Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５ｌ１ 现代矿 业 Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０１ １ Ｍ０ＤＥＲＮ ＭＩＮＩＮＧ 总第５１１期 ２０１１年１１月第１１期 马钢凹山采场末期残矿回收生产规模优化 陈能革 （马钢集团矿业有限公司） 摘 要 马钢凹山采场是一个拥有５０多ａ开采历史的大型铁矿，是马钢南山矿业公司主要的 铁矿石生产基地。目前，采场已处于开采末期，年产矿石量急剧萎缩，设计境界内矿石基本开采完 毕。随着２０１１年５月份坑底两个台阶的封坑，采场出矿台阶由原来的３个变成了２个，生产规模 急剧减小，为了充分回收境外矿资源及延长该采场的服务年限，决定对凹山采场进行生产规模优 化，制定了东南帮残矿回收计划。 关键词 露天开采 凹山采场 生产规模残矿回收规模优化 马钢南山矿凹山采场已处于开采末期，目前开 采至一２０７ ｍ水平，达到设计终了境界水平。根据 一４５ ｍ延伸至一１７５ ｍ，自上盘边帮向北延伸至Ｆ 断层；南部自一７５ ｍ延伸至一２１０ ｍ，自下盘边帮向 南延伸１０～３０ ｍ；露天坑底自一１６５ ｍ向下延伸至 一设计，凹山采场将改建为南山矿区的尾矿坑，因此 ～２０１～一１８９ ｍ、…２０７ ２０１ ｍ两个台阶在２０１１ １５０ ｍ和一１５０～一１３５ ｍ ２１７ ｎｌ。 年５月后陆续封坑后将进行尾矿坑基础建设，采场 生产点集中在…１６５ 两个台阶，生产规模急剧缩小，生产量严重不足。随 着南帮残矿回收及西北帮境外矿的回收，采场南帮 总体边坡角度变陡，同时采场可采境外矿空间也在 急剧减小，要安全回收境外矿这部分资源，稳定凹山 东南部挂帮残矿体主要在台阶之下（少量矿体 裸露在台阶上），主要集中在南部一７５ １３１以下台阶， 东部有少量矿体在一６０ ｍ台阶以上。矿体主要为 磁铁矿石，围岩主要为闪长玢岩，矿体ｆ＝９—１１，岩 石厂＝８～１０；矿石体重２．９０ ｔ／ｍ ，岩石体重２．５４ ．ｔ／ｍ 。该部矿体矿量见表１。 表１ 东南帮挂帮残矿体分层矿量 采场规模和延长其服务年限是迫切需要解决的问 题。因此矿山决定优化采场设计境界，合理回收挂 帮残矿。 １挂帮残矿体赋存特点 凹山采场挂帮残矿体分４个部位分布在西北 部、正北部、东南部及露天坑底，具有分布集中，延伸 较小及边帮出露等特点。由于西北部境外矿体已回 采至一１５０ １ＴＩ水平，东南部有一小部分矿体也已经 回采完，正北部境外矿体主要集中在台阶下，且矿体 处于Ｆ 断层裂隙下盘及断裂中，因此回采正北部矿 体安全隐患较大，且坑底已封坑，严禁开采。 凹山采场挂帮残矿体主要为１ 磁铁矿体，形态 为一枝权的舌状体，尤以矿体西部的枝权发育。矿 体走向Ｎ４５。Ｅ，倾向ＮＷ，上盘（北帮）倾角较缓，平 均４５。。下盘（南帮）倾角较陡，平均６５。，局部近直 立。矿体长度：北部４５０ ＩＴＩ，南部６８０ ｍ。 ４块矿体从境界向外延伸，西北及北部至 ２采场空间状态分析 采场目前生产台阶只有西北帮一１５０～一１３５ ｎｌ 及一１６５～一１５０ ｍ两个台阶。 …１５０ １３５ ｍ台 阶矿量不足２５万ｔ，而该台阶得以保留到现在的根 本原因是２０１ １年上半年加快坑底矿量的生产，为封 坑作准备。…１６５ １５０ ｍ台阶从目前穿孔取样 情况来看，还没大量见矿，对该台阶存在的矿量是在 陈能革（１９６６一），男，副部长，高级技术主管，高级工程师 ２４３０００安徽省马鞍山市。 假设基础上的估量，采场后续的生产规模存在不确 定性。 ６１ 总第５１１期 现代矿业 ２０１１年１１月第１ ｌ期 从凹山采场２０１１年５月末采场现状图分析，采 场东南部～１５、一３０ ｍ台阶有部分可拓展空间，且 东部一３０ １ＴＩ及以下台阶有部分矿石出露。东南部 一３０ ｍ有独立的转运线，可以通过电机车把矿和岩 石分别送往选厂和排土场。通往采场坑底有两条运 输通道，一条是西北部的内环折返通道，一条是外环 的螺旋通道，东南部闲置空间正好在外环的螺旋通 道上方，且东南部的开采不影响西北部内环折返通 道的运行，因此把东南部作为采场规模优化重点进 行挂帮残矿体回采。 ３采场东南帮边坡稳定性分析 根据采场岩体结构类型、构造发育特征、岩石坚 硬程度、边坡破坏类型等因素，将采场工程地质岩组 划分为３个区域。南帮在Ｉ区范围之内，该区岩性 以闪长玢岩为主，夹磁铁矿层，边坡岩石坚硬完整， 虽然裂隙较发育，但多为闭合型，因此该区内边坡稳 定性较好。该区曾经发生过台阶失稳现象，但经锚 杆、锚锁等加固措施，消除了安全隐患。 在南帮发生较大的滑坡是２００５年９月，由于受 …１２０ １３５ ｍ台阶实施靠帮爆破作业，同时受当 时暴雨影响，南帮一９０ ｍ以下边坡发生滑坡。该滑 坡体位于一９０一一１３５ ｍ，走向长度７０ Ｉｌｌ左右。此 次滑坡主要受一组走向平行于边坡，倾角小于台阶 坡面角（６０。）的节理面控制，易发生沿此节理面的 滑坡；随着深度的不断增加，原曾７８９０一闭合性的两 组ｘ型剪切裂隙由于一侧失重，裂隙壁之间内聚力 降低，使裂隙逐渐张开，在矿山的开采中形成易于滑 动的软弱面：①边坡面与剪裂隙倾向基本一致，裂隙 倾角主要在４２。～５０。；②降水是滑坡形成的诱导因 素，雨水沿张开的裂隙下渗，且不能及时排出，裂隙 中的饱水使裂隙壁之间的内聚力降低；③采矿边坡 平均为４２。左右，陡峭的边坡使原呈平衡状态裂隙 渐张开，滑坡体易于剪出向下滑动。但经过实施全 削坡治理工程，取得良好效果，安全生产得到了保 障。 经勘察报告分析，易形成弱面的区域在３ ～ｌ 勘探线一９Ｏ一一１３５ ｍ，主要节理面有两条。本次设 计南帮境界已经基本超过易发生滑坡的两条节理 面，因此该节理面对本次设计的最终境界没有大的 安全隐患，但局部易形成小的台阶坍塌。 根据２００６年中钢集团马鞍山矿山研究院完成 的报告《南帮一９０一一１３５ ｍ边坡滑坡治理技术研 究》描述，发生破坏的节理面南部是稳定的闪长玢 岩夹磁铁矿层，南帮边坡角小于４２。时是稳定的。 ６２ 本次设计东帮、南帮最终边坡角维持原设计不变，只 是扩帮范围所在的一１５～一１６５ ＨＩ水平局部边坡角 变陡，由目前的３６。提高到３９．５。，不影响南帮边坡 的安全。 考虑到采场闭坑后将作尾矿坑，残矿回收服务 年限仅为２ ａ，同时由于东帮、南帮靠界比较频繁，所 有靠界边帮都进行预裂爆破在时间上难以实现，局 部不稳定区域，特别是南帮一７５～一１６５ ｍ节理穿 过边坡区域均采用机械破碎或３５１钻机分层浅孔爆 破。同时加强该区域边帮边坡监测，定期检查，并保 障台阶边坡的排水畅通，以保证已形成边坡的稳定 ４采矿论证 根据近几年对南帮边坡开展的工程地质勘查、 稳定性分析的工作成果，露天开采设计境界的圈定 不以常规的境界剥采比小于经济合理剥采比为原 则，而以尽可能满足开采台阶边坡安全为首要原则， 同时便于生产组织、尽量发挥采场已有生产设施及 运输通道的作用，合理圈定扩帮境界。通过采用地 质平、剖面图相结合、以平面图为主的方法，圈定 ｒ 露天采场开采境界，其采矿技术参数见表２。 表２采矿技术参数表 台阶 台阶 安全 最终 道路缓和坡段回头曲线道路 高度坡面角平台宽度边坡角纵坡 长度 半径 宽度 ／ｍ ／（。） ／ｍ ／（。） ／％ ／ｍ ／ｍ ／ｍ １５ ６５ ９．７ ３４ １０ ２０．６０ ≥ｌ５ １５ 根据确定的采矿技术参数和采场现状，从东南 帮一１５ ｍ水平开始调整境界，对象为东帮、南帮境 界外矿体，用水平断面法计算，可回收东帮、南帮矿 石量２３ｌ万ｔ（边界品位按１８％圈定），坑底一１３５～ 一１６５ ｍ两台阶１５％一１８％品位矿石量５８万ｔ，共 回收矿石２８９万ｔ。此外，东帮、南帮扩帮过程中还 可以回收１５％～１８％品位矿石６６万ｔ（按岩石量的 １０％预计）。 采用从一１５ ｍ水平开始分阶段逐层自上而下 的分层采剥工艺。采场推进方向大体上由东向南过 渡。其中东帮一１５ ｍ水平仍保留矿、岩转运场，东 帮一７５ ｍ水平以上各台阶扩帮作业就近利用东帮 一３０ ｍ转运线。由于推进方向单一，剥离进度可能 有所缓慢，因此采场整体生产计划需结合西北帮 一１６５～一１５０ ｍ和…１５０ １３５ １ＴＩ两个水平协调 推进，从而使采场整体生产规模形成连续性。 运输方式采用汽车一铁路联合运输，即采场内 采用汽车运输，利用转载台，矿石由铁路运往选矿 厂，岩石运往凹山排土场。由于境（下转第９３页） 盛真可：煤矿开采及深井锚杆支护技术分析 ２０１１年１１月第１１期 外层顶部锚杆；③Ｕ型钢拱形支架；④帮部锚杆；⑤ 表１断面优化选择 喷浆；⑥浅孔注浆；⑦深孔注浆；⑧全断面锚索；⑨锁 腿锚索梁；⑩卧底＋底板注浆锚索。 ２．２巷道断面形状的分析与选择 我国矿井巷道断面形状主要有折线形和曲线形 两大类。曲线形巷道断面能够对巷道断面四周的拉 系数Ａ＜１时，围岩变形以顶板下沉为主… 长 向，、 应力起到优化作用，使巷道断面周边的拉应力降低， 甚至出现压应力，巷道的稳定性好。高应力条件下， 围岩应力高，侧压较大，两帮变形较严 一 重，底鼓不明显 不同断面形状巷道的塑性区分布基本一致，与等效 开拓 围岩应力高，侧压较大，围岩松软，断面 吐瞎形 开挖的圆形椭圆形巷道接近 。围岩塑性区分布与 收缩较严重，特别是底鼓和两帮移近 司 肜 围岩应力高，围岩松软，断面收缩严重， 『｝；ｆＩ 巷道断面的等效开挖半径紧密相关。无效加固区为 表现为四周来压，压力较均匀 等效开挖的巷道断面与实际巷道断面的“差集”。 围岩应力高，侧压系数较大，围岩松软， 椭圆形 断面形状不同，低效加固区就不同，但塑性区分布是 移近量大，底鼓和两帮变形十分强烈 （长轴在 方向） 相近的：①垂直应力和水平应力相等时，等效开挖断 善，施工工艺不当，因此锚杆支护及分步施工技术可 面为圆形；②垂直应力大于水平应力时，等效开挖断 对软岩巷道支护起到指导作用。 面为椭圆形，椭圆的长轴在垂直方向上；③垂直应力 参考文献 小于水平应力时，等效开挖断面仍为椭圆形，但椭圆 ［１］ 蔡美峰．中国金属矿山当前面临的主要问题及对策［Ｊ］．矿业 长轴在水平方向上。 工程，２００３，１（１）：４０４３． 合理的断面形状要考虑应力分布特点、巷道用 ［２］何满朝，景海河，孙晓明．软岩工程力学［Ｍ］．北京：科学出版 途、服务年限、围岩自身稳定性等。支护方案与参数 社，２００２，１９－６８． 设计则应进一步考虑等效开挖后的圆形巷道或椭圆 ［３］ 谢和平．矿山岩体力学及工程的研究进展与展望［Ｊ］．中国工 形断面。表１为不同巷道及其围岩性质下对巷道断 程科学，２００３，５（３）：３１－３８． ［４］ 董方庭．困岩松动圈支护理论［Ｃ］．第三届国际采矿科学技术 面的选择。 讨论会文集，１９９１，１２７． ３ 结论 ［５］鹿守敏，宋宏伟．巷道支护松动圈围岩分类方法［Ｊ］．光爆锚喷 在前人研究成果的基础上，通过对我国目前煤 通讯，１９９１，８（３）：２１－２５． 矿开采面临问题的深人研究和分析，提出了煤矿井 ［６］ 魏明俐．深部软岩巷道围岩稳定性分析与控制技术研究［Ｄ］． 工开采地下空间长时间稳定的软岩支护技术，但目 山东，山东科技大学，２０１０． ［７］何满潮，景海河，孙晓明．软岩工程地质力学研究进展［Ｊ］．工 前深部软岩巷道围岩支护控制理论和技术还很不完 程地质学报，２０００，８（１）：４５－６２． （收稿日期２０１１－０８－２５） （上接第６２页）界的调整，南帮通往一３０ ＩＴＩ转载台 ２８９万ｔ，预计还可以回收１６％品位矿石６６万ｔ。通 道路被破坏，北面一３０ ｉｎ平台以上边坡出现塌方， 过对凹山采场的生产规模优化，有效的延长了凹山 因此对采场北帮一３０ ｍ以上进行应急处置，开通采 采场至少２ ａ的服务年限；解决了南山矿业公司凹 场～３０ ｉｎ北帮运输道路，修建一３０ ｍ新转运平台。 山采场的员工分流问题；对东南帮残矿回收开采，扩 新转运场形成，东南部的矿岩通过运输汽车从生产 大了采坑的容积，为凹山采场作为尾砂库增加了近 点运输到转运场，然后通过电机车送往选厂和排土 ３５７。５万ｍ 的库容，回采方案合理、可行。 场。 参考文献 经过对凹山采场东南部境外矿体的空间状态、 境外矿体的赋存情况以及采矿论证分析表明，凹山 ［１］《采矿手册》编辑委员会．采矿手册［Ｍ］．北京： 台金工业出版 采场东南帮残矿可以回收开采利用。凹山采场空间 社．２００６． ［２］ 马钢集团设计研究院有限责任公司．马钢（集团）控股有限公 规模得到进一步优化，采场生产台阶得到增加，生产 司南山矿业公司凹山采场残矿回收开采方案［Ｒ］．马鞍山：马 矿量得到提高，采场生产调度指挥更加多样化。 钢集团设计研究院有限责任公司，２０１１． ５结论 （收稿日期２０１１．１０－０８） 凹山采场东南帮残矿可回收品位２４．５％矿石 ９３