露天铁矿开采技术浅析

1、露天铁矿开采技术浅析摘要：本文依据卧虎山矿段，对露天铁矿开采技术进行了大致的介绍。经过对矿床开拓、采剥方法、防排水措施、边坡治理等几个方面的探讨，介绍了露天开采的主要施工技术；以及目前常用的两种开采方式：上向水平分层充填采矿法、浅孔留矿采矿法，并对现有的开采方式进行相关改进及对未来技术的展望。关键词：露天铁矿开采；采剥方法；浅孔留矿采矿法；技术展望 1 工程概况卧虎山矿段露天铁矿开采初步设计拟定的开采范围位于新采矿证范围内，平面范围位于24勘探线42线间，垂直标高为100m标高以上。本次设计的开采范围为新取得的采矿证范围内适合露天开采全部矿体。该矿段内矿体埋藏浅，部分出露地表，适合露天开采。但

2、由于受地表村庄、公路、沂河的限制，规划露天开采的深度范围为100m标高以上。卧虎山矿段有两个采场，卧虎山采场及明光山采场，明光山采场（3542线）设计的露天开采标高为150m以上。新采矿证（包括原采矿证扩大区）内总保有资源储量6172.9万吨，平均品位34.92%，动用资源储量1472.6万吨（111b），平均品位35.06%，动用的资源量全部在原采矿证内，累探量（含压矿）为7645.5万吨，平均品位34.96%，保有资源储量中111b类592.4万吨，平均品位34.83%，122b类3408.5万吨，平均品位35.04%，331类225.8万吨（含压矿），平均品位34.76%，332类132

3、0.8万吨（含压矿），平均品位35.08%，333类625.4万吨（含压矿），平均品位34.69%。2 露天采场地质情况2.1 矿岩情况1）矿带及其顶、底板岩石的节理裂隙特征矿带及顶、底板的黑云母斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、角闪片岩、含铁石英角闪片岩及伟晶花岗岩等，因受风化和构造作用的影响，节理裂隙发育，其走向为NE向和NNW向，与区内断裂构造方向大体相同。据钻探和地面调查资料，本区节理裂隙发育程度受到构造和岩性的控制，不同岩性的岩石，节理裂隙发育程度具有显著差别。对于柔性岩石（片岩类和片麻岩类）节理间距较窄，排列紧密。而刚性岩石（铁矿石、伟晶花岗岩）节理间距较宽，排列较疏。同一岩性，因所处地

4、区和构造部位不同，节理裂隙发育程度也不相同，矿带顶板距离F1断裂带较近，节理裂隙较发育，而矿带底板的节理裂隙相对发育较差。2）岩矿石的物理力学性质据1976年补勘和2006年工程地质勘察报告资料，岩石的物理力学性能如下：比重2.473.65g/cm3、孔隙度一般0.271.10%，抗压强度一般均大于72Mpa，动力变质岩石略小于10Mpa，岩石软化系数0.810.98；抗剪强度一般均大于10Mpa；其中含铁石英角闪片岩可达60Mpa；岩石内摩擦角均大于80。3）工程地质条件评价矿体顶底板岩石多为黑云母斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、角闪片岩及含铁石英角闪片岩和伟晶花岗岩，岩石为较硬坚硬岩，岩石质量

5、指标RQD值一般在4870之间，岩体较完整完整，岩体质量等级为级，围岩类别为。对稳定性好的地区，可不需支护，一般井巷可考虑采用喷砼支护，宜采用灌浇混凝土支护。如果施工时局部地区发现岩性变差或构造破碎带，宜采用砌石等特殊工艺进行加固3。2.2 矿体情况矿体顶底板岩石多为黑云母斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、角闪片岩及含铁石英角闪片岩和伟晶花岗岩，属稳定岩石。钻孔岩心统计表明，岩石节理裂隙较发育。一组为走向NW，倾向SW，平行矿体走向，属张性节理；另一组为走向NE，倾向SE，垂直矿体走向，为压性节理。节理分布规律与区域地质构造规律相吻合。3 露天采矿技术3.1 矿床开拓该矿山是一个正在进行公路开拓汽车

6、运输的生产矿山，从矿山已投入设备及设施情况来看，公路开拓汽车运输适合该矿山的开拓方式。矿山目前的管理水平和实际经验丰富，不宜再进行铁路开拓、斜坡箕斗开拓等开拓方案的论证。矿山矿岩稳固，运输平台设在上盘与下盘均可。选矿厂及排土场位于上盘，矿区工业布置于上盘，总出入沟设在上盘，运输平台设在上盘具有运距短的优点。3.2 采剥方法该露天采场内的松软矿岩已经剥采完毕，剩余的均为硬岩，均需要穿孔、爆破松动后，再铲装运出45。该露天采场宽300m，长2000m，纵横均可布置工作线，矿山目前采用组合台阶横采方案1。根据矿床的赋存条件，运输平台布置于上盘，采剥作业沿纵向（矿体走向）和工作平台等高线，布置工作面，

7、推进方向是从矿体上盘向下盘推进。露天采场的采剥设备主要包括穿孔、铲装和运输设备。根据国内穿孔（潜孔钻）、铲装设备（主要是液压挖掘机）、运输设备（矿用自卸汽车）制造业水平和矿山实际使用现状，这几种国产设备在国内矿山均取得了较为满意的使用效果。露天采场的生产工艺主要包括采矿和剥离岩石两部分，其采剥工艺为：穿孔爆破铲装运输四个主要环节。根据生产规模和工艺要求，穿孔作业选用KQG(Y)150型中风压潜孔钻机，矿石铲装作业选用1.8m3液压挖掘机，矿岩运输选用20t矿用自卸汽车。矿石运到各选矿厂后直接倒入矿仓，多余的矿石卸到矿石堆场临时堆存，再由装载机转运至矿仓。岩石运至排土场或用于尾矿库筑坝。3.3

8、采场的防排水措施生产期间，采用接力排水，170m水平设中转泵站与水仓。170m以下设移动泵站，在最低生产水平挖集水坑，采用潜水泵杨至170m水仓，经170m泵站排出至190m水平水沟汇入沂河。开采至100m标高时，设固定泵站。经计算，100m标高正常涌水量1000m3/d，最大涌水量1200m3/d。170m及100m标高水仓按可以蓄水8小时矿坑正常涌水量考虑，有效容积为640m3。3.4 设计边坡参数及治理措施设计参照有关技术资料，选取阶段高度10m、安全平台3m，清扫平台5m，工作台阶坡面角75，最终台阶（非工作台阶）坡面角65。运输平台设在上盘，路面宽8.0m（等级为2级）、纵向坡度8%

9、。矿山采剥作业靠近边坡位置时，采用预裂爆破，尽量减少爆破作用对最终边坡的破坏，使边坡岩体完整、稳固8。严格按设计要求布置炮孔，临近边坡一排炮孔采用不耦合装药，控制装药量和起爆时间。矿山生产时，随着采剥作业的推进，应特别加强对矿体上、下盘两帮岩石稳定性的观察，对局部不稳定的矿（岩）段应采取锚杆、及锚网联合支护措施，或者直接将不稳固的岩石剥离，确保矿山安全生产。对那些出现隐患的采场边坡 要采取一些措施进行治理。可采用挡土墙、削坡减载、钢轨抗滑桩、锚索加固边坡，或用金属网铺设在边坡表面，以防止石滚落和发生边坡滑落。4 两种主要采矿方式4.1 上向水平分层充填采矿法1）构成要素上向水平分层充填采矿法的

10、矿块分为沿走向布置和垂直走向布置两种。对于矿体水平厚度大于8m、小于25m的单层矿和矿层与夹层总厚度小于25m的多层矿，矿块沿走向布置，标准矿块长度50m。矿块宽度为矿体水平厚度，两个矿块中间留有6m间柱，不留顶柱和底柱。多层矿水平总厚度大于25m、夹层总厚度小于矿层总厚度1/2时，矿块垂直走向布置，矿块(纯矿体)长度最大42m，最小25m，矿块宽度30m。两个矿块中间留有6m的间柱，不留顶柱和底柱。上述两种布置形式的矿块长度，在实际布置时，根据矿体厚度变化情况，以采场顶板暴露面积不超过1250m2为界确定矿块长度。2）采准切割上向水平分层充填采矿法的采切工程主要包括：切割平巷、人行通风天井、

11、人行通风联络巷、充填天井(兼作设备通道)、充填联络巷、矿石溜井、回风天井、回风联络巷、出矿联络巷和穿脉平巷(卸载和存放充填料)等。3）回采工艺充填采矿法沿垂高在矿房划分分层，分层高度3m(第一分层4.6m)，回采工作按分层从下向上推进。回采工作主要包括凿岩、爆破落矿、采埸运搬、充填平场四大工序9。4.2 浅孔留矿采矿法 1）构成要素浅孔留矿采矿法的矿块沿走向布置，矿块长度48100m，矿块长度视矿体厚度而定，以采埸顶板暴露面积不超过1000m2为界，矿块宽为矿体水平宽度，两矿块中间留有6m的间柱，不留顶、底柱，矿块高度为阶段高50m60m。浅孔留矿采矿法要求矿体中不包裹夹层、上下盘没有夹层或者

12、夹层大于8m的矿体。2）采准切割分段采矿法的采切工程主要包括：切割平巷、人行通风天井、矿房人行通风联络巷、人行通风联络巷、出矿联络巷、矿石溜井和回风兼充填联络巷等10。3）回采工艺浅孔留矿法的回采工艺较为简单，回采工作的内容主要包括凿岩、爆破落矿、放矿和采后充填四大工序。5 结论露天开采技术是露天采矿科技发展的主题，露天采矿工艺是发展露天采矿技术的最活跃的因素，露天采矿工艺和技术的创新，则是露天矿安全及生产能力得以充分发挥的重要保障。如今，露天采矿向着高技术、新工艺、新材料、大型设备发展。自控技术、传感技术、计算机技术等高新技术应用于大型设备、成套设备来控制、监测、管理矿山生产已成必然67。信息技术为我国露天矿山带来了新的机遇和挑战。如果将矿山企业信息化改造与生产技术的改造相结合，将信息技术直接嵌人采矿生产工艺中，对传统的采矿业在管理模式、组织结构、采矿工艺、决策方式等方面进行改革，就有可能在未来不久的时间内，实现我国矿产资源