大紅山鐵礦分采采區(qū)復(fù)雜工程條件下低品位鐵礦石資源回采規(guī)劃與降本優(yōu)化

劉曉軍 王軍 徐萬壽 楊小平

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司）

1 引言

大紅山鐵礦經(jīng)過十余年開發(fā)利用，已消耗約2億t 鐵礦石資源，如何提高資源綜合利用率，延長礦山服務(wù)年限是礦業(yè)公司當(dāng)前的重要工作。目前大紅山鐵礦井下鐵品位在20 %-15 %之間的超低品位鐵礦資源約4 600 萬t，平均品位18.5 %，主要分布于II1 主礦體周邊（分采、西翼采區(qū)）及III、IV 號礦上下盤，該部分礦體與貧礦呈互層透鏡狀產(chǎn)出，連續(xù)性差。由于二期建設(shè)時鐵精礦價格低，超低品位鐵礦回采經(jīng)濟(jì)效益差，未對該部分超低品位鐵礦石進(jìn)行規(guī)劃回采。目前大紅山鐵礦井下II1 主礦體已回采至320 m 分段，III、IV 號礦體已回采至340 m分段，鐵精礦市場價格亦有大幅回升，若再不及時對該部分鐵礦石進(jìn)行回采，將造成礦石資源的永久性損失。

大紅山鐵礦于2022 對分采采區(qū)周邊低品位礦體進(jìn)行了重新圈定并開展了回采規(guī)劃，本文主要針對設(shè)計(jì)范圍周邊的復(fù)雜工程條件所采取的設(shè)計(jì)思路、處理措施以及采礦工藝設(shè)計(jì)過程中所作出的降本優(yōu)化成效進(jìn)行論述。

2 背景概述

分采采區(qū)低品位鐵礦石回采規(guī)劃范圍為分采300-370 m 標(biāo)高，A32 線～A28E 線之間、III-IV 號礦回采范圍以南的所有礦體。根據(jù)前期完成的供礦截止品位分析報(bào)告及2022 年儲量核實(shí)資料，地質(zhì)人員已將將TFe＞18 %或MFe＞10 %超低品位鐵礦體重新圈定，從平面及剖面圖上來看礦體間夾石變薄，礦體連續(xù)性較好。

工程現(xiàn)狀方面，分采采區(qū)原設(shè)計(jì)為分段空場嗣后充填采礦法，主要圍繞貧礦和富礦施工了370 m、355 m、340 m、320 m、300 m 共五個分段十四個盤區(qū)，其中370 m、355 m分段已基本回采結(jié)束，320 m、300 m 分段已部分回采形成了空區(qū)，其余未回采部分除340 m 分段以外均已完成中孔施工待回采。規(guī)劃范圍上部及東部均為西翼采區(qū)，下部為分采300 m 以下采區(qū)，西部為西上采區(qū)，北部為III、IV 號礦采區(qū)，均設(shè)計(jì)采用無底柱分段崩落法回采。

3 工程條件復(fù)雜性分析

超低品位鐵礦體重新圈定后，礦體間夾石變薄，多層礦體密集度變高，若繼續(xù)采用分段空場嗣后充填法回采，采礦工藝損失率較大，無法實(shí)現(xiàn)“應(yīng)收盡收、顆粒歸倉”，已明顯不適用于超低品位礦的綜合利用。根據(jù)一、二期初步設(shè)計(jì)對賦存密集礦體采礦方法的比較，無底柱分段崩落法最有優(yōu)勢，該工藝簡單靈活，相對于分段空場法回采率較高，因此選定采用無底柱分段崩落法回采，同時可與分采范圍周邊的西翼采區(qū)、III-IV號礦采區(qū)的采礦方法相統(tǒng)一，生產(chǎn)組織上便于持續(xù)銜接。

規(guī)劃范圍周邊的工程條件極為復(fù)雜，主要體現(xiàn)在以下幾方面：一是分采300 m-370 m 各分段均有大量針對貧礦體施工形成的分段空場法巷道且走向方位極不規(guī)則，影響采礦進(jìn)路布置、易造成邊角礦石損失；二是320 m 分段二盤區(qū)、355 m 分段二盤區(qū)、三盤區(qū)均為雙鑿巖巷沿礦體走向布置，新設(shè)計(jì)采礦進(jìn)路若東西向布置則無法控制和回收雙鑿巖巷中間三角體；三是300 m 分段一盤區(qū)、二盤區(qū)、四盤區(qū)及320 m分段二盤區(qū)均已回采形成空區(qū)，而采空區(qū)上方尚有很大一部分低品位礦、超低品位礦待規(guī)劃回采，處理起來較為棘手；四是340 mA31 線及A32E 線作為III-IV 號礦采區(qū)的主要通道對下部回采形成壓制。這些都對本次規(guī)劃帶來極為不利的影響。見圖1～圖3。

圖2 分采采區(qū)320 m 分段現(xiàn)狀平面圖

圖3 分采采區(qū)A30 線剖面圖

4 初步回采規(guī)劃

設(shè)計(jì)以原分段空場法盤區(qū)走向礦柱、傾向礦柱為界初步將規(guī)劃范圍劃分為三個區(qū)域，即A30線以西部分礦體、A30-A32 線原分段空場法采場下盤礦體、A30-A32線原分段空場法采場上盤礦體。根據(jù)本次規(guī)劃范圍內(nèi)工程現(xiàn)狀的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)采取以下四項(xiàng)措施解決[1]、[2]：一是充分利用原有工程、局部適當(dāng)增加巷道，將原分段空場法盤區(qū)走向礦柱、傾向礦柱控制到位，盡可能保證采礦進(jìn)路與周邊采區(qū)進(jìn)路的走向方位有效銜接延續(xù)；二是針對原分段空場法采場下盤礦體垂直礦體走向布置采礦進(jìn)路，以控制和回收雙鑿巖巷中間三角體礦石資源；三是設(shè)計(jì)充填聯(lián)道對原分段空場法已形成的采空區(qū)進(jìn)行廢石充填后再綜合評估空區(qū)上方礦體回采的可行性；四是在340 m 分段西側(cè)邊緣新設(shè)計(jì)一條通道以解除340 mA31 線、A32E 線對下部回采的壓制影響。

（1）A30 線以西部分礦體沿礦體走向布置采礦進(jìn)路

在A30 線原分采傾向礦柱西側(cè)布置1#切割槽，各分段采礦進(jìn)路東西向布置并以該切割槽及原分采沿脈干線自東往西退采，見圖4。

圖4 分采采區(qū)340 m 分段A30 線以西部分采切工程平面圖

（2）A30-A32 線原分段空場法采場下盤礦體垂直礦體走向布置采礦進(jìn)路

該范圍主要以原分段空場法盤區(qū)采空區(qū)及沿脈干線為切割槽由北向南退采，為常規(guī)布置、不作贅述。見圖5。

圖5 分采采區(qū)320 m 分段下盤采切工程平面圖

（3）A30-A32 線原分段空場法采場上盤礦體

A30-A32 線原分段空場法采場上盤礦體根據(jù)當(dāng)前采空區(qū)現(xiàn)狀，分采340 m 北側(cè)走向礦柱以北礦體主要集中在A30’線以西，A30’-A30 線已在300 m、320 m 分段回采形成采空區(qū)，設(shè)計(jì)在320 m、340 m 分段布置充填聯(lián)道對兩個采空區(qū)進(jìn)行廢石充填，充填后再綜合評估空區(qū)上方礦體回采的可行性，屆時若進(jìn)行回采只需將1#切割槽往東調(diào)整、延伸采礦進(jìn)路即可。見圖6。

圖6 分采采區(qū)340 m 分段充填聯(lián)道平面圖

最終在原分采采區(qū)的370 m、355 m、340 m、320 m、300 m 五個分段均布置采切工程，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 分采采區(qū)300-370 m 分段低品位礦體回采設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

5 方案優(yōu)化與成效

本次方案規(guī)劃的370 m、355 m、340 m三個分段間高度僅15 m，因340 m 分段原有采礦進(jìn)路為下坡，中孔最大高度約30 m，因此最初是按照H1354 臺車施工中孔≤35 m 來考慮的。這樣就存在以下兩方面問題：一是在現(xiàn)有分段空場法工程現(xiàn)狀條件下巷道過于密集、采切工程量較大，二是后續(xù)實(shí)際生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)穿孔、卡釬等情況，不利于生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)。

隨著2022 年下半年東上采區(qū)現(xiàn)有協(xié)力單位中標(biāo)分采范圍，從合同角度來說已具備應(yīng)用其已配置的大型中孔臺車、鏟運(yùn)機(jī)等采礦設(shè)備的條件，尤其是DL421 中孔鑿巖臺車施工孔深可達(dá)45 m，偏斜率小、采礦效率高，以東上采區(qū)無底柱分段崩落法的實(shí)際應(yīng)用來看，采礦分段高度在30 m 時亦能保證生產(chǎn)組織的高效順暢。因此，鑒于370 m、355 m、340 m 三個分段間高度僅15 m，考慮將355 m 分段設(shè)計(jì)的采切工程取消，將340 m 的分段高度自然調(diào)整為30 m。經(jīng)過設(shè)計(jì)調(diào)整與復(fù)核，取消355 m 分段設(shè)計(jì)工程后，通過現(xiàn)有的DL421 中孔鑿巖臺車與其它中孔設(shè)備相互配合完全能夠全部控制礦體、滿足生產(chǎn)需要。最終優(yōu)化采切工程量約1 900 m/29 000 m3，優(yōu)化采切費(fèi)用約812 萬元，采切比降至1.49 m/kt、23.07 m3/kt[3]。

另外，本次規(guī)劃充填原分段空場法三個盤區(qū)的采空區(qū)，預(yù)估可充填廢石3.5 萬m3，為后續(xù)井下各采區(qū)掘進(jìn)廢石提供排放點(diǎn)，預(yù)估節(jié)省排廢費(fèi)用近300 萬元。

6 總結(jié)

（1）通過分析研判并采取合理的技術(shù)措施，規(guī)劃了大紅山鐵礦分采采區(qū)低品位礦石資源回采方案，結(jié)合合同條件的改變對采切工程進(jìn)行優(yōu)化，在提高采礦生產(chǎn)效率的同時大大降低了采切費(fèi)用投入，預(yù)估節(jié)省排廢費(fèi)用近300 萬元。

（2）回采方案設(shè)計(jì)采出鐵原礦量660 萬t，設(shè)計(jì)采出品位21.05 %，在大紅山鐵礦先天的資源優(yōu)勢和成本優(yōu)勢下，提高資源綜合利用率、延長礦山服務(wù)年限才是最大的效益。