优化边坡残矿设计 提高资源利用率

刁志军/长春煤炭设计研究院

优化边坡残矿设计 提高资源利用率

刁志军/长春煤炭设计研究院

对姑山铁矿采场西帮边坡残留矿的优化设计，精选预案全部在设计中得到落实。该铁矿床的资源利用率达到了389/6741=5.7％，总的资源率增加到了35.7％，完成了预定的达35％目标。资源利用率得到了最大化，该矿采场的服务年限延长了7年，维持了矿山的生产规模。

边坡残矿；优化设计；资源利用率；圈定矿量；矿床

1.概况

姑山铁矿床矿产资源储量为12816万t，其中表内矿(Fe1+ Fe2)11831万t，表外矿(Fe3)985万t。1995年生产勘探地质报告提交的矿产资源储量为10678.2万t，其中表内矿(Fe1+ Fe2)9898.8万t，表外矿(Fe3)779.4万t。矿山经过五十多年的开采，共采出铁矿石约3000万t，目前露天采场即将闭坑。露天采场境界外尚保有资源储量7261.51万t，其中表内矿6741.21万t，表外矿石Fe3 520.3万t。矿石平均品位43.94％。

该铁矿床埋藏较浅，但矿体赋存状态为穹隆状，西翼延伸较大，东翼延伸至青山河下部。其特殊的赋存状态决定了全矿床的开采方式为露天、地下联合开采方式。目前露天开采将结束，累计采出矿石3000多万t，占矿床总量的30％左右。是否回收利用该铁矿露天采场边坡上的残留矿，对回收利用不可再生的矿产资源、延长矿山服务年限、提高矿产资源利用率影响很大。为提高该铁矿床的资源利用率，在该矿由露天开采转向地下开采过度期间，对姑山采场西帮扩帮技术改造研究，旨在将该铁矿床的资源利用率，由目前的30％提高到35％以上。（资源利用率n1= 圈定矿量/矿床总储量）。

2.提出设计预案

针对该铁矿床的资源利用率问题，设计组成员详细分析了影响该铁矿床资源利用率的各种因素，认为目前该铁矿床的资源利用率只有30％，剩余的矿产资源储量主要分布在三个部位：一部分位于采场东帮及青山河下部；二部分位于露天采场固定帮的边坡上；三部分位于采场西边的深部。第一部分矿量，在青山河改道后，仍可采用露天方式回采；第三部分矿量，由于埋藏较深，只能采用露天转井下的方式回采；第二部分矿量，数量较少，分布在采场西部、西北部的边坡上，在目前矿石价格较高的情况下，可以采用扩帮及适当延深的方式来回采，是一种投资省、见效快、不确定因素少的回采方式。设计组人员经调研和查找资料，提出多种设计方案： 1、改变采剥方式。这在国内露天矿山已经应用，可试验；2、采用内排土。技术上可行；3、分采分爆。也可行；4、采用防渗墙治理地下水。有关科研单位正在做这方面的研究，可以实施； 5、调整开拓运输系统。可以多采矿石，可以实施。6、调整排水管线的位置。可以增加排土场容积，可以采纳。7、应用挖掘机(反铲)挖掘流砂。可以提高安全性，可以采纳。经过讨论筛选，确定前三个精选设计预案为主攻目标。

3.制定和实施精选设计预案

根据确定的三个精选设计预案，设计组成员与该矿业公司工程技术人员一起进行了认真讨论，依据新的设计标准和规范，取得了设计思想上的统一，制定了详细的进度计划。在该矿采场西帮扩帮技术改造设计中逐条落实上述措施。这种做法与以往的设计相比，在指导方面花了较大功夫，在进行设计时减少了很多重复性的工作，在设计定稿前已掌握了很多来自现场及有关部门的意见，设计可以一次成功，避免了返工。

在实施过程中重点做了以下几方面的工作：一是改变采剥方式，增加同时工作台阶数。由于扩帮是在该矿采场按现有设计境界闭坑后进行的。矿石主要分布在下部，剥离台阶多，开采深度大且范围小，因此，实施难度较大。为加快基建进度，尽可能保持采场的矿石产量，宜采用陡帮开采法进行扩帮。根据这一勘察结果，提出了陡帮和组合台阶的采剥法，在增加采场可采矿量389.54万t的情况下，将第一年的矿石产量由25万t/a提高到60万t/a。

二是采用内排土技术，缩短运输距离，解决无排场场地问题。

该矿区最难解决的就是排土场问题。露天采场东部已开采结束，因为采场中部有个岩芯岛，使得采场的东西两部分相对隔开，为采场东部作为内部排土场提供了方便。排土范围：0m勘探线以东、-106m以上、顶部标高+35m。经过计算，排土场容积491万m3，排土工艺为汽车—推土机工艺。可以满足分步实施方案生产的排土要求；对于扩帮总体方案，本次设计将采场排水管道，由东南侧改为东北侧，内排土的容积可以适当扩大，再利用青山河加固等，基本可以满足总体方案的排土要求。从设计上解决了回收利用表外矿的问题，在实际生产中根据多年采矿设计的经验和通过对露天采场生产工艺的实地考察，提出了内排土新工艺，充分利用东部采坑，分层堆排、土岩混排。

三是采用防渗墙治理地下水，提高资源利用率。该矿采场资源利用率低的主要原因：缺少排土场；砾石层含水丰富，无法扩大开采境界。在采用内排土技术解决了排土场问题后，又提出了采用防渗墙治理地下水，提高资源利用率的设想，经设计组成员和该矿工程技术人员与科研单位研究，确定了防渗墙的长度、深度、施工方法等。最终将开采境界向西北方向外扩了70m，形成了扩帮总体方案。将扩帮范围内的可采矿量由207万t增加到389万t，多回收矿石182万t；延长矿山服务年限3年。

4.技术经济成果

西帮扩帮边坡残留矿优化总体设计方案的建设投资为5005.10万元，铁精矿的制造成本为264.56元/t。经计算，生产期内年均销售收入为16032.89万元，年均上交税金及附加为546.06万元，年均总成本费用9236.35万元。年均利润总额为6250.48万元，年均净利润为4687.86万元，项目投资回收期0.80年，总投资收益率（ROI）为125％。

5.结束语

在边坡残留矿的优化设计中，有针对性地研究和优化设计开采老矿山压帮矿，提高老矿山生产技术经济指标，进一步搞好资源利用最大化，满足了我国钢铁发展的需要，对长江中下游接近生产后期的冶金矿山后续残矿开采设计具有一些借鉴意义。设计不能墨守成规，要与时具进，根据现时的矿石价格和矿山新工艺新设备的发展，因地制宜地采用新技术；适当扩大矿山生产规模，有利于降低矿石的单位成本，提高矿山经济效益；优化即将闭坑矿山的后续设计，可以提高矿产资源利用率，延长老矿山开采年限。