大红山铁矿浅部熔岩露天开采改扩建可行性分析

2015-01-20胡艳芳

现代矿业 2015年12期

关键词：石场浅部熔岩

胡艳芳徐刚

(昆钢集团玉溪大红山矿业有限公司)

大红山铁矿浅部熔岩露天开采改扩建可行性分析

胡艳芳徐刚

(昆钢集团玉溪大红山矿业有限公司)

大红山铁矿浅部熔岩露天开采属低品位铁矿石资源抢救性开采利用工程。该部分矿石大部分位于崩落法开采的岩石移动带影响范围内，在坑采崩落塌陷前进行抢救性开采，尽可能实现矿产资源利用的最大化、合理化。当前井下、露天开采关系矛盾突出：井下受露天压矿及回采作业线制约，3～4 a后将无法正常生产；露天矿受市场、废石场等因素制约，也难以持续稳定生产。在详细分析该类问题的基础上，给出了应对措施，并就该矿露天改扩建的可行性进行了探讨，为类似矿山提供参考。

露天开采低品位铁矿石露天境界优化崩落法

大红山浅部熔岩铁矿资源品位低，经济效益不佳，矿山主要铁矿地质储量位于深部，且品位高，适宜采用大型采掘设备首先进行井下开采，待市场等条件成熟时再开发浅部露天低品位资源[1-2]。2006年400万t/a地下开采工程建成投产，由于铁矿石市场价格逐渐走高，也为满足昆钢集团战略发展需要，该矿浅部熔岩露天380万t/a工程于2010年底建成投产。至此，该矿山形成了井下、露天同时开采的生产格局。该矿浅部熔岩铁矿大部分矿体位于深部铁矿无底柱分段崩落法开采塌陷区及影响范围内，若不及时开采将会由于坑采移动影响被破坏。坑露开采有必要从空间、时间上进行有效协调和控制方可保障安全生产。该矿深部矿石品质好、精矿产量高、经济效益好；而熔岩露天矿品位低，原矿规模虽然较大，但精矿产量低，单独开采经济效益不甚理想，需依托矿山深部生产系统，发挥规模效益，降低生产成本，才能维持正常生产。截至目前，浅部熔岩露天矿已采出矿石量约910万t，现剩余矿量约4 500万t，剩余剥岩量约2 600万m3。为确保该矿持续高效生产，本研究对该矿当前坑露生产存在的问题及解决措施进行分析，在此基础上对浅部熔岩露天开采改扩建的可行性进行讨论。

1 坑露生产关系及存在问题

1.1 坑露生产相互制约

根据前期设计规划，400万t/a坑采在投产后第12～13 a向400 m标高以下过渡，露天在此之前已完成浅部熔岩铁矿资源的抢救性开采，基本上可在空间上避开坑采移动对露天生产的影响。在实际生产过程中，为满足昆钢集团对成品矿的需求，原矿生产不断增加，720 m头部和Ⅲ#～Ⅳ#矿体形成独立产能，加速了开采速度；浅部熔岩铁矿在建设和生产过程中，由于种种因素的制约，熔岩露天铁矿的开采进度受到了较大影响。当前，400万t/a工程主采区400 m标高以上的保有可采矿量较少，并将于2016年逐步向400 m标高以下过渡，较原规划的一、二期过度时间提前了3～4 a。若要保证浅部熔岩露天开采安全，则井下400万t/a主采区北部需留设保安矿柱，保安矿柱矿体在露天开采结束以前无法进行回采。根据前期设计确定的上覆岩层移动角(65°)圈定的露天压矿界线，井下受压矿量及回采作业线制约情况见表1、表2。

表1 井下压矿量及可采矿量

表2 分段作业线统计

由表1、表2可知：由于露天生产制约，井下400万t/a系统的主采区转入400 m标高以下后，可布回采工作面和产量将受到极大制约，主采区按400～450万t/a的采矿能力计算，3～4 a后将无法正常生产，井下产能将会大大折减。经分析,初期主采区370，340 m分段同时生产尚可达到400万t/a的能力，当下降至320 m分段后产量将下降至200～300万t/a。

1.2 选矿加工效果不理想

熔岩露天铁矿设计铁选矿回收率为69%，原各阶段选矿试验样品的磁性铁占有率大都在50%以上。根据现场实际生产数据(2010—2014年)，熔岩铁矿的选矿回收率仅约55%，磁性铁占有率35%～40%，与设计指标相差较大。由于选矿回收率低，产出少、成本高，对矿山总体效益影响较大，在当前市场条件下，熔岩露天生产亏损严重。

1.3 市场行情影响

露天矿建设初期，品位60%的铁精矿在昆钢内部的销售价格约830元/t，近年来，随着世界经济的不景气及国内产业的结构性调整，铁精矿市场行情下滑，当前铁精矿在昆钢内部的销售价格已降至670元/t以下，对资源丰度不高的熔岩露天铁矿冲击最大。

1.4 废石场的制约

原露天境界方案剩余废石量约2 600万m3，需废石场库容约3 699万m3，矿山前期硝水箐-南部废石场等排土场已逐步堆满，已有废石场库容差距较大，规划的持续生产废石场——小庙沟废石场因矿权、投资金额高(近亿元)、征地等因素的存在未能按计划建成使用，当前已缺乏足够的废石场地来满足露天生产大量废石排放的需要[3-5]。因此，目前浅部熔岩露天矿已无法正常生产。

2 应对措施

(1)调整地下开采移动角，缓解露天开采对地下开采的制约。通过对多年来400万t/a坑采产生的塌陷、移动、变形实测资料进行全面分析，认为深部二期开采的岩石移动角可由原设计推荐的65°提高至70°。由此露天对深部开采的压制范围将大幅度缩小，经计算，按70°圈定的压矿量(保安矿柱量)为1 265万t，较65°减少近1/2(按65°圈定的压矿量为2 455万t)，由此释放的可采矿量增加了近1 200 万t，按400万t/a规模，增加了约2 a的开采量。露天压矿范围(保安矿柱)的减少，增加了井下可采矿量，延长了坑露共存时间，为坑露协调生产创造了基本条件。按70°圈定压矿界线，井下至320 m分段可采矿量3 049万t，服务年限约7 a。考虑今后矿柱的有效回采，保安矿柱不宜再降至320 m标高以下。因此，考虑一定的安全余量，留给露天生产的时间为6～7 a[5]。

(2)调整和优化露天境界，扩大露天生产规模，尽快结束露天生产。坑露允许共存的时间仅6～7 a，露天抢救开采的要求更为迫切。原380万t/a露天境界尚保有矿石量约4 500万t，按原设计规划至少需12 a方可结束开采。矿山处理熔岩铁矿的选矿厂通过技术改造，其处理能力可由400万t/a提高至550万t/a，因此，熔岩露天开采可通过调整，提升采矿能力使之与选矿处理能力相匹配。原露天境界按550万t/a 规模组织生产，尚需9 a方可结束生产。通过适当缩小原露天境界、扩大开采规模，来满足坑露开采的时间关系及确保坑露安全开采的要求。经研究，初步优化的缩小境界(以下称优化境界)保有地质资源储量3 000万t，岩石量1 340万m3，开采规模扩大至550万t/a，露天后续生产年限6 a，满足坑露协调生产的时间要求。在缩小境界的同时，通过进一步降低露天平均剥采比，提升露天生产的经济效益。

(3)资源利用情况及剩余资源的处置方式。原露天境界方案可利用地质资源储量约4 500万t，较优化境界方案(3 000万t)多利用资源约1 500万t。优化境界外资源已进行了开采规划，根据其受地下开采的影响程度和时限，在不影响露天和井下开采安全的前提下，可通过坑采方式适当回收部分高品位矿石。露天开采结束后，采用地下开采方式回收挂帮矿体，利用Ⅲ2-3#矿体现有的开采系统，对部分矿石进行回采[3]。

3 露天开采扩建改造方案可行性分析

(1)生产能力。优化境界尺寸较原境界略有减小，但减小幅度较小。采剥工艺在原陡帮组合台阶工艺的基础上估计了尾追开采，增加了作业工作面，整个采剥工作面可达5～6个。由于露天为山坡露天，原开采台阶进线已基本形成，在抢救性开采的前提下，有望实现1 a下降2个台阶(30 m)的目标。矿山现有的主要设备有YZ-35D牙轮钻机2台，潜孔钻机5台，斗容6.5 m3挖机3台，4.5 m3挖机2台，载重45 t的TR50矿用车10辆，载重55 t的TR60矿用车18辆，其余普通双桥自卸车33辆，轮式装载机6台，推土机3台，承担原设计的1 500万t/a 的采剥工作量。优化境界虽然扩大了矿石生产能力，但由于境界平均剥采比已较原露天矿大幅降低，年采剥总量仅约1 300万t/a，完全可满足露天改造扩能的需要。

(2)粗碎及选矿系统能力达到550万t/a。破碎设备为PXZ1216液压旋回破碎机，处理能力达1 191～1 300 t/h，年处理能力达565万t以上；粗碎站设计时整个系统均留有较大余地，粗碎系统实际生产能力达550万t/a以上。矿山三选厂熔岩系列为熔岩露天矿的配套选矿系统，设计生产能力440万t/a。针对熔岩系列进行了扩能及提质2次改造，同时将熔岩露天矿中的部分含铜铁矿并入三选厂进行深部铜系列选别。改造后的熔岩系列处理能力可由440万t/a提高至520万t/a，可满足扣除熔岩露天矿中部分含铜铁矿后的铁矿石处理需要。

(3)废石场矛盾解决的可靠性。优化境界方案产出岩石量约1 340万m3，需废石场库容1 903万m3，拟通过南部废石场扩容(约900万m3)、坑采塌陷区治理堆排(约642万m3)、露天采场内堆排(约200 m3)、建材利用等方式处理。

(4)经济性。原露天境界方案需建设小庙沟废石场，投资较大(新增投资22 368万元)，较优化境界方案(新增投资6 770万元)多15 598万元。优化境界方案单位精矿成本618.88元/t，原露天境界方案产出矿石量多，固定费用摊销较少，单位精矿成本600.11元/t，略低于优化境界方案。该2个方案在不考虑前期投入的情况下均为盈利，原露天境界方案净现值10 366万元，优化境界方案净现值14 726万元，可见优化境界方案经济性较好。

(5)安全问题。优化境界方案拟在1 000，970 m 标高留设60 m宽的安全平台，整体帮坡角由46°降至44°，可有效防范因坑采移动造成的上部边坡局部垮塌及滚石危害。