复杂低品位铁矿采矿方法的比选和优化
摘要:影响采矿方法的因素较多,通过实证计算与工程类比的方法可以有效的选择出优良的开采办法。

文章以某复杂低品位铁矿的开采方法的比选与优化,制定出了低成本、适合该矿体赋存状态、高效率以及斜坡道直接进采场的大盘区高分层的充填采矿法,从而有效的解决了复杂地品味铁矿的低效率回采以及高采切比的问题。

关键词:低品位矿采矿方法优化
现代社会的迅猛发展需要更多的矿产资源作为支撑。

但是随着开采的不断深入与延续,高品位矿已经稀少,于是越来越多的低品位矿进入了选冶工业部门。

特别是当今矿产的探测,已经探明了许多的待开采的矿产资源,并且大都是具有“杂、贫、细”的特点于是开展对于此类复杂地品味铁矿的研究与开发成为了时代的必然。

1 铁矿概述
某地品味铁矿保有储量7517万吨,磁性铁的含量为18%,平均的地质品位为31.4%,矿体成鞍状。

主矿体可分为上下两层,两层之间的岩石厚度为15m;矿体的脊部以及40m以上的倾角在0-25°之间,而南北两翼的倾角较大,在25-50°之间,可以划分为
缓倾斜-倾斜矿体;其长度平均9-12米,厚度一般为4-25m,走向的长度约2.5km。

经勘查,该矿区的水位地质条件较简单,工程的地址条
件也良好。

矿体顶部具有属于1-3级的黑云母长英变粒岩类岩石,并且由上而下的将硬度增强。

矿体的地表不深,地表不允许崩落矿山的开采采用分期建设方案,第一期开采-140以上的矿体,第二期进行以下的开采。

并且一期的开采使用竖井配合斜坡道的开拓方式,设置了7m、—40m、—90m、—140m四个中端。

主井的断面为5.0m,使用容量为13m3的箕斗提升矿井,并设置井上、井下两套破碎系统;副井断面为4.5米,负责排水、废石及及矿石的外送;而设置的斜坡为单车,可以作为—40m以上的重要运输工具。

2 采矿方法选择
2.1 首采段采矿方法选择
(1)初选采矿方法,可供选择的采矿方法有电耙出矿房柱法、分段空场法以及沿着倾向布置铲运机出矿房柱法。

(2)采矿方法选择分析,分析各种影响采矿方法选择的因素,并且结合该矿床的特点,选择的采矿方法必须具有较低的采切比、较高的生产能力以及简单的施工工艺。

为此选择了铲运机出矿的房柱法。

由于该矿体的产状变化较大,铲机出矿的房柱法可以有两种布置方式: 在倾角小于12°时使用沿着矿体的倾向布置的房柱法,而在倾角大于12°时使用伪倾斜布置的铲运机出矿房柱法。

2.2 在40m以下的采矿方法选择
(1)盘区上向分层充填采矿法,盘区的构成要素为:盘区沿着走向布置,其长度设置为400m,顶柱的高度为5m,盘区间隔设置15m的间柱,不留底柱。

分段的高度为15m,中断的高度为50m。

采准切割:采准斜坡道在盘区的中部下围岩中设置,并且内部每隔15m的垂高开掘出矿连通道。

考虑到铲运机的爬坡能力可以首先按照18%左右的下坡挖掘到矿体,等到分层矿体采完后再进行矿连通道的压顶。

通过设置溜井将下部的运输平巷与盘区内的下盘脉外相连,而溜井又通过连巷与采场联通。

进行回采出矿时,2层矿可以同时回采,新鲜的风可以通过斜坡道联络道、中端平巷、顺路天井到达采场,而污风经过充填回风井排入上中断平巷。

凿岩使用的是单臂全液压凿岩台车配备手持式钻机实施凿岩与采矿。

实施采场充填前,使用木板正在分层联络道口打好隔墙,并用全尾砂充填,上面使用较高强度的胶结填充体作为路面。

(2)爆力运搬辅助电耙两部采方案
爆力运搬辅助电耙两部采方案如图1。

编号1—6分别为:沿脉运输;联络道;电耙人行井;凿岩上山;受矿漏斗;装矿联络巷。

使用此方法的采场构成要素为:采场垂直矿体沿着矿体的倾斜方向布置,矿柱宽10m、矿房宽10m、阶段高20m,不设置顶底柱。

此外还有分段空场嗣后充填采矿法,相比于第一种方案也有着自身的不足,不再论述。

3 采矿方法评价与优化
以上论述的三种采矿方式实际上都可以满足200万t/a的生产要求,并且相应的施工工艺都非常的安全可靠。

但是影响采矿方法选择的最重要因素的采矿的成本,而就此方面而言,无论是爆力运搬辅助电耙铲运机铲装方案还是分段空场方案都需要较为高的成本,例如两种方案需要分两步开采,并且要对矿柱胶结填充,单此一项所产生的费用就很大;此外较大的采切比以及大量的采场准备等都致使工程的开支加大,资金的超前投入较大。

而盘区上向分层充填采矿法不仅可以具有较小的采切比,而且满足了矿体的开采技术条件,尤其的适应矿体的
变化,从而取得较好的经济技术指标。

与此同时,由于盘区上向分层充填采矿法只需将工作面进行胶结,大量的节省了水泥的使用量,减少了前期的资金投入。

根据工程较为稳固的矿体围岩条件,可以对传统的盘区上向分层充填采矿法进行如下的优化:
(1)脉外连巷进采场与斜坡道直接进采场的优化设计。

鉴于矿体走向长与中间厚的特点,可以将传统的分段连巷式进采场方案改为斜坡道直接进采场方案。

并且将采切比从之前的3.2m/kt降低至2.4m/kt,在盘区的长度增加到600m的基础之上,采切比还会进一步的降低。

但是考虑到400—600的盘区长度仅有一条斜坡道可能影响作业的效率,还可以采取相应的管理措施来弥补这一问题的不足。

(2)增加分层的高度,以减少充填循环的次数。

通过将矿体围岩分层的高度由3.5m增加到7.5m,以达到减少充填次数以及节省胶结面的施工费用。

(3)通过将第2层矿体同时的上向回采,以解决夹石不厚的两层矿回采充填的顺序问题,还可以节省一条充填井回风。

(4)通过在一个盘区的多个单元同事的实施充填、出矿以及凿岩的工作,以最大化的发挥铲运机的效率。

4 结语
倾斜中厚低品位矿体作为业内公认的开采难点,特别是在倾角不够陡的条件下更是难以实现重力放矿;倾角不够平缓的有不能使用高效无轨铲运输也无法运用,甚至连低效率的电耙出矿也不得施展。

因此积极的探索适合于该类矿体的开发方法,并不断的引入新技术、新材料及新工艺进行完善、改进,成为了矿山生存与发展的重要条件。

参考文献
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