水厂铁矿北区境界优化设计与调整

陈聚

摘要：首钢水厂铁矿建矿于1969年，为集团公司主要的原料基地。水厂铁矿设计年采剥总量4800万吨，年采出矿石1100万吨，采场目前执行设计为2012年12月完成的《首钢水厂铁矿修改设计》。受矿权及购地界影响，采场北区7#勘探线以南均无法按设计到界开采，露天采矿生产能力受到了严重制约。

关键词  首钢水厂铁矿  境界优化  矿石破碎站  矿石回收

一、设计背景

1、水厂铁矿设计执行情况

采场执行设计为2012年12月完成的《首钢水厂铁矿修改设计》。设计最低开采水平为-440m，受矿权及购地界影响，北采场7#勘探线以南均无法按设计到界开采，为保采场生产稳定，2011年完成下盘10--65m临时运输系统改造工程，后期-65m以下运输系统按照设计形成。为挖潜供矿能力，减少采场剥岩量，水厂铁矿结合生产实际及矿体变化情况多次开展实施挂帮矿回收工程及境界优化，为稳定水厂铁矿供矿生产奠定基础。

2、地质数据勘探及生产勘探执行情况

水厂铁矿在用地质数据为首钢地质勘探公司于1993年提交的《首钢水厂铁矿床1992年度生产勘探总结报告》，工程间距为：111b、331资源/储量工程间距按100m（走向）×100m（倾向）布置;122b、332资源/储量工程间距按200m（走向）×100～200m（倾向）布置;333资源量工程间距按400m（走向）×200-400m（倾向）布置。

3、水厂铁矿胶带路由设计

首钢水厂铁矿东部排岩系统、K系统所执行设计为沈煤院所做《水厂铁矿胶带系统设计》，矿石胶带系统胶带最终延伸水平为-200m，东排胶带系统最终延伸水平为-215m。目前矿石胶带系统已按照设计延伸至-142m，东排胶带系统已按照设计延伸至-110m。

4、破碎站基坑设计

水厂铁矿采场内矿岩破碎站均为半移动式破碎站，需要随着采场开采深度的增加而不断下移搬迁。搬迁过程中按照基坑参数采用控制爆破方式形成破碎站基坑，下口宽度为16m，北、南、西三个边帮的坡面角为74º，基坑上口宽度为25.75m，底部卸料中心点距西帮坡底的距离为10m，破碎站基坑形成后在两翼采用水泥浇筑形成栈桥基础。

二、境界优化必要性分析

1、结合矿体变化境界优化必要性

2018年以来，采场31-39#勘探线部位自-155米水平牙轮钻生产勘探钻孔岩石区域地质情况出现较大变化，原岩石区域出现大面积矿石孔，从现场已完成的爆区和正在施工的边坡钻孔渣推测该部位矿体逐水平向南扩大，如果按照原地质勘探数据圈定境界势必造成矿权范围内矿石资源的永久损失。

2、胶带及沿线境界优化必要性

按照沈煤院完成的胶带路基设计，K破碎矿石胶带系统K3皮带机机头部位平坡段设计长度为49.727m，缓坡段长度为21.098m，机尾缓坡段长度为76.868m，主体斜坡段长度为423.537m，坡度为14.37°。

2012年《首钢水厂铁矿修改设计》中机头-80m平坡段设计长度为44m，主体皮带长度为453.25m，整体角度为13.47°，机尾缓坡段长度为83.98m，但机头未考虑缓坡段的设计。水厂铁矿境界优化设计中胶带路基整体较沈煤院设计标高偏低，为确保胶带系统按照设计形成，需对K3皮带-80m以下沿线境界进行整体优化。

3、胶带路基沿线上方并段部位境界优化必要性分析

按照2012年《首钢水厂铁矿修改设计》，开采阶段高度为15m，两个水平一并段，K3路基沿线并段部位均未预留平台，且安全平台与路基交界部位存在夹角较小，不利于区域边坡稳定性。考虑皮带沿线边坡整体稳定性较差，为有效利用安全平台与路基交界部位空间，有必要对胶带路基上方并段部位境界进行优化，同步达到提升边坡稳定的目的。

4、矿岩破碎站最终基坑位置设计

K破碎矿石胶带系统胶带最终设计水平为-200m，2012年《首钢水厂铁矿修改设计》及沈煤院胶带机的设计中均未对破碎站基坑最终搬迁位置进行设计，需结合现场空间实际，对基坑布置进行整体设计。

按照K3胶带路基整体走向，破碎站基坑整体布设在31-39#勘探线矿岩地质情况变化部位。按照传统穿孔爆破形成破碎站基坑形成方式，破碎站翻卸平台势必存在占压采场空间，造成部分矿石资源流失。此次为矿石破碎站最后一次搬迁，参照固定式破碎站基坑形成方式，可将本次K破碎矿石基坑及后期东排岩石破碎站基坑以钢筋混凝土浇筑方式形成，基坑周边采用回填方式形成破碎站翻卸平台，实现最大程度回收矿石资源。

三、境界优化实施方案

1、 K3皮带沿线境界进行优化

一是按照沈煤院提供参数对K3路基进行优化设计。按照沈煤院设计K3皮带预留设计参数，在平坡段以北增加缓坡段长度21m，斜坡段在增加的缓坡段基础上整体向北延伸21m，所涉及區域边坡侧境界线以现有路基边线为基准分别向上、向下按照65°帮坡角进行设计。

二是按照K3皮带路基设计对区域并段部位境界进行优化。利用设计中分段预留安全平台将并段部位直立三角区域形成斜三角面，斜面角度以胶带路基角度为基准，消除原设计中直立三角区，增加靠近胶带路基部位斜坡面平台宽度，实现增加胶带路基上方沿线边坡稳定性的目的。

2、 矿、岩破碎站最终位置基坑设计方案

（1）矿岩破碎站基坑布置设计

综合考虑东排岩石胶带系统、K破碎矿石胶带系统皮带机最终延伸位置、皮带最小运输功、破碎站矿车翻卸转车平台尺寸需求、破碎站底部检修空间需求等对两破碎站基坑位置进行确定。具体设计参数如下：

按照在用运输设备运行参数对矿岩破碎站基坑具体位置进行设计：设计中K矿石破碎站基坑与东排岩石破碎站基坑分上下两个水平布置，两条胶带运输系统最终延伸终点相距50m。K矿石破碎站东侧翻卸平台与采场上盘掌子面相邻，间距40m（矿车转车宽度35m，掌子面坡底预留5m安全平台），西侧翻卸平台与-185--200m斜坡路相邻，距离40m。为便于破碎站底部检修，将电磁站及检修岗位置于K0皮带东侧。东排破碎站东侧翻卸平台与K0皮带相邻，间距40m（矿车转车宽度35m，与K0皮带预留5m安全距离），西侧翻卸平台与-185--200m斜坡路坡底相邻，距离50m，呈敞口状态。电磁站及检修岗位置于D0皮带东侧。

（2）破碎站基坑形成方式设计

结合区域地质情况分析及胶带运输系统设计，采场内矿、岩破碎站基坑区域位于矿体变化区域，占压区域矿石集中，按照在用破碎站翻卸平台尺寸，占压矿石量约29.69万吨。

考虑本区域矿、岩破碎站为最终搬迁位置，后期不再安排进行搬迁，参照水厂铁矿固定式破碎站形成模式，设计采取整体浇筑方式形成，即：首先安排对占压区域按照矿体实际分布情况进行全开采，在完成矿石回收后再以混凝土浇筑方式形成破碎站基坑，实现占压区域矿石全部采出。

结论

通过本次境界优化，对K3胶带路基沿线境界与实际胶带机设计进行结合，确保境界可操作性;对K3胶带路基沿线境界边坡并段部位形成斜面三角，提升路基上方边坡稳定性。

采取利用开采过程中纯岩物料就近对采空区回填方式，减少物料运输距离，减少东排岩石胶带运输系统处理工程量，实现降低生产费用。

参考文献

[1]王运敏等，《现代采矿手册》，2012年北京冶金工业出版社，119-153页。

[2]蔡美峰、郝树华、李军财，大型深凹露天矿高效运输系统综合技术研究[J]，《中国矿业》2004年第13卷第10 期，10-12页。

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