攀鋼礦業(yè)公司石灰石采場開采境界方案比選

蔡定國

(攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司石灰石礦)

攀鋼礦業(yè)公司石灰石礦于1970年5月建成投產(chǎn)，經(jīng)過40多a的開采，目前開采平臺(tái)已下降到1 255 m 標(biāo)高處。2017年5月，蘇鐵保護(hù)區(qū)提出石灰石采場位于其紅線范圍內(nèi)，須在2024年末前退出蘇鐵保護(hù)區(qū)，由于現(xiàn)有境界內(nèi)保有資源量遠(yuǎn)大于退出蘇鐵保護(hù)區(qū)前需求資源量，為在有限時(shí)間內(nèi)減少采場剝巖量，最大限度地利用優(yōu)質(zhì)礦石資源，結(jié)合開采現(xiàn)狀，對(duì)石灰石采場開采境界方案進(jìn)行了優(yōu)化探討，使采場的開采在當(dāng)前形勢(shì)下更趨于合理、經(jīng)濟(jì)。

1 現(xiàn)開采境界及資源量

目前石灰石采場執(zhí)行的是攀鋼礦業(yè)公司設(shè)計(jì)研究院2004年12月完成的《攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司巴關(guān)河石灰石礦中深部開采初步設(shè)計(jì)》[1]，2017年6月對(duì)設(shè)計(jì)境界進(jìn)行了局部調(diào)整。當(dāng)前開采境界為1 267～1 183 m，境界內(nèi)礦巖總量為1 855.41萬t，其中礦石為1 392.61萬t，巖石為462.80萬t，平均剝采比為0.33，東采場邊坡坐落在P1Y2+3礦層上。采場開采境界見圖1，邊坡位置見圖2，各臺(tái)階礦巖量見表1。

圖1 當(dāng)前采場開采設(shè)計(jì)境界

圖2 臺(tái)階邊坡位置示意

2 石灰石采場境界優(yōu)化原則

本次石灰石采場境界優(yōu)化遵循以下原則：

(1)采場出礦以采礦權(quán)證最大允許開采礦石量120萬t/a排產(chǎn)。

(2)根據(jù)政府相關(guān)部門的要求，石灰石采場須于2024年末退出蘇鐵保護(hù)區(qū)，開采服務(wù)年限為7 a，圈定境界內(nèi)礦石量不低于840萬t。

表1 境界內(nèi)1 267～1 183 m結(jié)余礦石量

(3)在滿足出礦的前提下，剝巖最小化。

(4)充分利用礦權(quán)范圍內(nèi)優(yōu)質(zhì)P1Y5礦資源。

(5)所圈定的境界最終邊坡安全、穩(wěn)定。

3 開采境界方案比選

結(jié)合采場礦體賦存條件及當(dāng)前開采現(xiàn)狀，在現(xiàn)有開采設(shè)計(jì)境界基礎(chǔ)上，提出3個(gè)境界優(yōu)化方案[2]，并對(duì)圈定礦量進(jìn)行計(jì)算，為開采方案優(yōu)化提供依據(jù)。

3.1 方案一

方案一為開采純P1Y5礦，東采場不開采P1Y3礦。在原設(shè)計(jì)開采境界基礎(chǔ)上，西采場開采境界及東采場南部邊坡境界不變，變更東采場北幫邊坡及東端幫。北幫靠幫邊坡平臺(tái)坐落在P1Y4巖層中，不開采東采場P1Y3礦，僅開采采場內(nèi)純P1Y5礦，靠幫爆破切割的P1Y4三角體22.77萬t全部與P1Y5配礦利用。方案一的開采境界優(yōu)化見圖3，靠幫臺(tái)階邊坡位置見圖4，圈入境界內(nèi)礦巖量計(jì)算結(jié)果見表2。

圖3 方案一開采境界優(yōu)化

由表2可知，方案一優(yōu)化后境界內(nèi)結(jié)存礦石資源855.36萬t全部為優(yōu)質(zhì)資源P1Y5，低品位P1Y4層位為22.79萬t，全部配礦利用，境界內(nèi)共結(jié)存礦石資源量878.2萬t，平均剝采比為0.08 t/t。

根據(jù)該方案優(yōu)化后境界的邊坡，對(duì)P7、P8、P9、P10剖面采用摩根斯坦法和畢肖普法進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，終了邊坡各剖面、段高穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，終了邊坡整體穩(wěn)定。

3.2 方案二

方案二為開采P1Y5礦和東采場部分P1Y3礦。在當(dāng)前開采設(shè)計(jì)境界基礎(chǔ)上，西采場開采境界及東采場南部邊坡境界不變，變更東采場北幫邊坡及東端幫，調(diào)整F5～F9斷層境界，開采P1Y5礦和F5～F9斷層中的P1Y3礦。北幫靠幫邊坡平臺(tái)坐落在P1Y3礦層中，靠幫區(qū)域損失部分P1Y3礦。F5～F9斷層的P1Y4巖層全部與P1Y5、P1Y3礦配礦利用。境界調(diào)整見圖5。圈入境界內(nèi)礦巖量計(jì)算見表3。

圖4 方案一靠幫臺(tái)階邊坡位置示意

臺(tái)階標(biāo)高/m礦石量/萬tP1Y3P1Y5P1Y4(配礦利用)小計(jì)巖石量(H2+3)/萬t剝采比/(t/t)1267～12550．0041．681．5443．223．060．071255～12430．00156．882．91159．794．880．031243～12310．00172．234．53176．7615．940．091231～12190．00178．596．23184．8216．320．091219～12070．00168．473．54172．0115．710．091207～11950．05137．514．04141．6018．150．13合計(jì)878．2074．060．08

由表3可知，方案二優(yōu)化后境界內(nèi)結(jié)存礦石資源為P1Y5礦700.28萬t，P1Y3礦78.81萬t，低品位P1Y4礦89.8萬t，境界內(nèi)共結(jié)存礦石資源量868.89萬t，P1Y4層位全部配礦利用,平均剝采比為0.18 t/t。對(duì)該方案優(yōu)化后境界的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，終了邊坡各剖面、段高穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，終了邊坡整體穩(wěn)定。

3.3 方案三

方案三為開采東采場P1Y3礦，放棄部分P1Y5礦。在方案二的基礎(chǔ)上，回收變更東采場東部境界，東端幫境界設(shè)置在F6～F9斷層采空區(qū)西部，邊坡坐落層位與方案二一致，在P1Y4巖層中。方案三境界調(diào)整見圖6，圈入境界內(nèi)礦巖量計(jì)算見表4。

圖5 方案二境界調(diào)整示意

臺(tái)階標(biāo)高/m礦石量/萬tP1Y3P1Y5P1Y4(配礦利用)小計(jì)巖石量(H2+3)/萬t剝采比/(t/t)1267～125510．6957．1410．7878．6118．330．231255～124312．21174．1216．58202．9135．090．171243～123114．28140．2917．27171．8445．690．271231～121914．96124．6515．52155．1331．130．201219～120711．51113．7314．44139．6819．690．141207～119515．1690．3515．21120．723．340．03合計(jì)868．89153．270．18

方案三境界內(nèi)共圈定礦石量為827.89萬t，但低品位P1Y4礦配入量達(dá)131.52萬t，配入比達(dá)到15.9%，對(duì)整個(gè)境界內(nèi)開采礦石的綜合品位影響較大。經(jīng)對(duì)終了邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算，邊坡整體穩(wěn)定。

3.4 開采境界方案比較

各開采境界方案對(duì)比見表5。通過對(duì)3個(gè)方案進(jìn)行綜合對(duì)比[3]，方案一最優(yōu)，在120萬t/a的開采量情況下，能滿足2024年末退出蘇鐵保護(hù)區(qū)的開采服務(wù)年限要求，并有約38.19萬t的礦石富余，同時(shí)平均剝采比僅為0.08 t/t，剝巖量較少，適合當(dāng)前石灰石排土場受限的開采局面。

4 結(jié) 語

結(jié)合當(dāng)前石灰石采場面臨形勢(shì)，經(jīng)3個(gè)開采境界方案綜合對(duì)比確定方案一最優(yōu)，滿足開采量要求，采場剝采比在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，由0.33 t/t降至0.08 t/t，剝巖量減少了388.74萬t，節(jié)約了剝巖費(fèi)用約500萬元，減少排土場占用空間,節(jié)約新建排土場的征用費(fèi)用，方案經(jīng)濟(jì)合理。此外，按照方案，開采需要?jiǎng)冸x巖土74.06萬t，600 mm×900 mm破碎系統(tǒng)加工塊礦也將產(chǎn)生大量尾料，當(dāng)前東排土場因紅線問題已停排，需繼續(xù)找尋、建設(shè)新的排土場，解決采場排土問題。當(dāng)前開采標(biāo)高已下降至1 255 m 水平，采場境界外600 mm×900 mm破碎機(jī)碾口位置為1 275 m水平，結(jié)合《石灰石礦逐步退出蘇鐵保護(hù)區(qū)開采方案》，以120萬t/a的規(guī)模出礦，采場開采至1 231 m水平時(shí)，600 mm×900 mm破碎系統(tǒng)供料將出現(xiàn)長距離上坡運(yùn)輸，后續(xù)需規(guī)劃石灰石600 mm×900 mm破碎機(jī)選址及搬遷事項(xiàng)，確保塊礦產(chǎn)量。

圖6 方案三境界調(diào)整示意

臺(tái)階標(biāo)高/m礦石量/萬tP1Y3P1Y5P1Y4(配礦利用)小計(jì)巖石量(H2+3)/萬t剝采比/(t/t)1267～125510．6955．9310．3776．9916．710．221255～124312．21169．1914．38195．7822．500．111243～123114．28133．2014．87162．3541．530．261231～121914．96119．5513．42147．9328．100．191219～120711．51108．4212．72132．6515．060．111207～119515．1683．5013．53112．193．240．03合計(jì)827．89127．140．15

[1] 攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院.攀鋼集團(tuán)礦業(yè)公司巴關(guān)河石灰石礦中深部開采初步設(shè)計(jì)[R]. 攀枝花：攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)研究院，2015.

表5 開采境界方案對(duì)比

[2] 沈世榮.營盤山采場中深部開采設(shè)計(jì)境界優(yōu)化探討[J].礦業(yè)工程，2006(5)：22-24.

[3] 陳 琪,趙德偉,楊慶軍.露天開采境界方案比較分析[J].黑龍江冶金,2015(1):26-27.