攀钢矿业公司石灰石采场开采境界方案比选

蔡定国

(攀钢集团矿业有限公司石灰石矿)

攀钢矿业公司石灰石矿于1970年5月建成投产，经过40多a的开采，目前开采平台已下降到1 255 m 标高处。2017年5月，苏铁保护区提出石灰石采场位于其红线范围内，须在2024年末前退出苏铁保护区，由于现有境界内保有资源量远大于退出苏铁保护区前需求资源量，为在有限时间内减少采场剥岩量，最大限度地利用优质矿石资源，结合开采现状，对石灰石采场开采境界方案进行了优化探讨，使采场的开采在当前形势下更趋于合理、经济。

1 现开采境界及资源量

目前石灰石采场执行的是攀钢矿业公司设计研究院2004年12月完成的《攀钢集团矿业公司巴关河石灰石矿中深部开采初步设计》[1]，2017年6月对设计境界进行了局部调整。当前开采境界为1 267～1 183 m，境界内矿岩总量为1 855.41万t，其中矿石为1 392.61万t，岩石为462.80万t，平均剥采比为0.33，东采场边坡坐落在P1Y2+3矿层上。采场开采境界见图1，边坡位置见图2，各台阶矿岩量见表1。

图1 当前采场开采设计境界

图2 台阶边坡位置示意

2 石灰石采场境界优化原则

本次石灰石采场境界优化遵循以下原则：

(1)采场出矿以采矿权证最大允许开采矿石量120万t/a排产。

(2)根据政府相关部门的要求，石灰石采场须于2024年末退出苏铁保护区，开采服务年限为7 a，圈定境界内矿石量不低于840万t。

表1 境界内1 267～1 183 m结余矿石量

(3)在满足出矿的前提下，剥岩最小化。

(4)充分利用矿权范围内优质P1Y5矿资源。

(5)所圈定的境界最终边坡安全、稳定。

3 开采境界方案比选

结合采场矿体赋存条件及当前开采现状，在现有开采设计境界基础上，提出3个境界优化方案[2]，并对圈定矿量进行计算，为开采方案优化提供依据。

3.1 方案一

方案一为开采纯P1Y5矿，东采场不开采P1Y3矿。在原设计开采境界基础上，西采场开采境界及东采场南部边坡境界不变，变更东采场北帮边坡及东端帮。北帮靠帮边坡平台坐落在P1Y4岩层中，不开采东采场P1Y3矿，仅开采采场内纯P1Y5矿，靠帮爆破切割的P1Y4三角体22.77万t全部与P1Y5配矿利用。方案一的开采境界优化见图3，靠帮台阶边坡位置见图4，圈入境界内矿岩量计算结果见表2。

图3 方案一开采境界优化

由表2可知，方案一优化后境界内结存矿石资源855.36万t全部为优质资源P1Y5，低品位P1Y4层位为22.79万t，全部配矿利用，境界内共结存矿石资源量878.2万t，平均剥采比为0.08 t/t。

根据该方案优化后境界的边坡，对P7、P8、P9、P10剖面采用摩根斯坦法和毕肖普法进行稳定性验算，终了边坡各剖面、段高稳定性计算结果均满足规范要求，终了边坡整体稳定。

3.2 方案二

方案二为开采P1Y5矿和东采场部分P1Y3矿。在当前开采设计境界基础上，西采场开采境界及东采场南部边坡境界不变，变更东采场北帮边坡及东端帮，调整F5～F9断层境界，开采P1Y5矿和F5～F9断层中的P1Y3矿。北帮靠帮边坡平台坐落在P1Y3矿层中，靠帮区域损失部分P1Y3矿。F5～F9断层的P1Y4岩层全部与P1Y5、P1Y3矿配矿利用。境界调整见图5。圈入境界内矿岩量计算见表3。

图4 方案一靠帮台阶边坡位置示意

台阶标高/m矿石量/万tP1Y3P1Y5P1Y4(配矿利用)小计岩石量(H2+3)/万t剥采比/(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合计878．2074．060．08

由表3可知，方案二优化后境界内结存矿石资源为P1Y5矿700.28万t，P1Y3矿78.81万t，低品位P1Y4矿89.8万t，境界内共结存矿石资源量868.89万t，P1Y4层位全部配矿利用,平均剥采比为0.18 t/t。对该方案优化后境界的边坡进行稳定性验算，终了边坡各剖面、段高稳定性计算结果均满足规范要求，终了边坡整体稳定。

3.3 方案三

方案三为开采东采场P1Y3矿，放弃部分P1Y5矿。在方案二的基础上，回收变更东采场东部境界，东端帮境界设置在F6～F9断层采空区西部，边坡坐落层位与方案二一致，在P1Y4岩层中。方案三境界调整见图6，圈入境界内矿岩量计算见表4。

图5 方案二境界调整示意

台阶标高/m矿石量/万tP1Y3P1Y5P1Y4(配矿利用)小计岩石量(H2+3)/万t剥采比/(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合计868．89153．270．18

方案三境界内共圈定矿石量为827.89万t，但低品位P1Y4矿配入量达131.52万t，配入比达到15.9%，对整个境界内开采矿石的综合品位影响较大。经对终了边坡稳定性验算，边坡整体稳定。

3.4 开采境界方案比较

各开采境界方案对比见表5。通过对3个方案进行综合对比[3]，方案一最优，在120万t/a的开采量情况下，能满足2024年末退出苏铁保护区的开采服务年限要求，并有约38.19万t的矿石富余，同时平均剥采比仅为0.08 t/t，剥岩量较少，适合当前石灰石排土场受限的开采局面。

4 结 语

结合当前石灰石采场面临形势，经3个开采境界方案综合对比确定方案一最优，满足开采量要求，采场剥采比在原设计基础上，由0.33 t/t降至0.08 t/t，剥岩量减少了388.74万t，节约了剥岩费用约500万元，减少排土场占用空间,节约新建排土场的征用费用，方案经济合理。此外，按照方案，开采需要剥离岩土74.06万t，600 mm×900 mm破碎系统加工块矿也将产生大量尾料，当前东排土场因红线问题已停排，需继续找寻、建设新的排土场，解决采场排土问题。当前开采标高已下降至1 255 m 水平，采场境界外600 mm×900 mm破碎机碾口位置为1 275 m水平，结合《石灰石矿逐步退出苏铁保护区开采方案》，以120万t/a的规模出矿，采场开采至1 231 m水平时，600 mm×900 mm破碎系统供料将出现长距离上坡运输，后续需规划石灰石600 mm×900 mm破碎机选址及搬迁事项，确保块矿产量。

图6 方案三境界调整示意

台阶标高/m矿石量/万tP1Y3P1Y5P1Y4(配矿利用)小计岩石量(H2+3)/万t剥采比/(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合计827．89127．140．15

[1] 攀钢集团矿业有限公司设计研究院.攀钢集团矿业公司巴关河石灰石矿中深部开采初步设计[R]. 攀枝花：攀钢集团矿业有限公司设计研究院，2015.

表5 开采境界方案对比

[2] 沈世荣.营盘山采场中深部开采设计境界优化探讨[J].矿业工程，2006(5)：22-24.

[3] 陈 琪,赵德伟,杨庆军.露天开采境界方案比较分析[J].黑龙江冶金,2015(1):26-27.