露天转井下矿山过渡期采矿设计优化研究与应用

2020-12-16郁平

矿业工程 2020年5期

郁平

(河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿，河北秦皇岛 066501)

0 引言

庙沟铁矿露天开采最低水平为372 m，2017年12月采场北部已经开采至372 m最低开采水平，露天开采在2019年12月结束。根据庙沟铁矿的基建进度计划，预计地下开采的投产时间为2021年12月，因此庙沟铁矿露天转地下开采存在2～3年的严重减产甚至停产期。严重减产甚至停产期的存在不但影响庙沟铁矿露天转地下开采资源开发的正常衔接，还会影响公司“以矿养矿”的生产经营策略，增加庙沟铁矿井建工程资金压力，是庙沟铁矿当前面临的生产难题，因此有必要将庙沟铁矿矿石生产的衔接和接续性作为当前生产难题进行专题攻关研究。

1 项目前期概况

1.1 庙沟露天采场现状

庙沟铁矿露天开采局部已经到达372 m最低水平，396 m以上最终开采境界已按设计完成，露天开采即将结束。前期露天开采设计时，采用的露天开采工艺为牙轮钻机穿孔，4 m3电铲采装，南段帮最低的396 m平台宽度为22～51 m，长为190 m左右，工作面参数较大。

1.2 具备的技术条件

2018年利用3Dmine构建全新矿体模型核实矿体分布及走向变化情况时，技术人员发现东帮E0-E4勘探线之间矿体变化较大，最宽部位向东偏移近11 m，该部分矿体若采用地下矿开采，则存在损失率大、成本较高的特点。以坐标点为基准将此部分3Dmine矿体模型与实测的露天采场平面图、剖面图重叠起来，在图纸上核实可优化范围，专业组实际踏勘现场核实查勘矿体边坡裸露情况是否与图纸贴合，做到理论与实际相符。采矿技术人员、现场实施负责人员对露天开采台阶高度、边坡角、爆破参数、爆破效果可控制性、铲装、运输、露天采矿技术可实施性、经济效益等各个环节分析研究后认为，若对矿体变化区域的468 m水平以下的平台进行集中处理，露天采场396 m水平及以下境界可向东外扩10～11 m，可以将最终运输道路布置在东帮岩石上，新的运输道路基本不压矿，396 m平台宽度也将加大，空间比原设计变大，露天矿坑底境界具有优化空间，此项目可实施。

1.3 露天工作面参数优化

根据380～396 m水平6E-10E勘探线间矿体赋存条件，若采用120 mm潜孔钻机穿孔，1.6 m3液压挖掘机采装，可以采用较小的工作面参数，露天开采境界可以进行优化，预计将会揭露出较多的矿体可供露天开采，增加露天开采矿石量，延长露天开采服务年限。

1.4 地下开拓、采准工程的和露天开采的相互影响分析

露天转地下开采工程中360 m分段南帮及北端帮进路已掘进完成，西帮只完成进路联巷。380 m及400 m分段只完成招投标签订合同，截止2019年底，此部分工程尚未施工，因此可根据露天优化后境界，调整施工设计，不影响施工进度。

综上所述，庙沟铁矿生产实际现状具有开展此研究项目的基础条件。

2 项目实施的主要内容

2.1 主要优化内容

2.1.1 东南边帮运输道路的优化

按照项目实施计划，2020年6月份开始对东南帮矿岩运输道路进行优化，第一步将396 m水平以下运输道路所压的矿石用岩石提前置换出来，第二步9月份开始针对396 m水平以上的运输路所压的矿石，利用覆盖层回填过程中将此部分矿石用回填岩石置换。

根据项目初期制定的优化思路，将东帮现运行的运输路通过覆盖层回填的机会，利用覆盖层岩石修筑新的临时运输路线，既能将此部分矿石置换出来，弥补矿石资源缺口，又能保证覆盖层回填进度。此项工作进行过程中涉及到生产组织、车辆调配、安全管理等各方面存在交叉作业，所以要求实施单位要做到切实做到细化作业方案、精准落实各项安全措施，保证项目能够安全有效的进行。

2.1.2 南部露天采场的开采方式优化

若针对372～396 m的部分矿体，原设计是通过井采方式开采出来，通过此次优化，确定将此部分矿石以露天开采方式开采出来，具体实施方式为采用潜孔钻机穿孔，1.6 m3液压挖掘机采装，此处优化可增加露天开采矿石储量，延长露天开采服务年限，较少井下施工方量。

原设计4E线以南396 m接渣平台按优化后设计开采至380 m水平，超深开采16 m，多开采出矿石约56.2 万t，此部分矿石是2020年的主要供矿来源。

2.1.3 北部露天采场的开采方式优化

根据露天最终开采台阶高度和境界，优化地下基建开拓工程、分段采准工程和井采范围，并根据露天转井下安全管理要求，制定合理无底柱覆盖层形成方案和交接部位矿体开采方案，确保地下开采安全。

将1E-4E勘探线间372～364 m水平的矿体以露天方式开采出来，此部分多开采矿石约27.8 万t，该部分矿石已堆存至露天采场外，为2020年供矿做储备。

2.2 优化工作的安全性措施及爆破影响分析

因优化部位与露天转地下工程上下空间距离近，为确保露天与井下施工的安全，降低爆破振动，对原采矿爆破参数及起爆器材进行了优化，由原来的孔网参数6×6调整为5×5，降低单孔装药量，采用电子雷管，降低爆破振动冲击波。爆破振动波形，见图1和图2。

图1 电子雷管爆破振动波形切向图

图2 电子雷管爆破振动波形垂向图

3 项目实施效益

3.1 资源效益

对露天采场4E线以南396 m接渣平台已按优化后设计开采至380 m水平，超深开采16 m，多开采出矿石约56.2 万t，实现了2019年资源连续，确保完成铁精粉任务。

对372～364 m水平1E-4E勘探线间矿体以露天方式开采出来，此部分多开采矿石约27.8万t，已堆存至露天采场外，为2020年供矿做储备。

3.2 直接经济效益

1)基建投资，将380～396 m水平6E-10E勘探线间部分矿体以露天方式提前开采出来，缩短J52#-J64#进路长度，取消了原设计中的J65、J66、J67条进路，减少井下工程量586.6 m/9 456 m3，缩短工期三个月，减少直接工程投资约400 万元，更大的意义在于加快了露天转井下工程进度。

2)节约开采成本，以上两处优化共采出矿石84 万t，此部分矿原计划是以井下开采方式采出，此部分矿石以露天开采的方式开采出来，从开矿成本上节约费用。

露天开采成本：84 万t×30.13元/t(1～11月露采全成本)=2 530.92 万元；

井下开采成本：84 万t×50.32元/t(1～10月井采全成本)=4 226.88 万元；

节省开采成本4 226.88-2 530.92=1 695.96万元。

3)实现工业总产值和利润

84 万t原矿按1∶1下矿比例加配西排土场低品位矿石，折合生产铁精粉168÷6=28 万t；

工业总产值：28 万t×690.98元/t(2019年铁精粉全年累计售价，不含税)=19 347.44万元；

铁精粉生产成本：28 万t×646.73元/t(2019年铁精粉全年累计全成本，不含税)=18 108.44 万元；

利润：19 347.44-18 108.44=1 239 万元；

综上所述，此项目共节约成本400+1 695.96=2 095.96 万元，创造工业总产值19 347.44万元，实现利润1 239 万元。