露天轉(zhuǎn)井下礦山過渡期采礦設(shè)計(jì)優(yōu)化研究與應(yīng)用

郁 平

(河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦，河北 秦皇島 066501)

0 引言

廟溝鐵礦露天開采最低水平為372 m，2017年12月采場北部已經(jīng)開采至372 m最低開采水平，露天開采在2019年12月結(jié)束。根據(jù)廟溝鐵礦的基建進(jìn)度計(jì)劃，預(yù)計(jì)地下開采的投產(chǎn)時(shí)間為2021年12月，因此廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采存在2～3年的嚴(yán)重減產(chǎn)甚至停產(chǎn)期。嚴(yán)重減產(chǎn)甚至停產(chǎn)期的存在不但影響廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采資源開發(fā)的正常銜接，還會(huì)影響公司“以礦養(yǎng)礦”的生產(chǎn)經(jīng)營策略，增加廟溝鐵礦井建工程資金壓力，是廟溝鐵礦當(dāng)前面臨的生產(chǎn)難題，因此有必要將廟溝鐵礦礦石生產(chǎn)的銜接和接續(xù)性作為當(dāng)前生產(chǎn)難題進(jìn)行專題攻關(guān)研究。

1 項(xiàng)目前期概況

1.1 廟溝露天采場現(xiàn)狀

廟溝鐵礦露天開采局部已經(jīng)到達(dá)372 m最低水平，396 m以上最終開采境界已按設(shè)計(jì)完成，露天開采即將結(jié)束。前期露天開采設(shè)計(jì)時(shí)，采用的露天開采工藝為牙輪鉆機(jī)穿孔，4 m3電鏟采裝，南段幫最低的396 m平臺寬度為22～51 m，長為190 m左右，工作面參數(shù)較大。

1.2 具備的技術(shù)條件

2018年利用3Dmine構(gòu)建全新礦體模型核實(shí)礦體分布及走向變化情況時(shí)，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)東幫E0-E4勘探線之間礦體變化較大，最寬部位向東偏移近11 m，該部分礦體若采用地下礦開采，則存在損失率大、成本較高的特點(diǎn)。以坐標(biāo)點(diǎn)為基準(zhǔn)將此部分3Dmine礦體模型與實(shí)測的露天采場平面圖、剖面圖重疊起來，在圖紙上核實(shí)可優(yōu)化范圍，專業(yè)組實(shí)際踏勘現(xiàn)場核實(shí)查勘礦體邊坡裸露情況是否與圖紙貼合，做到理論與實(shí)際相符。采礦技術(shù)人員、現(xiàn)場實(shí)施負(fù)責(zé)人員對露天開采臺階高度、邊坡角、爆破參數(shù)、爆破效果可控制性、鏟裝、運(yùn)輸、露天采礦技術(shù)可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)效益等各個(gè)環(huán)節(jié)分析研究后認(rèn)為，若對礦體變化區(qū)域的468 m水平以下的平臺進(jìn)行集中處理，露天采場396 m水平及以下境界可向東外擴(kuò)10～11 m，可以將最終運(yùn)輸?shù)缆凡贾迷跂|幫巖石上，新的運(yùn)輸?shù)缆坊静粔旱V，396 m平臺寬度也將加大，空間比原設(shè)計(jì)變大，露天礦坑底境界具有優(yōu)化空間，此項(xiàng)目可實(shí)施。

1.3 露天工作面參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)380～396 m水平6E-10E勘探線間礦體賦存條件，若采用120 mm潛孔鉆機(jī)穿孔，1.6 m3液壓挖掘機(jī)采裝，可以采用較小的工作面參數(shù)，露天開采境界可以進(jìn)行優(yōu)化，預(yù)計(jì)將會(huì)揭露出較多的礦體可供露天開采，增加露天開采礦石量，延長露天開采服務(wù)年限。

1.4 地下開拓、采準(zhǔn)工程的和露天開采的相互影響分析

露天轉(zhuǎn)地下開采工程中360 m分段南幫及北端幫進(jìn)路已掘進(jìn)完成，西幫只完成進(jìn)路聯(lián)巷。380 m及400 m分段只完成招投標(biāo)簽訂合同，截止2019年底，此部分工程尚未施工，因此可根據(jù)露天優(yōu)化后境界，調(diào)整施工設(shè)計(jì)，不影響施工進(jìn)度。

綜上所述，廟溝鐵礦生產(chǎn)實(shí)際現(xiàn)狀具有開展此研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)條件。

2 項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容

2.1 主要優(yōu)化內(nèi)容

2.1.1 東南邊幫運(yùn)輸?shù)缆返膬?yōu)化

按照項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃，2020年6月份開始對東南幫礦巖運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行優(yōu)化，第一步將396 m水平以下運(yùn)輸?shù)缆匪鶋旱牡V石用巖石提前置換出來，第二步9月份開始針對396 m水平以上的運(yùn)輸路所壓的礦石，利用覆蓋層回填過程中將此部分礦石用回填巖石置換。

根據(jù)項(xiàng)目初期制定的優(yōu)化思路，將東幫現(xiàn)運(yùn)行的運(yùn)輸路通過覆蓋層回填的機(jī)會(huì)，利用覆蓋層巖石修筑新的臨時(shí)運(yùn)輸路線，既能將此部分礦石置換出來，彌補(bǔ)礦石資源缺口，又能保證覆蓋層回填進(jìn)度。此項(xiàng)工作進(jìn)行過程中涉及到生產(chǎn)組織、車輛調(diào)配、安全管理等各方面存在交叉作業(yè)，所以要求實(shí)施單位要做到切實(shí)做到細(xì)化作業(yè)方案、精準(zhǔn)落實(shí)各項(xiàng)安全措施，保證項(xiàng)目能夠安全有效的進(jìn)行。

2.1.2 南部露天采場的開采方式優(yōu)化

若針對372～396 m的部分礦體，原設(shè)計(jì)是通過井采方式開采出來，通過此次優(yōu)化，確定將此部分礦石以露天開采方式開采出來，具體實(shí)施方式為采用潛孔鉆機(jī)穿孔，1.6 m3液壓挖掘機(jī)采裝，此處優(yōu)化可增加露天開采礦石儲量，延長露天開采服務(wù)年限，較少井下施工方量。

原設(shè)計(jì)4E線以南396 m接渣平臺按優(yōu)化后設(shè)計(jì)開采至380 m水平，超深開采16 m，多開采出礦石約56.2 萬t，此部分礦石是2020年的主要供礦來源。

2.1.3 北部露天采場的開采方式優(yōu)化

根據(jù)露天最終開采臺階高度和境界，優(yōu)化地下基建開拓工程、分段采準(zhǔn)工程和井采范圍，并根據(jù)露天轉(zhuǎn)井下安全管理要求，制定合理無底柱覆蓋層形成方案和交接部位礦體開采方案，確保地下開采安全。

將1E-4E勘探線間372～364 m水平的礦體以露天方式開采出來，此部分多開采礦石約27.8 萬t，該部分礦石已堆存至露天采場外，為2020年供礦做儲備。

2.2 優(yōu)化工作的安全性措施及爆破影響分析

因優(yōu)化部位與露天轉(zhuǎn)地下工程上下空間距離近，為確保露天與井下施工的安全，降低爆破振動(dòng)，對原采礦爆破參數(shù)及起爆器材進(jìn)行了優(yōu)化，由原來的孔網(wǎng)參數(shù)6×6調(diào)整為5×5，降低單孔裝藥量，采用電子雷管，降低爆破振動(dòng)沖擊波。爆破振動(dòng)波形，見圖1和圖2。

圖1 電子雷管爆破振動(dòng)波形切向圖

圖2 電子雷管爆破振動(dòng)波形垂向圖

3 項(xiàng)目實(shí)施效益

3.1 資源效益

對露天采場4E線以南396 m接渣平臺已按優(yōu)化后設(shè)計(jì)開采至380 m水平，超深開采16 m，多開采出礦石約56.2 萬t，實(shí)現(xiàn)了2019年資源連續(xù)，確保完成鐵精粉任務(wù)。

對372～364 m水平1E-4E勘探線間礦體以露天方式開采出來，此部分多開采礦石約27.8萬t，已堆存至露天采場外，為2020年供礦做儲備。

3.2 直接經(jīng)濟(jì)效益

1)基建投資，將380～396 m水平6E-10E勘探線間部分礦體以露天方式提前開采出來，縮短J52#-J64#進(jìn)路長度，取消了原設(shè)計(jì)中的J65、J66、J67條進(jìn)路，減少井下工程量586.6 m/9 456 m3，縮短工期三個(gè)月，減少直接工程投資約400 萬元，更大的意義在于加快了露天轉(zhuǎn)井下工程進(jìn)度。

2)節(jié)約開采成本，以上兩處優(yōu)化共采出礦石84 萬t，此部分礦原計(jì)劃是以井下開采方式采出，此部分礦石以露天開采的方式開采出來，從開礦成本上節(jié)約費(fèi)用。

露天開采成本：84 萬t×30.13元/t(1～11月露采全成本)=2 530.92 萬元；

井下開采成本：84 萬t×50.32元/t(1～10月井采全成本)=4 226.88 萬元；

節(jié)省開采成本4 226.88-2 530.92=1 695.96萬元。

3)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值和利潤

84 萬t原礦按1∶1下礦比例加配西排土場低品位礦石，折合生產(chǎn)鐵精粉168÷6=28 萬t；

工業(yè)總產(chǎn)值：28 萬t×690.98元/t(2019年鐵精粉全年累計(jì)售價(jià)，不含稅)=19 347.44萬元；

鐵精粉生產(chǎn)成本：28 萬t×646.73元/t(2019年鐵精粉全年累計(jì)全成本，不含稅)=18 108.44 萬元；

利潤：19 347.44-18 108.44=1 239 萬元；

綜上所述，此項(xiàng)目共節(jié)約成本400+1 695.96=2 095.96 萬元，創(chuàng)造工業(yè)總產(chǎn)值19 347.44萬元，實(shí)現(xiàn)利潤1 239 萬元。

3.3 綜合效益

此項(xiàng)目的實(shí)施除創(chuàng)造了直接經(jīng)濟(jì)效益以外，更大意義在于實(shí)現(xiàn)了2019年資源連續(xù)性，完成了公司下達(dá)的各項(xiàng)任務(wù)指標(biāo)，并且為2020年資源連續(xù)性提供了儲礦資源，為實(shí)現(xiàn)廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)井下工程平穩(wěn)過渡奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為礦山在特殊時(shí)期的生產(chǎn)經(jīng)營提供了重要條件。

4 結(jié)語

隨著國家、政府政策對露天開采礦山的強(qiáng)制性管理，大多露天礦山會(huì)投入井下開采的趨勢，露天轉(zhuǎn)井下礦山過渡期資源銜接至關(guān)重要，關(guān)系到礦山生產(chǎn)發(fā)展，廟溝鐵礦通過此項(xiàng)目的實(shí)施，將礦石資源提前開采出來，彌補(bǔ)資源缺口，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，為礦山增產(chǎn)創(chuàng)效做出了貢獻(xiàn)。