重庆巫峡矿业股份有限公司桃花铁矿40万ta采矿工程方案设计.doc

重庆巫峡矿业股份有限公司桃花铁矿40万t/a采矿工程方案设计前 言为了配合重钢搬迁和扩建项目的实施，重庆巫峡矿业有限公司(由重钢控股)决定开发利用桃花铁矿石资源，委托中冶长天国际工程有限公司承担了桃花铁矿200万t/a采选工程可行性研究和初步设计工作。根据已完成的项目可研和初步设计，桃花铁矿建设规模为200万t/a，考虑到矿体赋存状况和阶段矿量的分布特点，项目分两期建设，即前期开采1185m标高以上，建设规模为80万t/a，选矿厂设在牛窝淌；后期视中段生产能力的发展和实际需要再适时扩大至200万t/a，届时再在榨坊坪兴建120万t/a选矿厂。考虑到本矿属高磷、难选贫铁矿以及前期试验研究工作的程度较浅的实际，为减少项目的投资风险，应业主要求，拟将前期80万t/a规模分两步建设，先期建设一个40万t/a选矿厂，以检验工业化生产的选矿效果，进一步验证选矿试验成果，为大规模开发桃花铁矿打下坚实基础。根据业主委托要求，本次设计范围为：40万t/a地下开采工程及辅助设施设计；40万t/a选矿厂设计由业主自行完成；矿区及选矿厂区地面道路由业主利用现有机耕道进行改造以满足生产需要；矿山供水、供电由设计统一考虑。1 总论1.1 交通位置及隶属关系桃花铁矿区位于重庆市巫山县，长江三峡之巫峡南岸，南距巫山县城60km，抱(龙)一楂(树坪)省际公路贯穿矿区，陆路和水路至重庆市距离为550600km，交通尚属方便。桃花铁矿40万t/a采选工程属重庆巫峡矿业股份有限公司新建项目。1.2 设计依据的基础资料及编制原则1.2.1 设计依据的基础资料1）四川地质局万县地质队1962提交的四川省巫山县桃花铁矿赤铁矿区初步勘探报告，经四川省地质局审查后该报告降为普查报告。2）重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队提供的重庆市巫山县桃花赤铁矿区详查阶段性成果报告3）2011年9月，业主提供的1:1000和1:500地形图及相应的电子版。4）中冶长天国际工程有限责任公司2011年12月编制的重钢集团矿业有限公司桃花铁矿80万t/a采选工程初步设计5）重庆巫峡矿业股份有限公司提交的其它有关资料。1.2.2 设计原则1）开采范围为北矿体131勘探线，900m标高以上的赤铁矿石。2）建设规模为原矿40万t/a。3)行政及生活福利设施因陋就简，按适时市场化模式进行项目建设。4）矿区外部供电、码头设施，由业主落实解决。5）矿区外、内部道路及设施由业主负责，不在本次设计范围内。1.3 工程建设条件1.3.1 资源条件19581962年四川地质局万县地质队对桃花铁矿区初步普查和勘探，提交了四川省巫山县桃花铁矿赤铁矿区初步勘探报告，经四川省地质局审查后该报告降为普查报告。2006年4月，重庆市国土资源和房屋管理局下达桃花铁矿详查工作任务，由重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队承担该项目详查任务，首期详查范围为北矿体135号勘探线。自2006年6月始至2007年底止预获资源储量6675万t。综合前期详查工作成果，通过综合研究分析预测桃花铁矿区赤铁矿远景资源量为2亿t。首采区内(131号勘探线)铁矿石资源储量4259万t，资源基本落实，具备开发条件。1.3.2 供电条件经巫山县政府与电力部门协商，电力部门拟在抱龙镇建110kv变电站一座，矿山用电拟从该变电站取得。1.3.3 供水条件生产、生活新水水源取自抱龙溪，水量满足要求。1.3.4 外部道路条件抱(龙镇)楂(树坪)省级公路贯通矿区，至建始县楂树坪接209国道，经巫山连接渝(重庆)宜(昌)高速公路(建设中)；两条重庆线路矿区-建始-利川-万州-重庆(550km),矿区-巫山-奉节-万州-重庆(600km)；通过20km矿区公路到葡萄坝(规划5000t航道整治)连通长江水路，可抵达万州、重庆及宜昌、武汉、南京、上海等地，交通方便。2 地 质2.1 矿区地质工作及可研依据的地质资料四川省巫山县桃花赤铁矿自1955年发现以来，先后由四川地质局万县地质队和重庆市川东南地质大队对矿区进行地质工作。19581962年，四川地质局万县地质队对桃花铁矿区进行了初步普查及勘探，提交了四川省巫山县桃花赤铁矿区初步勘探报告，估算了C1+C2级矿石储量共6576.5万t。2006年4月至2008年4月，重庆市川东南地质大队受重庆市国土资源和房屋管理局委托，对桃花赤铁矿区开展详查工作。于2008年5月提交了重庆市巫山县桃花赤铁矿区详查阶段性成果报告（以下简称成果报告）。该报告为20062007年巫山桃花赤铁矿详查阶段性成果报告，按勘探类型的工程网度，估算资源/储量共6675万t。 成果报告于2008年6月业经重庆市国土资源和房屋管理局评审。并以渝国土房管函2008775号文下达了审查意见。评审结论:川东南地质大队提交的成果报告原始资料齐全，文图及附件资料齐备，符合相关规程、规范要求，同意通过审查，报告可作为矿山建设预可行性研究的参考依据。评审意见中另建议对赤铁矿石采用选矿和炼钢联合方式除磷，以获取合理的经济指标，因此，需进一步开展选矿工艺脱磷试验研究。2008年9月，重庆市川东南地质大队受重庆市国土资源和房屋管理局委托，对重庆市巫山县桃花赤铁矿（首采区）开展资源储量核实工作，提交了重庆市巫山县桃花赤铁矿（首采区）资源/储量核实报告，该报告按勘探类型的工程网度估算了资源/储量332(122b)+3334259万t。2008年9月12日川东南地质大队总工办组织专家内审并建议尽快按照内审专家组意见修改完善后，提交重庆市国土资源和房屋管理局组织评审。 值得注意的是：1）桃花赤铁矿矿区地质构造复杂，采用200200m勘探工程网度估算控制的(332)内蕴经济资源量，400400m勘探工程网度估算推断的(333)内蕴经济资源量，尽管在一定程度上对矿石资源量和品位变化有所控制，但很难控制影响矿体产状与倾角变化的各种地质构造，尤其是小褶皱和断层，然而，这些构造对矿山采掘生产的负面影响是众所周知的。2）桃花赤铁矿石属难选、高磷鲕状矿石，其中部分偏低品位的铁矿石开发利用的经济意义有待进一步论证。3）为了更好的了解矿体直接顶、底板围岩稳固性，建议在平巷中采集部分样品进行有关参数的测试。2.2 矿区地质矿区大地构造位置处于扬子准地台上扬子台坳渝东南陷褶束七曜山凹褶束，属浅海湾近滨相氧化带沉积矿床。2.2.1地层矿区出露的地层由老至新为：志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系及第四系。层序清楚，发育完整。各地层主要岩性特征见表2-1。2.2.2构造(1)褶皱构造矿区褶皱构造主要为区域级控矿构造贺家坪背斜：该背斜在矿区长约13km，轴向NE5670，属轴部开阔，北西翼缓、南东翼陡的不对称褶曲。背斜以桃花0线为界，北东段为贺家坪背斜的正常背斜段，为北矿体的控矿构造。南西段属贺家坪背斜的倒转段，属南矿体的控制构造。背斜NW翼产状倾向为320350，倾角725，背斜SE翼地表产状总体倾向多为130，倾角740。矿区内次级褶皱规模均小于300m，幅宽120m，主要在贺家坪及马坪一带。次级褶皱的分布特点：在贺家坪一带的断裂构造边部，分布较多次级褶皱，属断层的“入”字型分支构造；另一种分布于马坪一带、贺家坪背斜NW翼的层间褶皱。(2)断裂构造矿区内断裂构造较发育。主要分布于桃花贺家坪一带。按断裂的方向和力学性质可划分为NEE压性断裂组、NNW张性断裂组及NNE扭张性断裂三组。NNW张性断裂在矿区内不甚发育，规模小。矿区主要断裂见表2-。表2-1 矿区地层一览表系 、 统、 组厚 度（m） 主 要 岩 性 第四系030主要为残、坡积层。在陡崖下除坡积物外还夹有大量崩积物。三叠系下统嘉陵江组（T1j）469.62主要为灰浅灰色中厚层状灰岩、含白云质灰岩大冶组（T1d）210231主要为灰色、中厚层状微晶灰岩，次为灰色页岩、钙质页岩。二叠系上统大隆组（P3d）2241上部为中厚层泥质灰岩，夹黑色页岩。下部为灰、浅棕色含钙硅质页岩。长兴组（P3c）5279灰深灰色厚层状含遂石团块灰岩。吴家坪组（P3w）5390上段为灰黑色薄中厚层微晶灰岩，夹不等厚燧石。下段为含煤段。中统孤峰组（P2g）1945上部为深灰色钙质页岩；中部夹扁豆体灰色厚层状微晶含白云质灰岩或白云岩。下部为灰黑色薄层硅质岩。茅口组（P2m）98133上部灰浅灰色中厚层状灰岩，含少量不规则黑色燧石结核。下部为深灰色中厚层状含少量燧石团块灰岩栖霞组（P2q）111168上部为深灰色生物碎屑钙质页岩，夹眼球状灰岩。中下部为灰、深灰色中厚层厚状灰岩，含燧石结核和条带。梁山组（P2l）0.211上部为深灰、黄绿色夹浅红色、灰黑色粘土层。下部为黑色薄中厚层状含泥质石英砂岩。石炭系中统黄龙组（C2h）3554.31上部为浅灰、灰白色厚层灰岩，溶洞较发育。中部为浅黄色、灰白色厚层状白云质灰岩，含少量燧石团块。下部为灰色条带状灰岩。底部为兰绿色含星点状及结核状黄铁矿粘土岩。泥盆系上统黄家磴组（D3h）0.432上部为紫红色页岩夹条带状、透镜状赤铁矿层。下部为黄灰色、灰色页岩，间夹粉砂岩和砂岩薄层。 本层为矿区含铁矿层，按矿石结构和组成可分为三段： 上段为豆鲕状赤铁矿，其中含少量肾状和鲕状赤铁矿砾屑；中段为钢灰色细鲕状赤铁矿；下段为细鲕（或砂状）赤铁矿夹泥岩条带。赤铁矿层厚0.465.92m。中统云台观组（D2y）831 上部为薄中厚层状含铁石英砂岩，偶夹薄层赤铁矿。中下部为白色厚层块状细粒石英砂岩。志留系中统罗惹坪组（S2lr）200 黄绿、灰绿色粉砂质页岩、夹泥质粉砂岩、石英粉砂岩及薄层细粒岩屑石英砂岩。7 表2- 桃 花赤铁矿矿区断层表分 组编 号空 间 位 置产状（）走 向 长（m）水 平 断 距（m）垂 直 断 距（m）影 响 地 层断 层 性 质备 注走 向倾向 / 倾角NEE压性断裂组F161胜利煤矿东侧贺家坪棚子坡SE侧NE54SE/ 742000SW段80NE段50P3wT1d 2压 扭 性逆 断 层两侧有一系列“入”字形分支褶皱F162轿顶岩南西猫子垭南东坡贺家坪西台家湾SE侧NE50NW/ 702250SW段100140，NE段5060P2m T1d 2压 扭 性逆 断 层NW盘有三条走向近南北向的分支正断层F163火石包NW侧NE43SE/ 80560NE段100，SW段10T1d 1 T1d 2逆 断 层部分被第四系覆盖，推测总长约1000mF164青平村桃花断水猫子垭NWNE55SE/721520中段140S2lr1P3d。逆 断 层F164及其分支断层F171、F172、F113均对矿层有破坏作用NNW张性断裂组F110曹子屋场陈家梁子NW25NE/近9016030正 断 层断距小，对矿层连续性无影响F108台家湾岩湾NW22SW/近905505035P3c T1d 1正 断 层NNE断裂组F160凉风垭以西大槽岩屋坪NE10SE/68912798正 断 层该断层对主要构造形态无影响，但使断层东盘的矿层埋深增大F106土鱼溪西林子湾东侧灯草湾北西NW20SW/706701024P3c P3d正 断 层F114崖子口西侧NE17SE/6847040D2y C2h正 断 层该断层错断矿层F142吴家湾北NE21NW/455959524P3c P3d正 断 层F118邱家屋北东230mNE3758NW/62701000最大95102正 断 层错断贺家坪背斜轴，赤铁矿层埋深增大。2.3 矿体地质特征2.3.1矿体形态、产状及规模矿体主要受沉积环境和贺家坪背斜控制，为一长轴呈北东向的带状体。缓倾斜矿体的形态与贺家坪背斜基本一致，由于处于沉积边缘，为不规则的波状边缘形态。矿体产状总体受贺家坪背斜的形态控制，与地层产状基本一致。背斜南东翼从桃花枫竹坪为半箱形褶曲。半箱形褶曲肩部北西侧为缓倾斜矿体，南东侧为陡倾斜矿体。缓倾斜矿体北西翼倾角1025，南东翼倾角1030，陡倾斜矿体倾角80，局部有倒转现象。矿体走向长5900m，宽4002000m。根据85个单工程统计，单工程矿体真厚度0.465.92m，矿体平均厚度2.88m。其中厚度45m的分布范围在0线、7线、13-19线、31线部分工程控制范围内，厚度24m的分布范围在矿区内最大。矿体厚度变化特征：厚度1m分布在矿体NW侧，SE侧厚度增大，但厚度分布在走向上和倾向上无明显规律。 整个矿体在北西侧由于受沉积古陆边缘地势影响，厚度变薄或尖灭，向南东方向厚度比较稳定，但受沉积地势起伏影响，厚度也有一定变化。按矿石结构构造特征，矿层由上至下大致分为：(1)顶部：棕红色细鲕粒条带状赤铁矿夹紫红色条带状含铁泥岩，条带厚薄不一，一般14mm左右，含铁量一般在2535%，常见30%左右。该层总厚01.65m。(2)中上部：棕红色豆鲕状赤铁矿，豆鲕粒直径在28mm左右，豆粒核心多为铁泥质胶结粒屑或硅质粒屑，偶见生物碎屑，局部见次园状砾石（部分为鲕状赤铁矿砾屑）。含铁量多在3544%之间，一般为40%。分层厚0.51.8m。(3)中下部：钢灰色、棕红色鲕状赤铁矿。鲕粒直径大多小于2mm，一般在0.51mm之间，铁质胶结，致密块状。含铁量多在4050%，部份在55%以上。分层厚一般0.62.3m。(4)底部：灰紫色、紫红色泥岩，夹薄层条带状或包卷状泥岩，铁泥质胶结，粒径多小于1mm。含铁量多在2540%之间，一般在30%左右，底部厚度变化较大，分层厚度03.4m。2.3.2矿体顶、底板围岩及夹石矿体顶、底板围岩与矿体界线清楚。直接顶板主要为石炭系中统黄龙组微晶灰岩，岩质坚硬，为赤铁矿的稳固顶板；底部为粘土岩（0.m），质软，见水易软化，厚度小，为赤铁矿的直接伪顶层。另一种顶板为黄家蹬组顶部（赤铁矿之顶、粘土岩之下）灰色、浅灰色夹紫红色钙质泥岩，厚度00.67m。底板为浅灰色夹紫红色泥岩。岩石具微雏晶结构，矿物主要由水云母泥质及铁泥质组成，石英呈粉砂状、有机质呈串状展布，另在紫红色泥岩中含少量粉晶状白云石。夹石多分布于矿体中下部。由细条带状含铁粉砂质泥岩或页岩组成，条带厚24mm左右，与赤铁矿条带交互出现，条带长短不一，不易剔出，经系统取样分析，TFe品位25%。2.4矿石质量矿区矿石质量，具有宁乡式沉积鲕状赤铁矿床矿石的基本特点。一是矿石普遍具鲕状构造，其二是矿石含磷高，含磷矿物以胶磷矿为主，选矿脱磷较为困难；其三矿石中有用成分单一，除了铁以外，尚无其他可综合利用的伴生元素。造渣组分中的酸性成分含量高，矿石矿物和脉石矿物嵌布粒度细，选别处理的难度较大，详见选矿部分。2.4.1矿石矿物成份主要金属矿物有赤铁矿，占矿石矿物总量90%以上，偶含微量菱铁矿。赤铁矿呈鲕状和隐晶质两种形式产出，鲕状粒径多在0.150.80mm之间，一般为0.45mm。部分鲕粒由非（隐）晶质赤铁矿构成，不具明显圈层构造。部分鲕粒具圈层构造，核心为赤铁矿，外层偶见绿泥石和赤铁矿互成包裹，复层鲕粒约占2/3。圈层一般37层，层厚0.01mm。鲕粒间多为非（隐）晶质赤铁矿为主。物相分析结果：赤铁矿98.86，硅酸铁0.39。在矿石中偶见菱铁矿，多呈自形晶体。粒度很细且均匀，0.05mm。多嵌布在赤铁矿基质中。物相分析结果0.57。脉石矿物以石英为主，次为方解石、白云石、绿泥石、水云母及胶磷矿。2.4.2矿石结构构造矿石结构主要有豆鲕粒状结构、鲕粒砂状结构及隐晶质结构。1）豆鲕粒结构：由一定量的绿泥石、水云母、白云石等与赤铁矿相间排列形成同心环带构造，呈浑园、次园形、椭园形，少量因重结晶作用而使环带模糊或纤铁矿化，还有少许石英、菱铁矿、磁铁矿、砾石、燧石充填于颗粒之间，豆状粒度多在13mm，鲕粒多在0.60.8mm，砾石常大于15mm，矿石呈孔隙式胶结，颗粒支撑。2）鲕砂状结构：赤铁矿常与水云母、绿泥石等泥铁质相伴形成同心纹层的鲕粒，粒径多在0.61.3mm。矿石构造主要有条带状构造及块状构造。条带状构造：在矿体顶部出现，由赤铁矿条带与紫红色含铁粉砂质泥质条带交互组成。矿体下部，由紫红色薄层泥质条带包裹透镜状、似层状赤铁矿层交互而成。块状构造：分布于矿体中部，在中上部具豆粒结构，中下部具鲕粒及砂状胶体结构。2.4.3矿石类型矿石自然类型为鲕状赤铁矿。矿石工业类型属难选的高磷、低硫酸性矿石。2.4.4矿石化学成份可研计算的开采范围内中段矿石质量见表2-3。表2- 3 桃花铁矿131线中段矿石质量表 单位：%中段标高（m）332TFeP1260以上43.33 0.62 1260-123542.00 0.82 1235-121043.49 0.76 1210-118542.65 0.83 平均42.82 0.78 矿石化学成份比较简单，主要成份TFe含量为 2556.80%。其中条带状矿石TFe达2540%，平均30%左右；块状矿石TFe 4057%，平均达45%左右， TFe50%的矿体很难单独圈定。矿石中造渣氧化物含量与TFe的含量成反比。其中SiO2 7.825.85%，Al2O3 4.5411.71%，CaO 2.029.2%，MgO 0.554.78%，K2ONa2O 0.391.31%。有害成份为S、P，全硫0.051.3%，含磷偏高0.61.10%。铅、锌、砷等有害元素含量甚微。2.5矿区水文地质2.5.1 矿区地形地貌矿区地形的最高点为鹰子包，标高1721.92m，地形切割强烈，相对高差5501000m以上，属中低山侵蚀、剥蚀岩溶地貌。矿区西侧的桃花沟标高550m，北东部的韭菜垭口标高仅200 m,地形高差悬殊。地表水的分水岭靠近矿区西侧，大致是周家包、火石包、阴阳坡、鹰子包的连线，分水岭的西侧地形陡峭，径流通畅，极易排泄地表水而汇入抱龙河，分水岭的东坡远比西坡长，且地形高差小，地表水主要经由岩溶漏斗吸收而转入地下。2.5.2 气象矿区隶属区域亚热带湿润气候，春冬严寒，夏秋较暖和，具有较典型的中高山区气候特色，时有雾。降雨主要集中在每年59月份，累年日最大降雨量214.0mm（1983年7月13日），1997年到2006年年总雨量773.21364.2mm，最大降雨量在6月，月降雨量达169.1mm，最小降雨量在1月，为11.6mm。年平均蒸发量1139mm，年最大蒸发量1313.00mm（1971年），年最小蒸发量946.6mm（1982年），月最大蒸发量是在8月，月最小蒸发量是在1月。2.5.3 地表水流经本区西侧的抱龙河，在抱龙镇处的标高为190200m，该河水浅，河道狭窄，流经本区地段的平均河床纵向坡度为0.03。据设在抱龙河的河流长期观测点5个月（07年4月10日07年9月9日）的观测结果，最大流量发生在07年6月22日，其中上游段为127.62m3/s，下游段为183.03m3/s；最小流量发生在07年8月30日，其中上游段为3.87 m3/s，下游段为4.95 m3/s，上下游间的距离相差约1500m，下游流量有明显的增大，说明该区地下水补给了河水。本区东侧为百合溪，河谷纵向坡度为0.052，在水急淘以上为季节性排水的干谷，出露于P2q底部，出露标高约为640m，与矿坑充水无影响，是百合溪的主要水源，该溪沿北北东向在湖北巴东县的泠水碛注入长注。 本区位于上述长江二支流剧烈切割的河间地块。 区内泉水点出露多，共计157个，分布广，出露标高大多在12001673m。其中第四系孔隙泉27个，下降泉26个，接触上升泉仅井36一个，最大流量4.539L/S（W153），流量不稳定，主要受降水量影响大。基岩裂隙下降泉点出露130个，主要分布在嘉陵江组与大治组灰岩中，其它地层泉点出露相对较少，约占调查泉点总数的50%，一般流量0.0140.828 L/S，最大流量为85.68L/S（W33），其中位于嘉陵江组中的W33泉现为笃坪镇居民的饮用水水源地。总之，区内泉点流量小，且不稳定，主要受气候、降水影响，动态变化明显，雨季较大，旱季较小，泉水多作饮用和灌溉。2.5.4 矿区各含、隔水层特征矿区位于贺家坪背斜及两翼，石灰岩分布面积广，主要含水层为黄龙组灰岩与二叠系灰岩，其地下水类型以裂隙水、岩溶裂隙水为主，其它类型少见。矿区主要含水层：1)二叠系上统长兴组（P3c）与吴家坪组（P3w）裂隙、溶隙含水层上部为厚层状燧石团块灰岩，厚47.73m，下部为炭质页岩、粘土岩、薄煤层及灰色中厚层状灰岩夹薄层状泥质灰岩与硅质岩，厚3552m，总厚82.7399.73m。地表调查岩溶洞穴6个，占总数的9.1%，以岩溶、溶洞为主。线岩溶率0.693.97%，仅个别达13.44%，岩溶不发育至较发育。井泉点28个，占矿区泉点总数的17.9%，为基岩裂隙下降泉，流量0.0140.794 L/S，最大为0.828L/S（W44），泉水多自该层底部或孤峰组顶部的风化碎屑中流出。绝大部分为无水孔，据钻孔抽（注）水试验，渗透系数K=0.001782410.1228388L/S，说明该层透水性与含水性极弱。该层在矿区内由于受地形、地质条件的控制，补给区极小而利于排泄，不利于向下渗透，故含水性弱，为矿床顶板以上间接充水含水岩段（组），对矿床影响小。2）二叠系中统茅口组（P2m）、栖霞组（P2q）溶隙、裂隙、溶洞含水层上部为中厚层状灰岩，厚107.47m，下部为中厚层状石灰岩、眼球状灰岩及泥质灰岩，厚93.81m，主要分布于矿区北部西侧的青坪、牛窝塘、高岩一带，呈峻峭陡岩。地面调查岩溶洞穴9个，占矿区总数的10.8%。矿区见洞（隙）孔14个，多为干洞，无充填，仅有个别有水，泥质与碎块石充填。洞（隙）钻孔率28%，线岩溶率为0.3336.42%，线岩溶率为310%，岩溶较发育发育。出露井泉2个，为基岩裂隙下降泉，流量0.0140.033L/S。据钻孔抽（注）水试验，渗透系数K=0.000136000.00662579m/d，说明该层透水性与含水性极弱。该层为溶隙、裂隙、溶洞含水段（组），但被下伏梁山组页岩与粘土岩隔水层阻隔，且该层底部夹有眼球（泥质）灰岩，虽增厚了下伏梁山组隔水层的厚度，但由于梁山组隔水层厚度薄而分布不稳定，可能为矿体顶板以上直接充水含水岩段（组）。3)石炭系中统黄龙组（C2h）溶隙、裂隙、溶洞含水层（组）上部为厚层状灰岩，中部厚层状白云质灰岩，含少许燧石团块，下部为厚层状粗晶灰岩夹角砾状灰岩、粘土质页岩与硅质岩，总厚3554.31m。主要分布在矿区北部，出露在青坪、岩子口一带，呈顺向或逆向的陡坡地形。矿地面无岩溶洞穴，见洞（隙）钻孔15个，共计洞（隙）24个，干洞，无充填物，占矿区洞（隙）30%，线溶隙率3.0037.90%，岩溶较发育发育，尤以标高1255.541191.14m与1191.141064.61m段岩溶发育。矿区仅出露泉点2个，流量0.0140.027L/S。据钻孔抽水试验，渗透系数K=0.000223240.00040739m/d。该层为透水性与含水性极弱。黄龙灰岩与矿层间仅有0.31.0 m的粘土页岩，属伪顶，成为向矿坑充水的主要含水层。矿区主要隔水层：1）二叠系上统大隆组（P3d）隔水层层厚约25.09m，主要为泥质灰岩夹页岩，分布于木垭口、湖圹及贺家坪一带，出露面积小。井泉点22个，占矿区泉水总数14.0%，流量一般0.0140.033L/，最大流量1.35 L/（W22长期观测），泉的流量小且不稳定，枯季常干涸，属基岩风化裂隙水。W22为长期观测泉，水质属 HCO3-.SO42-Ca2+ 。该层抵抗地下水的侵蚀能力强，加之厚度较大且稳定，为一良好隔水层。2）二叠系中统孤峰组（P2g）隔水层上部为中层状微晶含白云质灰岩，顶部为钙质页岩，中下部为硅质灰岩与炭质页岩互层，总厚3064.44m，主要分布于矿区北部，呈缓坡地形，矿区南部则呈槽地，沿层走向狭长分布。出露井泉8个，占矿区泉点总数的5.1%，一般流量0.0140.080 L/S，最大为3.596L/S（W8长期观测泉）。水质属HCO3-Ca2+型水，矿化度316.52mg/L。 该层厚度较大而稳定，是良好的隔水层。该隔水层的存在，使长兴灰岩与茅口、栖霞灰岩的地下水不发生水力联系。3）志留系中统罗惹坪组（S2lr）为矿层底板。为砂质页岩夹粘土岩、石英粉砂岩，总厚度200米，分布于矿区西部，呈顺向坡出露，风化呈碎屑状、针状及粘土状，有泉点11个，占矿区泉总数的7.1%，为基岩风化裂隙下降泉，流量0.0140.483 L/S（W144），主要为浅部风化裂隙带或风化碎屑带的地下水补给，含水性极弱。2.5.5 岩溶发育规律岩溶按埋藏条件分类属裸露型。地表岩溶裸露面积大，覆盖层厚度一般小于10m。矿区内地面调查岩溶洞穴70个，以岩溶漏斗为主，岩溶面积（包括岩溶洼地、坡立谷）为3.35平方公里，矿区面积28.75平方公里，面岩溶率11.65%，为岩溶发育，岩溶洞穴主要分布于嘉陵江组与大冶组灰岩中。矿区地形陡峻，岩石裸露于斜坡上，地表径流大，以表面侵蚀为主，地面普遍见溶蚀小孔洞，多而密集，岩溶多呈溶沟、溶槽及石芽等地表形态，在地形平缓地段以漏斗、溶洞为主。岩溶洞穴大部分发育于坡脚与第四季接触处。9线15线构造较密集，岩溶较发育，地下水交替频繁。地表水沿节理裂隙或断层面下渗，冲刷、淋滤使裂隙扩大，造成岩体破碎，呈水流的良好通道。15线附近钻孔岩溶洞穴规模小，9线附近钻孔岩溶以大溶隙为主。由于可溶性岩与非可溶性岩层互岩，造成岩溶发育的不均匀性与成层性。茅口组灰岩发育段的标高为1409.461352.55m，栖霞组1325.221223.55m及1106.401046.44m，黄龙组1255.341191.14m及1111.381064.61m。2.5.6 小结矿床主要充水含水层是以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床，主要的矿体位于当地侵蚀基准面之上，地形有利于自然排水，属水文地质条件简单矿床。2.5.7 矿坑涌水量计算采用“大井法”计算矿坑正常涌水量，“大井法”公式： (公式 1 )式中：Q矿坑正常涌水量，m3/d；K渗透系数，m/d；H水位至坑道底板的距离，m；S大井中水位降低值，m；R0引用影响半径，m；r0引用半径，m。影响半径计算采用库萨金公式： （公式 2）式中：R影响半径，m； S抽水时的水位降深，m；H承压水和潜水含水层的厚度，m； K渗透系数，m/d。矿坑涌水量的最终结果如下表所示。表3- 4 矿坑涌水量中段标高(m)矿坑正常涌水量Q（m3/d）矿坑最大涌水量Qmax（m3/d）1250357444120010691328115022172754另外需要说明的是，根据矿区水文地质工程地质勘探规范GB12719-91，导水裂隙带的高度（包括冒落带最大高度）计算公式为： (公式 3)式中：Hf导水裂隙带高度，m；M累计采厚，m；n煤分层层数，无量纲；表3- 5 导水裂隙计算表M(m)nHf(m)2.88175.2由于矿体比较薄，矿体呈层状及似层状产出，在开采范围内，导水裂隙带一般都没有延伸到地表，所以可以不用考虑降雨渗入量。2.6 工程地质条件矿层呈层状产出，矿芯较完整，多呈柱状，节理裂隙较发育，矿坑调查面裂隙率0.3791.67%，线裂隙率0.0160.656%，裂隙率小于2%，属弱裂隙性的小裂隙。矿石天然抗压强度区间值59.981.0MPa，平均值69.0 MPa，属坚硬岩类。矿体稳固性好。矿层直接顶板为黄龙组灰岩，总厚约3554.31m，分布连续而稳定，块状结构，岩体较完整。岩石抗拉强度区间值1.403.56MPa；抗剪强度值区间值图解法tg0.841.22，C为5.310.13MPa，C1为3.307.71MPa，最小二乘法tg0.851.22，C为5.2910.14MPa。属软弱半坚硬岩类，稳定性较好。但本层局部节理裂隙较发育，岩溶发育，破坏了岩体局部的完整性，降低了顶板稳固性，矿坑开挖时易产生掉块或冒顶。矿层底板为罗惹坪组砂、页岩，厚度大于200m，分布广而稳定，页岩节理裂隙不发育。岩石天然抗压强度区间值9.9035.0MPa，平均值18.0MPa，岩石属软弱半坚硬岩类，稳固性较好，可作为底板。页岩抗风化强度弱，且遇水后降低抗压强度，对矿坑铺设轨道有一定的影响。2.7 环境地质条件矿区位于贺家坪背斜北东段的轴部及翼部，地形切割较强烈，最大相对高差1650m，以侵蚀岩溶类型为主，属中低山深切割溶蚀地貌，区内断裂构造较发育，规模较小。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），矿区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s，评价区抗震设防烈度为6度。地面建筑物为一般性建设项目，受威胁人数少于50人，矿山地面保护对象重要性为一般，地质环境中等复杂。矿山建设规模属大型，平均开采厚度3m，采矿对矿山地质环境影响不强烈，无重大地质灾害存在。本矿区的采矿方式是地下开采，矿坑涌水量较小，因此矿坑水对地下水、地表水基本无污染，该区暂无工业废水。据矿区内采取的泉水样、钻孔内水样及抱龙河水水样的分析成果，地下水为无色、无味、透明，PH值为6.407.64，地下水水质类型为HCO3-Ca2+型水，矿化度低，对砼物无腐蚀性。除粪大肠菌群（1600CFU/100ml）值超标外，其余各项指标在限值以内。按GB/T1484标准，地下水质量分类属三类。地表水及地下水水质良好，可作饮用及工业用水，矿区水环境质量良好。矿层出露地段地形较陡，位于陡崖之下，残坡积物较厚，在雨季有发生边坡开裂、塌方及滑坡等地质灾害的可能性，对矿区交通会造成较大影响。桃花至马坪一带的陡崖现状稳定，仅桃花陡崖局部地段见有发生危岩崩落及掉块现象。由于矿层埋藏较深，矿层顶板碳酸盐岩地层稳定，开采后产生岩溶塌陷的可能性小。矿层之上还有隔水层，采矿不会引起大的泉水流量减小或干涸。矿层出露区地形较陡，采矿不会引起地表水的倒灌。矿坑疏干排水后不会引起大的地面塌陷、沉降、开裂等不良地质现象。据附近煤矿调查，矿区井巷内无地温异常。2.8矿床开采技术条件矿区属岩溶地貌，地形切割强烈，地形有利于自然排水，矿体位于侵蚀基准面以上，为隐伏固体矿床，埋深大，围岩单一，力学强度较高，稳定性好，适于多平硐开采。属开采技术条件简单的矿床（类）。矿层底板为砂页岩，岩石较坚硬，属软弱半坚硬岩类，稳固性好。矿体间接顶板为中厚层状灰岩夹页岩，灰岩较坚硬完整，稳固性较好。矿体直接顶板为黄龙组中厚层状灰岩，属软弱半坚硬岩类。矿体顶板稳固性较好。但局部地段矿层顶板断层与岩溶发育，破坏和降低了岩体的稳固性，矿坑开采时易产生掉块或冒顶。值得一提的是，矿层顶板有0.202.50m铝土质页岩（伪顶）。 矿体及顶底板主要围岩的物理力学性能参数列于表26。表26 矿、岩石主要物理力学性质参数表项 目硬度系数（f）安息角（）松散系数湿 度（%）体 重（t/m3）赤铁矿石6836381.432.413.88岩石粘土岩22.60粉砂质页岩、泥岩2微晶灰岩682.9矿产资源/储量2.9.1矿产资源/储量估算工业指标目前矿区详查阶段尚无开发单位提出工业指标要求，同时赤铁矿需要进行选矿试验。矿产资源/储量估算过程中根据铁、锰、铬地质勘查规范（DZ/T02002002），采用需选矿石的一般工业指标。边界品位（TFe）： 25% 最低工业品位（TFe）： 28% 最低可采厚度： 1m 夹石剔除厚度： 1m 2.9.2 矿产资源/储量估算结果桃花赤铁矿区首采区估算资源量共计4259万t，其中332类（122b ）2291万t，333类1968万t。估算铁矿资源量见表2-7。表2-7 首采区资源量估算表块段编号面积（m2）平均厚度（m）矿石体积（m3）矿石体重（t/m3)资源量（104t）合计（104t）总计（104t）332-13805443.6313813753.95545.6422914259332-24504262.9913467743.95531.98332-33810903.2512385433.95489.22332-43945223.3613255943.95523.61332-51597213.185079133.95200.63333-16178102.6816557313.95654.011968333-25334492.9315630063.95617.89333-34276841.104704523.95185.83333-44618712.8012932343.95510.83方案设计范围为131勘探线900m标高以上。根据采矿工艺要求估算了131线中段矿产资源/储量见表2-8。表2-8 桃花铁矿131线中段矿产资源/储量表 单位：（万t）中段标高（m）（332）1260以上63.37 1260-1235122.43 1235-1210148.17 1210-1185193.17 合计527.14 263 采矿3.1 矿区选择和开采方法4.1.1 矿区选择桃花铁矿矿区东西长7.8km，分为东、中、西三个矿段：东矿段位于31-55勘探线，勘探线距为400m，走向长约2400m；中矿段位于1-31勘探线，其中1-19勘探线间距200m，19-31勘探线间距400m，走向长约3000m；西矿段位于2-12号勘探线，勘探线间距400m，走向长约2400m。东、西两矿段只进行了普查地质工作，中矿段已完成了详查地质工作、提交了详查地质报告并进行储量备案。重钢巫峡矿业公司取得了中矿段的采矿权，矿权范围的拐点坐标见表3-1，开采标高为900m以上。表3-1 重钢巫峡矿业公司桃花铁矿拐点坐标拐点XY拐点XY13423222.4437407754.7093425992.4937410299.9823423508.0037408277.06103426270.0537410004.1233423907.6837408720.58113426117.1437408414.2143424458.5537409607.42123426038.2637407641.2153424959.6237410241.53133425521.4837407604.2563425384.7137410952.21143424909.7737406552.5173425573.0437410677.46153423630.6137407322.9083425820.1437410592.32根据业主设计委托，本次设计开采范围为中矿段的矿体，即已进行详查的1-31线、1185m标高以上的矿体。3.1.2 开采方法桃花铁矿矿区属岩溶地貌，地形切割强烈，有利于自然排水。矿区西端抱龙河床标高约200m，矿体均位于当地侵蚀基准面以上。矿体直接顶板0.22.5m铝土质页岩，不稳固，属开采技术条件简单的矿床。矿体平均厚度2.88m，除13勘探线以西有矿体露头外，其余矿体为隐伏状盲矿体，矿体埋藏深度较大，适宜于坑内开采。桃花铁矿除13勘探线以西的局部矿体露头已进行零星民采外，其余均未进行开采，属新建矿山。3.2 矿山年产量、服务年限和工作制度3.2.1 矿山年产量根据业主要求，前期开采范围为已进行详查的131勘探线、1185m标高以上的矿体，开采原矿规模为40万t/a。本次设计1185m以上开采范围内的矿体多为倾角小于30的缓倾斜、薄矿体。根据矿体赋存条件，采矿方法主要为房柱法；局部地段倾角大于30的矿体采用电耙留矿法开采。1）按中段可布置矿块数验证根据矿体赋存条件，对矿区矿体可布矿块数和有效矿块数进行研究，结合房柱法采矿方法。房柱法矿块沿走向布置长度60m一个，1260m、1235m中段矿体沿走向长分别约为462m，830m，可布置814个标准矿块。按矿块平均生产能力4.0万t/a计算，从表4-2中可以看出1260m和1235m中段同时生产可达到前期40万t/a的开采规模。12101185m中段背斜两翼走向长度约为13951971m，可布置2433个标准矿块。按矿块数布置，前期1185m以上40万t/a，开采规模是可行的。验证结果见表3-2。中段（m）中段地质储量（万t）333类可信度系数中段设计利用储量（万t）采出矿量（万t）矿块生产能力(万t/a)有效矿块数（个）矿块利用系数同时出矿矿块数（个）中段生产能力(万t/a)服务年限（a）126063.37 0.663.37 59.64480.44163.731235122.43 0.6122.43 115.234140.46244.81210148.17 0.6148.17 139.454240.410403.491185193.17 0.6193.17 181.814330.414563.25合计527.14 527.14 496.137934表3-2 可布矿块数验证生产能力结果表322）按可能的年下降速度验证按地质矿量和矿石回采率及废石混入率计算的1235m1185m各中段采出原矿量为100万t以上。考虑地质矿量影响系数0.8，中段年下降速度仅为10m左右，根据国内类似矿山统计资料：年下降速度为1525m。按年下降速度验证，前期年产40万t/a开采规模是完全可能的。3）根据新水平准备时间验证矿山能力多中段作业、多采场同时出矿，新中段新采场的生产准备接替非常重要，因此新中段准备时间作为验证生产能力主要指标进行生产能力验证，计算公式为：A=式中：矿石回收率，%废石混入率，%k超前系数，取1.5Q回采阶段地质储量，tA回采阶段年产量，tE地质条件影响系数，T新水平准备时间，年计算结果见表3-3。表3-3 根据新水平准备时间验证中段（m）中段地质储量（万t）地质影响系数中段设计利用储量（万t）采矿回收率（%）废石混入率（%）超前系数新水平准备时间生产能力126063.37 0.863.37 80151.51.521.211235122.43 0.8122.43 80151.51.540.971210148.17 0.8148.17 80151.51.549.5