对局部不稳固部位，可用非可燃性材料进行临时支护，确认安全之后，再进行下一循环的作业。直至采到矿房顶柱，最后进行大量放矿。大量放矿时，应注意均匀放矿，为减少矿石损失和贫化，在大量放矿时要加强放矿管理。

（4）矿石运搬

采下的矿石经矿房底部结构，装入矿车运往主井口提升至地表。

4 矿山生产规模与服务年限

按中段可布置的矿块数验证矿山生产能力：

式中：A―― 中段生产能力t/a；

N1，N2―― 分别为中段可布矿块（房）数和矿柱数，个；

q1，q2―― 分别为矿块（房）和矿柱的生产能力；

K―― 矿块利用系数，0.3；

E―― 地质影响系数，0.9；

t―― 年工作日数，306 d；

Z―― 副产矿石率，12%。

地下开采生产能力验证结果如表1所示。

通过生产规模验证，矿山多中段生产时，生产能力可以达到10～15万 t/a的生产规模，推荐矿山生产规模10万 t/a。

5 环境污染与保护

5.1 环境污染源

矿山生产过程中主要的污染源及污染物有：

（1）矿山生产各作业环节产生的粉尘，爆破作业产生的粉尘、炮烟等。

（2）穿孔作业、爆破作业等产生的噪声。

（3）采掘过程中剥离出的废石。

（4）井下排出的矿坑水。

5.2 环境污染治理

（1）粉尘控制

粉尘主要来自采矿场穿孔、爆破、采装、运输及破碎等作业过程，设计中对各产尘点均采取了防尘、抑尘或除尘措施。采场各产尘点及汽车运输扬尘经采用湿式作业及洒水抑尘后，粉尘浓度可下降80%～70%，粉尘污染可得到一定程度的控制。

（2）噪声污染的控制

矿山作业的主要噪声源自采场凿岩、采装、运输及破碎等工艺和工序。

1）凿岩、爆破噪音

爆破噪音是瞬时的，这些噪音的强度随着开采深度的增加而衰减，对地面影响很小。对凿岩机噪声，除尽量选择消音效果较好的凿岩机外，现场工作人员要做好个人防护。

2）通风机噪声

通风机噪声一般在80～90 dB之间，为了减少对周围环境的影响，应采取如下措施：一是隔离噪声；二是吸收噪声。为减小噪声危害，应将机房用较好的隔音材料和隔音设施来有效的降低噪声，达到安全规程规定范围之内。

3）空压机噪声

空压机噪声一般80～90 dB，空压机站应采取如下噪声消减措施：

①吸气管：a在吸管上装设消声器；b在吸气管和空压机连接处安装防振波纹管接头；c吸气管应支撑在大质量的基础上；d在吸气管上包扎吸声材料层或将管道敷设在地沟内。

②排气系统：a.装排气消声器；b.排气口要高出屋面或地沟敷设；c.止回阀应安装在贮气罐处。

③其它措施：如分支气管、排放管、贮气罐宜布置在同侧；站房外绿化以减少噪声对环境影响。

④破碎作业对大型强烈振动的破碎机安装弹簧、橡胶软木等，在进行密闭通风除尘的同时，采用厂房隔音材料作吸声处理。

（3）废石处理

在矿山基建初期，应对采场和排土场的表土进行收集，以便根据排土场建设规划，及时进行排土场的土地复垦。设计规划废石场设在矿区的老露天坑，将采出废石集中堆放在废石场。矿山开采结束后，可考虑在废石场上覆土进行土地复垦。生产过程中，排土场在风吹等作用下会产生扬尘，为防止污染大气环境，可采用在坡面撒草籽绿化或人工洒水抑制等手段控制扬尘。

6 结语

本开发利用方案对矿山矿体地下开采的方案进行了初步探讨，有待在今后的初步设计中作进一步深入的研究与论证，以确保矿山安全、经济、高效地开发利用矿产资源。

参考文献

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