上向水平分层充填采矿法在东大山铁矿的应用

东北大学继续教育学院

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目：

学

专业：学习中心：

住址：

电话：

Email:

开题日期：月日

指导教师：

1.课题主要研究内容

针对东大山铁矿倾斜厚矿体和矿岩稳定性较好的开采技术条件，历年来采矿方法试验情况及其效果，以及东大山铁矿经多年开采而堆放于地表的大量首段破碎磁选废石可以通过溜井低成本转运至地下采场的有利条件，因此，本着“因矿生法”的采矿设计灵魂，结合东大山铁矿采矿方法前期试验情况和经验，经研究，提出在东大山铁矿厚矿体部分采用上向水平分条分层废石充填采矿法。

2.课题的研究意义、国内外现状

钢铁工业是发展我国国民经济的重要产业，铁矿石是钢铁工业的主要原材料。随着改革开放的深化，经济与社会的高速发展，我国逐渐由钢铁大国转变为钢铁强国，因此，对铁矿资源需求在不断增加。但目前国内铁矿石只能满足需求量的60％左右，供给不足的矛盾将长期存在。

我国是一个人口众多的发展中国家，资源总量丰富，但人均占有量很少，资源相对贫乏。矿产资源是不可再生资源，因此，珍惜有限的矿产资源对于我国国民经济发展具有着极其重要的意义。资源的不合理开发利用，不仅是导致资源问题的根源，也是产生其它危机，如经济、环境和稳定等问题最重要的原因之一。从某种程度上说，资源问题的发展趋势，将决定一个企业、一个区域、一个国家，乃至全球未来发展的趋势和命运。

我国铁矿资源矿情极为复杂，自然条件差，目前累计探明储量为460多亿吨，但已利用及可利用的铁矿资源却只有250多亿吨。我国铁矿资源具有如下特征：①品位较低，平均品位为30%左右，低于世界11个百分点；②SiO2含量高，绝

大多数需经选矿和烧结（球团）才能入炉；③开采条件较差，露天比例下降到70%以下，平均剥采比接近3吨／吨。面对我国资源现状，要保证安全供应，必须坚持开源节流、节约与保护并重的资源战略。我国铁矿资源供给不足，在今后发现大矿藏可能性极小的情况下，高度重视并解决开采利用方面的问题，合理有效地利用现有探明铁矿资源，保证安全供应，事关国民经济可持续发展【1～5】。

目前国内外金属矿山使用的采矿方法主要为：空场法、崩落法和充填法。黑色金属矿山大都是崩落法，其次是空场法，在铁矿山中很少采用充填法。众所周知，充填采矿法是成本高的采矿方法，一般用于高品位、高价值的有色或贵重金属的开采，虽然充填采矿法具有矿石回收率高、贫化率低、作业安全、能适应矿体产状的复杂变化且能保护地表等优点，但其原来存在的缺点，诸如现场作业条件恶劣、充填与回采相互制约严重、工人劳动强度大、采矿强度低、成本高，矿山效益差等，给设计部门和采矿工程师留下了根深蒂固的印象。但是随着人们环保意识的提高，人们逐渐转变观念，认识到矿山固体废料给环境带来的巨大破坏，采矿活动的末端处理花费了大量的人力、物力和财力。因此，随着充填采矿技术的发展，充填采矿法在铁矿中的应用也越来越多的得到人们认可。因此，研究在铁矿中应用充填采矿法具有极其重要的意义【6】。

3.指出课题难点和拟解决的关键问题；拟采取的研究方法及其可行性等；

3.1课题难点和拟解决的关键问题

（1）采准系数：4.9m/kt(标准米)，采准比：11.6～15m3/kt；

（2）矿石回采率>80%，矿石贫化率

（3）采矿直接成本与当前矿山采矿直接成本相比,增大不超过10%。

3.2拟采取的研究方法及其可行性

由于地表地形条件有利，东大山1965m水平以上各中段均有平硐（有主平硐、辅助平硐、通风平硐等）直通地表，在各平硐车场附近设有堆石场，布置有完整的运输路线四通八达。矿山原用采矿方法采切比高，废石量大。据矿山估计，东大山1965m水平以上堆存有约300万吨采掘废石，废石块度小但细粒组含量适中，-30cm占约46%左右，废石含土量小自然堆集密度大，且铲运方便。根据矿山估算，利用地形优势将废石拉运至1965m中段已弃用的矿石溜井中的成本约20元/m3。显然，若利用废石充填吨矿增大成本约7～10元/吨，以此为代价，若能将采矿回收率提高至80%左右，则可在采矿成本增大不超过10%的条件下实现该矿倾斜中厚矿体的低贫损开采，效益相当显著。

根据国内外倾斜中厚矿体充填采矿工艺特点，结合东大山铁矿具备废石充填的有利条件，试验提出了上向水平分层废石充填法回采方案。

3.2.1采场结构参数及采准工程布置

采场结构参数: 阶段高度40m。以阶段穿脉运输为轴心沿矿体走向布置采场,一般情况下采场长度可布置为40～60m，采场分层控制高度一般可定为3.5～5.0m。

采准布置: 上向水平分层充填法多采用脉内采准方式。在穿脉内布置向矿车内装矿的采场短溜井并安装简易漏斗(用钢板焊制漏斗),短溜井高度5m(在中段运输水平以上5m)。在中段水平矿体下盘沿脉布置联络道,并在采场两端掘进人行通风短井(5m)。贯通采场短溜井与两侧人行通风短井之间的联络后,即在该水平沿矿体全厚进行拉底,拉底层高度2.5m。并由拉底层开始上掘采场脉内中央人行天井和充填井与上中段贯通，以形成完整的通风行人系统。充填井倾角不小于60°。采场满足至少两个安全出口和人行通风条件后采准完成。

3.2.2回采工艺

完成拉底层出矿并整平采场底板后，铺设钢砼假底（作为回收下阶段采场最上分层矿石的人工顶板）。混凝土假底总厚度300～500㎜，底部钢筋保护层厚度50㎜，混凝土标号C15～C20（假底厚度及砼标号视矿体厚度和品位而定），钢筋网采用直径14mm的螺纹钢铺成，网度（20～30）㎜×（20～30）㎜，搭结部位用6#铁丝扎牢。在拉底层上下盘围岩中以网度0.6m凿入Φ18mm螺纹钢锚杆(L=1.8m), 钢筋网与Φ18mm螺纹钢锚杆焊接,为确保假底的整体性和稳定性,混凝土在采场内直接拌制，并整平、最好振实。铺好假底并适当养护后，即可进行正常回采。

采场落矿采用上向浅孔崩矿,设计孔网参数0.5～0.6m,落矿合格块度≤350㎜（要求块度≤1/4溜井直径，否则容易卡漏）。每次落矿高度1～2.5m，具体视充填料情况和采场矿体稳定性而定。采场内出矿可用电耙或铲运机设备出矿。

采场出矿溜井采用顺路架设方式在每次充填前上向分层架设，用厚度4～5mm钢板卷制或在采场内直接焊制并搭结，也可用块石混凝土胶结制成。溜井搭结牢固与否非常重要（采场矿石的唯一通道）。

采场两侧人行通风井用圆木按上向分层顺路架设方式形成。为确保相邻采场回采时不发生废石塌落，对先行采场两侧边壁处采用下列处理方式：当矿体厚度小于6m时，人工堆码装满废石的蛇皮袋,此种情况下要求两个采场开采高差要大于10m；当矿体厚度大于6m时，人工拌制重量45～50%的325#水泥净浆，在距边壁500mm 范围内进行自渗流胶结废石形成隔离墙，水泥用量根据试验而定，一般情况下水泥用量为80～100Kg/m3，每次渗透厚度控制在1m左右即可。

东大山铁矿1965m水平以下剩余总储量为937万吨，地质品位为31%。根据工业试验采场的矿体赋存条件，1965m水平以下可推广应用充填采矿法的地质储量占总储量的70%，即656万吨。充填法推广应用后综合回采率按85%、贫化率按18%计算，与原浅孔法相比（综合回采率按50%、贫化率按30%计算），可多采出矿石211万吨。依据上述选矿指标，多产出铁精粉A=211/2.712×82%=64万吨，多产生直接经济效益：E=64×(650-380)=1.73亿元。

4.参考文献

[1] 解世俊主编.金属矿床地下开采.第二版.北京：冶金工业出版社出版，1999

[2] 宦秉炼，赵奕虹，况世华. 爆力运搬理论在缓倾斜一倾斜中厚矿体开采中的应用.昆明冶金高等专科学校学报，2002,18(2):6～8

[3] 余斌.爆力运矿采矿方法研究与发展. 山东冶金,1999, 21(4)：34～36

[4] 李恒学. 介绍几种倾斜、缓倾斜中厚矿体的开采方案. 化工矿山技术,1991,20(3):13～16

[5] 张化远.倾斜缓倾斜中厚矿体采矿方法的演进与选择. 钢铁设

计,1998:14～17

[6] 李学锋,段希祥. 爆力运矿采矿法的改进与完善. 湖南有色金

属,2003,19(4):6～8

[7] 乔登攀.放矿理论研究与应用.昆明：云南科技出版社，2006

[8] 杨日平. 倾斜中厚矿体分段胶结充填法初探.黄金,1990:48～50

[9] 李云.用分段连续矿房法开采倾斜中厚矿体的探讨. 有色金属：矿山部分,1989:11～14

[10] 戴克俭.倾斜中厚矿体采矿方法. 甘肃有色金属. 1995,第4期:7～11

[11] 张强. 爆力运矿采矿法使用现状简析及改进. 新疆有色金

属.1995,1:18～20

[12] 田波,刘成平,李江武.留矿全面法在中厚倾斜矿体中的应用.金属矿山.2005, 346(4):14～16

[13] 刘旭娃.干式充填法在低品位矿体开采中的应用.中国钼

业.2006,30(5):18～21

[14] 卢栋.上向分条进路充填采矿法在望儿山金矿的应用. 金属矿山.2005, 343(1):26～28

[15] 俞明亮.爆力运矿采矿法的可行性分析.化工矿山技术.1990，19（5）：18～21