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中金岭南凡口铅锌矿“网络化矿石溜井料位自动检测系统”通过验收
日期: 10:31:00&
来源:中金岭南
&&& 近期，中金岭南凡口铅锌矿“网络化矿石溜井料位自动检测系统” 科研项目通过验收。&&& “网络化矿石溜井料位自动检测系统”实施地点在井下-160米中段5#溜井。自去年与长沙矿山研究院有限责任公司达成技术开发合作意向以来，在三个月内,经过先后五次对不同类型的测距传感器进行为期一次一周的现场实地检测，最终确定了测距激光传感器型号，通过后期的技术研发、硬件制作、软件编制、室内模拟等系列工作，经过反复试验、检测、试运行，目前该项研发技术已趋于成熟，检测系统和软件反馈准确、精确程度达到预期目标值。&&& 该项目的成功研发，使矿石溜井的高度、重量检测实现了由人工操作向智能化控制的转变。过去数十年不变的现场操作，到现在只需在采矿车间调度室的电脑监控系统中打开相关软件，就能够查看每日三班该溜井的矿石高度和重量，省去了人力跑现场检测的工序，操作也更为安全便捷。据悉，该项科研成果作为建设数字化矿山的有力支撑，将被进一步推广应用。37??????-??????
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采矿方法研究 (露天及优化)
报告新疆西部黄金哈密金矿有色责任公司 阿 拉 塔 格 铁 矿 残留矿柱采矿方法研究新疆有色金属研究所 中 哈 南 密 大 金 学 矿2011 年 10 月新疆有色金属研究所 所 副 所 长：唐向阳 长：马育新项目负责人：唐向阳新 疆 哈 密 金 矿 矿 副 矿 长：齐新营 长：赵渊新生计部主任：余兆斌 项目负责人：赵渊新主 要 研 究 人 员 新疆有色金属研究所唐向阳 李振振 韩福林中 南 大 学阳 雨 平 谢 火 明新 疆 哈 密 金 矿齐新营 赵渊新 王洪山 冶建新 蔡余兆 余兆斌 张德福 郭志斌 栾维迪 石红兵 孙挺彬 杜雁飞 阿山江报告审核目 1录2 3456开采技术条件 ................................................... 1 1.1 概述 ................................................... 1 1.2 矿区及矿床地质 ......................................... 2 1.2.1 矿区地质 ..................................... 2 1.2.2 矿床地质 ..................................... 5 1.3 矿区水文地质 ........................................... 9 1.3.1 自然地理 ..................................... 9 1.3.2 矿区水文地质条件概述 .......................... 9 1.3.3 矿坑充水因素和涌水量 .......................... 9 1.4 开采技术条件及资源储量 ................................ 10 1.4.1 开采技术条件 ................................ 10 1.4.2 保有资源储量 ................................ 11 1.5 矿床开采技术条件评述 .................................. 14 1.5.1 地质构造 .................................... 14 1.5.2 矿岩稳固性 .................................. 15 1.5.3 矿体赋存形态 ................................ 15 工程现状 ...................................................... 16 国内外回采地下矿柱和残矿的现状 ................................ 21 3.1 国外研究现状 .......................................... 21 3.2 国内的研究现状 ........................................ 21 3.3 结论 ................................................. 22 采矿方法选择 .................................................. 24 4.1 采矿方法选择的原则 .................................... 24 4.2 初选采矿方法 .......................................... 24 4.2.1 分段中深孔阶段崩落采矿法 ..................... 26 4.2.2 露天和地下联合开采 ........................... 28 4.2.3 充填采矿法 ................................... 37 4.3 结论 ........................................... 38 露天开采工艺 ................................................... 39 5.1 采用的数据 ..................................... 39 5.2 露天主要参数 ................................... 39 5.3 开拓运输系统 ................................... 40 5.4 废石排土场 ..................................... 40 5.5 露天采剥工艺 ................................... 42 5.5.1 采剥方法 ..................................... 42 5.5.2 穿孔工作 ..................................... 43 5.5.3 爆破工作 ..................................... 48 5.5.4 露天转地下采空区的处理 ....................... 63 5.5.5 采装工作 ..................................... 64 5.5.6 辅助作业 ..................................... 69 露天开采的安全保障 ............................................ 70I7地下采矿方案 .................................................. 72 7.1 设计原则 .............................................. 72 7.2 地下开采与露天开采的衔接 .............................. 72 7.3 下部中段盘区和矿块的划分 .............................. 73 7.4 下部中段平面布置方式 .................................. 75 7.5 分段凿岩阶段空场采矿法回采矿房 ........................ 76 7.6 无底柱分段崩落法回采矿柱 .............................. 78 8 地下开拓方案.................................................... 80 8.1 设计范围 .............................................. 80 8.2 设计内容 .............................................. 80 8.3 设计方案 .............................................. 80 8.4 溜矿井设计 ............................................ 85 8.5 开拓平巷设计 .......................................... 86 8.6 通风系统 .............................................. 89 8.7 运输系统 .............................................. 89 9 露天和地下开采的衔接问题 ........................................ 91 10 矿山设备及各分层工程量表 ....................................... 92 10.1 开采设计主要设备 ..................................... 92 10.2 各分层工程量 ......................................... 93 11 问题和建议 .................................................... 94 参考资料： ................................................ 95 1、 《采矿设计手册-矿床开采卷》 （四卷） 第一篇 露天开采 P(21-30)、 P（75-77） 、P（317-332） 、P（336-356） 、P（417-419） ......... 95 2、 《采矿设计手册》 （十四篇） 第九篇 露天开采 P （ 703-716 ） 、P （739-772） 、P（804-833） 、P(906-911)、P（786-803）......... 95 3、 《金属矿山》 2002 年 第 7 期 P（53-54）................... 95 4、 《金属矿山》 2008 年 第 7 期 P（12-14）................... 95 5、 《黄金》 2003 年 6 月 第六期 P（24-26）................... 95 6、 《岩石力学与工程学报 》2004 年 2 月 第 4 期 P（572-577） ... 95 7、 《工程爆破》2004 年 6 月 第 2 期 P（54-58） ............... 95 8、 《水泥工程》2006 年 第 1 期 P（39-40）.................... 95 9、 《中国矿山工程》2007 年 4 月 第 2 期 P（4-5） .............. 95 10、 《地下空间与工程学报》2009 年 8 月 第 4 期 P（808-813） ... 95 附图： .................................................... 95II哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究1开采技术条件1.1 概述阿拉塔格铁矿区位于哈密市西南 200km 处的戈壁荒滩，距雅满苏 铁矿 124km，有简易公路相通。由哈－若公路 100 余公里到土屋铜矿 再下简易砂石路 80 余 km 可到矿山。行政区划归新疆哈密市管辖。本 矿是哈密金矿下属的一个经济实体。详见图 1。 表1点号 1 2 3 4 X
4596854矿区范围拐点坐标直角坐标 Y 16
东经 92°45′41.14″ 92°46′34.27″ 92°46′34.34″ 92°45′41.22″ 地理坐标 北纬 41°30′42.91″ 41°30′43.01″ 41°30′23.57″ 41°30′23.46″错误！未找到引用源。矿区及地理位置及交通图1哈密金矿-阿拉塔格铁矿 自然地理概况采矿方法研究1）气候条件 本区属内陆干旱气候区，多风少雨，昼夜温差大，极度干旱的气 候导致了强烈的蒸发作用，蒸发量远大于降水量。区内无地表水体及 地表水流，偶尔的暴雨可产生短暂性地表泾流，但很快便消失。1.2 矿区及矿床地质1.2.1 矿区地质 阿拉塔格铁矿矿区位于中天山地背斜隆起带东端，盐湖背斜的北 翼，出露地层为元古界卡瓦布拉克第一亚组（ ） 地层 为一套浅到中等变质程度的片岩和大理岩组成的区域变质岩，后 期热液变质明显。总厚 1550 米。根据岩性特征可分为六个岩性段。 一、白云质大理岩段（ ） ：分布于矿区以南。主要岩性下部 为灰白色块状大理岩与二云石英片岩互层。 二、二云石英片岩段 为上、中、下三部分。 三、薄层状大理岩段（ 白色大理岩。 ：分布于矿区南缘，其岩性可分 ） ：分布于矿区南部，主要岩性为灰 ） ：四、二云石英片岩、绢云石英片岩与白云石英片岩段 分布于矿区西部和中部。五、块状大理岩段（ ） ：分布于矿区西部偏北，主要为灰 白色灰绿色块状，条纹条带状大理岩。 六、斜长片岩、混合岩段（ ） ：分布于矿区中部北缘，上 部为条带状混合岩，细粒结构，条带构造，主要成分为石英、长石及 少量黑云母（有时呈花岗结构，可能是正变质岩石） 。 （2）构造 矿区构造比较简单，地层走向近东西，向北陡倾（60-90）度的单 斜构造。深部往往变化在（65-75）度。南部及东南部因受花岗岩侵 入影响发生到转， 在矿区中部偏北地层走向向北西偏转形成一个向西2哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究撒开， 向东熟练的似帚状构造。 由于岩体破坏， 东部帚柄出露不全 （如 下图） 。一、断裂：区内断 层不甚发育，以南北向 为主，东北向次之。都 为逆断层且形成于成 矿之后。现分述如下： ：位于矿区西部边 缘，走向近南北，倾向 西，倾角（45-65）度， 逆断层形成于成矿之 后。 ：断层处于矿区 中部偏西 3-5 勘探线之 间。走向从北往南由北东向转为南北向再转为北东向，倾向北西，倾 角（50-60）度，往深部变陡为（70-80）度，为成矿后的逆断层。断 层长约 200 米，横切全部含矿带。 主要依据 K4 槽中（949 地质点）见断层面及数十公分的破碎带， 另断层两侧地层错开。 由于该断层的影响，致使西盘上升被剥蚀矿体出露地表，东盘下 降为隐伏矿体。 在矿区东部有一条北东， 南西走向的片状钠长斑岩脉， 贯穿全区，有近东西向的数条小断层平行错开。该脉岩为早期断裂的 充填物。 二、层间破碎：矿区层间破碎带较为发育，大都与地层走向相近， 分布于刚性岩石中及刚性与柔性岩石分界面上。 层间破碎带，应为较早期南北向压力形成，为后期的矽卡岩化和 成矿提供了有利部位。因而控制了矿体的形态和产状。矿体的顶部及 底常有碎裂现象及绿泥石岩，说明矿体形成后，这种压力作用仍在继 续。 三、节理： 由于长期应力作用，矿区内节理也比较发育。主要有三组，一组 为北东向；一组为北西向；一组近东西向。其中前两组最为发育。这 些节理多被各种岩脉所充填。3哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究总之本矿区构造形态， 显示了应力作用的长期性和复杂性。 其中， 南北向压力为主，造成了层间破碎带和北东向、北西向的节理而为后 期矿液通道和赋存的条件。 后期的应力作用形成了一系列近南北向逆 断裂而破坏了矿体。 （3）岩浆岩 区内侵入岩发育，按时间属华力西早、中两期。按岩性可分为中 性和酸性。其中尤以华力西中期酸性岩浆活动最为强烈。主要分布在 矿区北部和东部，脉岩也较发育。 其岩性主要为细晶闪长岩、闪长岩脉以及花岗斑岩脉、花岗伟晶 岩脉、细晶花岗岩脉、长英脉、石英脉等等，总之岩性十分复杂。 （4）围岩蚀变 由于花岗岩的侵入而产生了角岩化和矽卡岩化。 一、角岩为灰白色、浅灰绿色块状或条带状构造。矿物成分主要 为透辉石、绿帘石次为石榴石、石英、长石及少量方解石黄铁矿等。 主要分布在北部大理岩的两侧及矿区的东西两边，将矽卡岩包围其 中，其它地区零星分布。 二、矽卡岩：为灰绿色、暗绿色石榴石多时则成淡红色，细粒块 状有时为条带状。主要成分为石榴石、透辉石次为绿帘石、透闪石以 及少量的绿泥石、蛇纹石、石英、方解石和金属矿物如磁铁矿、赤铁 矿、褐铁矿、黄铁矿等。矽卡岩产于北部大理岩（ ）的层间破 碎带中呈扁豆状分布。它是铁矿的直接围岩，与铁矿有密切关系，若 以铁矿体两侧，矽卡岩矿物分布还有如下特点：近矿时主要是钙铁榴 石，钙铁辉石随后出现绿帘石、钙铝榴石、透辉石、矽卡岩化大理岩。 磁铁矿交代矽卡岩也较明显。 （如下图） 总体来看蚀变带有如下 特点： 角岩与矽卡岩矿物成分 十分近似，有时不易区别。 区别在于矽卡岩粒度较粗 含金属矿物， 铁镁矿物含量 较高， 色深等特点与角岩相 别。 矽卡岩化具有明显的选 择性， 集中于花岗岩与大理4哈密金矿-阿拉塔格铁矿 岩的接触带。采矿方法研究角岩范围广， 西部延出图外。 矽卡岩范围小， 长 500 米， 宽 （10-100） 米，角岩分布在矽卡岩的两侧，矿体在矽卡岩中呈透镜状。 矽卡岩本身又可分为内带和外带，内带不发育，赋存于花岗岩边 缘带中，伴随磁铁矿体呈脉状产出，无角岩带外圈。外带赋存于角岩 中，与层间破碎带共生。 矿区围岩按成因特点分为两类：一是与火山活动有关的自变质作 用，表现为面型的绿泥石化、碳酸盐化，与金矿化关系不大；二是与 火山期后热液有关的近矿饰变作用，表现为沿 F2 早期张性断裂呈带 状或线型分布的硅化、黄铁娟英石化，空间上与金矿化关系密切。 主要有黄铁绢英岩化、绿泥石化、碳酸盐化及硅化。黄铁绢英岩 化与成矿关系密切，局部地段形成工业矿体。位于石英脉上盘的英安 岩普遍蚀变较强，下盘蚀变轻微。 1.2.2 矿床地质 （1）含矿带 赋存于第五岩性段内，呈近东西向，与地层产状基本一致，长约 500 米，宽（30-100）米的透镜状，倾向北，倾角（65-75）度以 3 线、5 线为中心向东西两端尖灭。 （2）矿体 呈多个平行排列赋存于角闪花岗岩与大理岩接触带的矽卡岩中。 地表出露大小矿体 41 个大者长约 100 米，小者仅 10 米，分布在 槽 之东，F2 断层之西的 200 米范围内，东部由于 F2 断层使东盘下降而 成隐伏状矿体。 矿体呈似层状、透镜状、脉状，产状与围岩（含矿带）基本一致， 倾斜向北，倾角（50-75）度。沿走向矿体向东侧伏，侧伏角（20-25） 度，又因 F2 断层以东为隐伏矿体所以往东埋深加大。 根据产出部位对比， 具有一定规模的矿体有六个， 其特征见下表。 哈密金矿阿拉塔格铁矿矿体特征及储量一览表规 模（m） 矿体号 产出位置 长 蚀变带西端北缘 花岗岩与矽卡岩 接触面上 假厚 控制 斜深 倾 倾 向 角 矿石类型 储量 储量级 矿石量(万 Tfe 品位 备注 别 t) （％）Ⅰ-15513北 75°磁铁矿D5.9945.395哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究Ⅰ-2 Ⅱ-1 Ⅱ-23 勘探线 蚀变带西端 K1-K2 之间 3 勘探线50 100 65 35 40 28 400 63 15017 9 780北 60° 北 65°-70° 1 北 60°-65° 北 65°-70° 北 65°-70°磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿D D D D D D D D D6.90 12.14 7.62 1.88 2.68 6.55 355.74 18.54 14.8548.92 37.52 38.09 47.91 47.91 43.91 41.34 41.67 37.5810Ⅱ-3 3 勘探线到 K4 间 Ⅱ-4 3 勘探线到 K4 间 Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 蚀变带西部 K3 槽 Ⅳ号矿体北侧 蚀变带中部 K2-11 线之间 蚀变带西中部 K3 槽Ⅳ号矿体南侧 蚀变带中段 3-7 线间7 16 7 51 4 1 80 1 80北 60° 北 50°-70° 北 60° 北 60°-70°（3）矿石 矿石为磁铁矿石。矿石成分：金属矿物主要为磁铁矿，含少量假 象赤铁矿及微量磁黄铁矿、赤铁矿、针铁矿、白铁矿、黄铁矿、黄铜 矿及闪锌矿等。脉石矿物有：方解石、石榴石、透辉石、绿帘石、绿 泥石、角闪石等。 磁铁矿以半自形晶为主，自形、它形晶次之，呈微粒集合体。沿 磁铁矿八面体解理有假象赤铁矿交代。赤、针、水针铁矿等呈微粒状 常共生-起呈不规则分布在磁铁矿晶粒边缘或之间的脉石中。 脉石矿物呈粒状、片状分布在磁铁矿之间，部分呈脉状分布。 矿石的结构构造：矿石为铁黑色、铁褐黑色，微粒结构、块状构 造，侵染状和稠密侵染状构造部分为条带状构造。 块状构造及稠密侵染状构造的矿石，多为富铁矿石。脉石矿物往 往较均匀地分布在磁铁矿晶粒之间， 条带状构造是脉石矿物与磁铁矿 相间构成，反映了原生层理。 （4）矿石性质 通过对矿石化学分析得知： TFe 品位变化很大， 通常 （25-64.50） % 之间，但多数在 40%左右。全区平均（所有参加储量计算的矿体） TFe41.59%.各矿体质量见下图。6哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究上图可见部分组合样与普通样分析结果差值甚大，部分矿体无组 合样， 这是由于新疆局一大队施工工程没有全部付样所致。 Ⅱ-3 矿体 甚小未取样，其品位参考Ⅱ-4 使用。 因矿石贫富相间，矿体又不大，故未单独划分富矿。 TFe 与 SFe 差值较大，一般在（1-3）%，最大差值 4.96%，最小差 值为零，平均差值 1.95%（详见下图） 。 在普通样中有少数样品没有分析 SFe，故治好将 TFe 与 SFe 都不 参与计算。组合样中由于没有地表付样，故只是钻孔样品组合（新疆 一大队的钻孔也未参加组合） 。 ：含量较高，最高达 35.55%，最低 3.99%平均 18.27%，它主 要赋存于硅酸盐中，矿石中几乎没有游离的 ，其含量与全铁成互 为消长的关系。7哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究S：各矿体含量不一，但普遍含量较高，最高 9.59%，最低 0.06%， 平均 0.94%。 P：普遍含量很低，一般均在（0.01-0.05）%，最高为 0.179%， 平均 0.021%。 Ga、Zn 等有害元素含量都很低，不再一一叙述。 根据组合样分析结果（CaO+MgO）/（ + ）比值如下：Ⅰ-2、Ⅳ两矿体属酸性矿石，其余属半自熔性矿石，但都接近酸 性矿石。 （5）矿床成因 一、层间破碎：热液与铁质沿此通道上升，也控制了矿体的形态， 产状和规模。 二， 铁质来源于华力西期的角闪花岗岩， 它侵入后与大理岩接触， 通过交代而形成了矽卡岩。 花岗岩和大理岩的存在满足了形成矽卡岩 的基本条件。 三、磁铁矿明显地交代矽卡岩矿物，说明磁铁矿的形成晚于矽卡 岩。8哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究综上所述，阿拉塔格是一个接触交代矽卡岩铁矿。1.3 矿区水文地质1.3.1 自然地理 矿区地势平坦， 山势浑圆， 属低山丘陵地形。 标高在 1010 米左右， 相对高差＜40 米。 其上分布着元古界地层， 低凹处覆有厚度不大的第 四系松散堆积物， 岩石的裂隙和孔隙为地下水的储存创造了一定的条 件。但由于地下水补给来源贫乏，因此地下水量不丰富。加之地下泾 流条件极差，往往形成矿化度较高的高浓度地下水。 本区属内陆干旱气候区，多风而少雨，昼夜温差较大。极度干旱 的气候导致了强烈的蒸发作用，致使蒸发量远大于降水量。区内无地 表水体及地表水流，仅极少次的暴雨可产生短暂性地表散流，但很快 便消失。 本区的气候、 地形、 岩性及构造影响并决定地下水的形成和运移。 1.3.2 矿区水文地质条件概述 矿区构造系属盐湖背斜北翼，沿东西、北东、北北西向有断层分 布。 矿区地层岩性单一，主要为元古界卡瓦布拉克组片岩、大理岩。 岩石结构致密， 裂隙发育较好， 按其成因可分为风化构造与成岩裂隙， 其中以风化裂隙最为发育，透水性较好，但裂隙发育程度随深度增加 而减少。 裂隙中充填有淋滤的氧化铁薄膜、 碳酸盐薄膜及硫酸盐薄膜。 从现有资料分析认为：地下水位以上风化带为透水而不含水带。地下 水位埋深在 35 米以下，水位标高 980 米左右。因此不同岩性之岩层 含水性强度弱反映极不明显，难以确切划分隔水层。 1.3.3 矿坑充水因素和涌水量 矿区地下水补给来源贫乏，泾流条件极差，地下水长期处于停滞 状态，微量地下水极度饱和形成高矿化水，均为矿化度较高的氯硫酸 钠型水。 本区气候对矿床充水的意义是很大的，长期干旱少雨致使蒸发量 远大于降水量，但也偶尔出现短暂暴雨，形成暂时性的地标水流，是 洼地带积水。因此，必须对暂时性地表水流引起注意，否则会造成在9哈密金矿-阿拉塔格铁矿 开始时流入矿井成为矿床的主要充水因素。采矿方法研究综上所述，该区由于蒸发强烈降水微弱，地下泾流条件差，从而 决定了地下水的多年性补给形成方式，以及迟缓的运动条件。虽然岩 层裂隙较为发育，但也不能促成地下水的富集，所以矿区以静储量为 主的简单水文地质类型。目前井下涌水量每日约 250 方。1.4 开采技术条件及资源储量1.4.1 开采技术条件 本采矿方法研究只针对 924 以上中段（含 924 中段）的回采后留 下的矿柱和残矿进行回采，主要涉及对象为阿拉塔格铁矿区Ⅳ号矿 体，地表走向长度约 400m。 矿体产状急倾，倾角 50°～75°，埋藏深约 210m，矿体厚度中厚 到厚大，最厚处可达百米。上下盘围岩稳定性较好，除个别地段外， 基本不要支护。矿山现采用竖井开拓，罐笼提升， 974 中段采用人工 装矿人力车运输， 924 中段采用人工装矿有轨矿车运输。 采矿方法为： 平底漏斗底部结构，浅孔留矿法开采，矿房宽 10-15 米，间柱宽 8-10 米，顶柱厚 10-15 米，个别可达 20 米。 矿区属低山丘陵，海拔在 m，相对高差小于 40m，矿区 范围内高差不到 10m。区内矿体多分布在西部，编号的矿体有 7 个， 未编号的矿体有 30 余个，Ⅳ号矿体是本矿区主要矿体，占矿区总储 量的 82％，矿体最长 400m，地表厚度 16m，控制斜深 180m，矿体呈 扁豆状，直接产在含铁矽卡岩中，少量产于柘榴石透辉石矽卡岩中。 矿石以致密块状构造为主，矿体平均品位 41.34%。详见下表。 哈密金矿阿拉塔格铁矿矿体特征及储量一览表矿 体 产出位置 号 蚀变带中 Ⅳ 部 K2-11 线之间 规 模（m） 控制 长 假厚 斜深 400 16 180 倾 倾 储量 向 矿石 储量级 矿石量 Tfe 品位 角 类型 备注 别 (万 t) （％） 磁铁 矿 D 355.74 41.34北 50° -70°矿石以磁铁矿为主，属典型的接触交代矽卡岩型磁铁矿床。整个 阿拉塔格铁矿为一半裸露，一半隐伏的小型磁性富铁矿床。 阿拉塔格铁矿处于塔里木板块星星峡古生代岛弧中部，背斜的北 翼，矿区出露地层元古界卡瓦布拉克群的一套碳酸盐建造，岩性有含10哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究铁矽卡岩，大面积出露，铁矿产于该岩中，是铁矿的直接围岩，围岩 稳固性好。 区内断层不甚发育，以南北向为主，东西向次之。都为逆断层且 形成于成矿之后。F1：位于矿区西部边缘，走向近南北，倾向西，倾 角 45～65°。F2：断层处于矿区中部偏西 3～5 勘探线之间，走向从 北往南由北东向转为南北向再转为北东向， 倾向北西， 倾角 50～60°， 往深部变陡为 70～80°。断层长约 200m，横切全部含矿带。矿石体 重、岩石体重、矿岩普氏系数系数、矿岩松散系数如下： 矿石体重：4.0t／m?； 岩石体重：2.7t/m?； 矿岩的普氏系数：8～12； 矿、岩的松散系数：1.6。 1.4.2 保有资源储量 根据矿山提供的 2010 年度储量核实报告，截止 2010 年末该保有 地质储量见下表。经统计，920 水平以上保有矿量 149 万吨，平均品 位约 40%。 2010 年末各矿体的地质保有储量矿体 编号 Ⅰ 块段编号 Ⅰ-1-1 Ⅱ-1-1 Ⅱ-1-2 Ⅱ ⅡC2-1 ⅡC2-2 Ⅱ-3-2 Ⅲ Ⅲ-1 Ⅳ-1 Ⅳ-3 Ⅳ-4 Ⅳ Ⅳ-5 Ⅳ-6 Ⅳ-7 Ⅳ-8 Ⅳ-11 Ⅶ Ⅶ-2 储量类型 122b 122b 333 333 333 333 122b 122b 122b 122b 122b 122b 333 333 333 333 保有块段编 号 Ⅰ-1-1-B Ⅱ-1-1-B Ⅱ-1-2 ⅡC2-1 ⅡC2-2 Ⅱ-3-2 Ⅲ-1-B Ⅳ-1-B Ⅳ-3 Ⅳ-4-B Ⅳ-5-B Ⅳ-6 Ⅳ-7 Ⅳ-8 Ⅳ-11 Ⅶ-2 体 积 (m3)
1575 体重(t/m3)矿 量 （万吨） 1.34 14.29 4.87 14.37 6.68 4 0.39 6.79 57.7 24.26 13.46 122.46 23.62 31.42 47.29 0.634 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4平均品 位 (%)Tfe 43 35.3 40.2 41.2 50.1 44.1 39.2 39.4 41.2 39.5 38.7 37.1 38.9 41.3 41.6 41920 以 上保有 (万吨) 1.34 14.29 4.87 14.37 6.68 4 0.39102.20.6311哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究小 合计 计122b 333 122b+333240.69 132.88 373.5738.5 41.4 39.1 148.82011 年 7 月，为切实掌握矿山实际保有矿量情况，研究人员与矿 山人员一道在井下采用简易激光测量仪对各采场进行了实测， 再结合 现场技术人员的历年开采情况的介绍，经计算估计截止到 2011 年 7 月份 924 以上中段的地质保有储量合计约为 151 万吨，详见下表： 924 中段矿量汇总（单位：t）采场编号 1、2、3、4 采场 5 采场 6+7 采场 8 采场 9 采场 10 采场 11 采场 12 采场 13 采场 14、15、16、17 采场 18 采场 小计 剩余矿量 采出矿量
097 34.6 69.6
30939 未采矿量 间柱矿量 16866.5 巷道顶板 采场顶板 .4
0 44.7 18.1 960.9 存窿矿量 6.6 1 1.3 1 34.4 23.1974 中段矿量汇总（单位：t）采场编号 采出矿量 露天矿量 间柱矿 量 8.1 8.1 65.6 0 720
马脊 梁 巷道顶 板 采场顶 板 5.1 44.8 07.1 .9 89.9 .3 存窿矿 量
0 .6 .8 599.4
未采矿 量 采空 区 最高 点 20.8 27.8 12.8 24.6 23.8 23 20 8 8 20 14.8 最低 点 10.7 8.9 7.2 15 7.1 22 10 8 8 20 81 号采场 2 号采场 3 号采场 4 号采场 5 号采场 6 号采场 7 号采场 8 号采场 9 号采场 10 号采场 11 号采场.4 00 21.3 8.7 64 21724.512哈密金矿-阿拉塔格铁矿12+15 采 场 13+14 采 场 16 号采场 17 号采场 18 号采场 19 号采场 20 号采场 21 号采场 22 号采场 小计 剩余矿量采矿方法研究 89.2 93 5 7.6
24.8 6.5 50 0 8
19584593.8 87.5 92.7 311.7 58.4 38546952.8 9.1 5.1 779.2 2.9 49428 23.7 17 13.5 12 17 9 23.1 813 9.9 11 5.1 12 17 9 7.1 8矿山生产技术部门也对保有矿量进行了估算，矿量保有情况详见 下表：974-924 中段水平矿柱矿量统计表中段 974 采场编号 01# 02# 04# 05# 06# 07# 08# 增三 01# 西沿 03# 西沿 02# 01# 02# 03# 04# 06# CI06 CT04 底柱矿量（吨） 顶柱矿量（吨） 间柱矿量（吨） 合计（吨） 650 50 500 200
480 00 400 000 460 000 200 000 500 00 220 0 240 0 400 0 240 0 900 0
350 070 500 0
57 万吨 00 64800924合计中井、主井一中段保安矿柱 中井副段保安矿柱 西风井副段保安矿柱 总合计阿拉塔格铁矿自开采以来前期由于是民采阶段乃至哈密金矿接 收矿山的开采初期没有完整的生产统计数据， 现保有矿量都是建立在13哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究一种大致的估算状况，导致上述数据存在较大的的误差。而本研究一 项最为重要的工作就是进行经济可行性的论证， 因此必须由业主单位 提供一个确切的矿量保有数，为此，矿山生产技术部门二次提供的矿 量保有数据为：974 水平、920 水平估算残留矿量合计 57 万吨；地表 估算低品位矿石 18 万吨。两项合计哈密阿拉塔格铁矿 920 水平以上 估算残留矿量合计 75 万吨。 虽然生技部门提供的数据相对保守，而且矿床西部地质勘探工作 也未完全探明矿体，但作为研究单位我们尊业主单位的意见，并以此 数据研究中进行技术经济论证的基础。1.5 矿床开采技术条件评述经过二次圈定、采矿工程揭露情况和现场踏勘调查分析研究，阿 拉塔格铁矿属于接触交代矽卡岩型铁矿。 矿体开采技术条件有如下显 著特征。 1.5.1 地质构造 矿区构造比较简单，地层走向近东西，向北陡倾（60-90）度的单 斜构造。深部往往变化在（65-75）度。南部及东南部因受花岗岩侵 入影响发生到转， 在矿区中部偏北地层走向向北西偏转形成一个向西 撒开，向东属于似帚状构造。由于岩体破坏，东部帚柄出露不全。 一、断裂：区内断层不甚发育，以南北向为主，东北向次之。都 为逆断层且形成于成矿之后。现分述如下： F1:位于矿区西部边缘，走向近南北，倾向西，倾角（45-65）度， 逆断层形成于成矿之后。 :断层处于矿区中部偏西 3-5 勘探线之间。 走向从北往南由北东 向转为南北向再转为北东向，倾向北西，倾角（50-60）度，往深部 变陡为（70-80）度，为成矿后的逆断层。断层长约 200 米，横切全 部含矿带。 由于该断层的影响，致使西盘上升被剥蚀矿体出露地表，东盘下 降为隐伏矿体。 在矿区东部有一条北东， 南西走向的片状钠长斑岩脉， 贯穿全区，有近东西向的数条小断层平行错开。该脉岩为早期断裂的 充填物。 二、层间破碎：矿区层间破碎带较为发育，大都与地层走向相近， 分布于刚性岩石中及刚性与柔性岩石分界面上。 层间破碎带，应为较早期南北向压力形成，为后期的矽卡岩化和14哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究成矿提供了有利部位。因而控制了矿体的形态和产状。矿体的顶部及 底常有碎裂现象及绿泥石岩，说明矿体形成后，这种压力作用仍在继 续。 1.5.2 矿岩稳固性 经过露天和井下开采的工程揭露以及现场考察，阿拉塔格铁矿矿 体和围岩的稳固性情况基本查清。 矿区地层岩性较单一，岩性有含铁矽卡岩，大面积出露，铁矿产 于该岩中，是铁矿的直接围岩，岩石除断层破碎带外，稳固性好，矿 岩硬度系数 f=8～12。地表老采坑采深十余米，其上下盘围岩未见明 显崩塌，岩壁完整，露天坑底未见明显的崩落之矿岩。 区内断层不甚发育，以南北向为主，东西向次之。都为逆断层且 形成于成矿之后。矿体倾角陡，矿体完整性好，内受断层破坏，矿石 稳固性较好，已采空区保存完好，未见大面积垮塌。 1.5.3 矿体赋存形态 1、矿体赋存的基本形态见下表。矿体号 Ⅰ-1 Ⅰ-2 Ⅱ-1 Ⅱ-2 Ⅱ-3 Ⅱ-4 Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 产出位置 蚀变带西端北缘花岗岩 与矽卡岩接触面上 3 勘探线 蚀变带西端 K1-K2 之间 3 勘探线 3 勘探线到 K4 间 3 勘探线到 K4 间 蚀变带西部 K3 槽Ⅳ号 矿体北侧 蚀变带中部 K2-11 线之 间 蚀变带西中部 K3 槽Ⅳ 号矿体南侧 蚀变带中段 3-7 线间 规 长 55 50 100 65 35 40 28 400 63 150 7 16 7 5 14 180 180 模（m） 假厚 13 17 9 7 110 80 控制斜深 倾 向 倾 角 北 75° 北 60° 北 65° -70° 北 60° -65° 北 65° -70° 北 65° -70° 北 60° 北 50° -70° 北 60° 北 60° -70° 矿石类型 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿 磁铁矿15哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究2工程现状 年： 新疆地质局一大队三分队于 1978 年发现， 于 1978 年 8 月至 1980 年 6 月进行了普查、详查，勘探。
年：该矿受掠夺式无序开采，采矿方法不规范、没有 合理地进行支护和空区处理，采富弃贫、采厚丢薄，矿山遭到严重破 坏。 2001 年至今：哈密金矿在继续进行黄金生产的同时，扩大经营范 围，接手了阿拉塔格铁矿开始了小规模生产，并于 2005 年达到 7～8 万 t/a 的采选能力。但由于前期地质资料缺乏，生产技术管理粗放， 基本延续原民采的生产模式，生产过程中也存在不少问题。 近年来，矿山生产管理逐步走向规范，技术管理工作逐步加强， 现有生产规模已达到 20 万吨/年以上， 采用浅孔留矿法进行回采矿石， 截止 2010 年年底，矿山累计采出矿石量 160 余万吨（经现场技术管 理人员提供，存在误差） ，回采率估计在 60%以下。 开拓、运输、提升系统 阿拉塔格铁矿采用地下开采，竖井开拓系统。矿山现正在使用的 竖井有新副井、东风井，老主井、西风井、中井，其中新副井、东风 井为正规设计为深部开采服务的副井和主井， 将来分别承担 880 水平 以下矿体开采的人员材料运输及矿石提升的任务，井底标高均为 800 m。老主井、西风井、中井现阶段仍担负 880 以上中段的矿石及人员 材料的提升任务， 。提升设备新副井为罐笼井，新主井为箕斗井。井 下均采用人工装运矿岩，矿岩运至地表后，采用汽车运输，经干式磁 选后，高品位矿石直接运至工业园区选厂，低品位矿石单独堆放。 （1）井下通风 通风方式：矿井采用副井进风，主井出风的对角式通风系统，抽 出式通风。 局部通风：主要用在独头巷道掘进，需用局扇加强通风，特别是 独头掘进巷道较长时需用局扇串联通风。 （2）井下排水 主要通过在井下布置水仓，通过泵送直接排至地表。 （3）井下辅助设施 在竖井井口、及各中段设有临时维修间和信号硐室、休息间。16哈密金矿-阿拉塔格铁矿 （4）压气设施采矿方法研究螺杆式空压机（LU75-8）两台、L10/8 空压机（10m?/min）两台、 空压机（7m?/min）一台、空压机（6m?/min）一台。 （5） 给排水 厂区原有完整的生产给水管道系统，新建及扩建厂房由原有管道 系统供水。 （6）采矿方法 矿山地下开采以浅孔留矿法为主，浅地表的矿石采用露天开采。 矿块布置和构成参数：924 水平以上矿块布置和结构参数沿用原 民采方式，较为混乱。974 至 924 为 50 米中段高度，924 以下中段均 为 40 的中段高度。浅孔留矿法的出矿漏斗间距为 5 至 8 米。由于生 产管理不规范，空区相联，有的采空区过大，多数采场没有回采至设 计高度， 顶柱厚度 10 至 15 米， 个别更多， 顶柱残留矿量为主要部分。 （7）采准切割：采场联络巷在矿体上、下盘均布置有沿脉运输巷 道，并与阶段运输巷相通。人行通风天井布置在矿房两侧，以拉底巷 道为自由面，在回采爆破的首排孔前一段爆破形成切割空间。主要的 采切工程：出矿横巷，装矿进路，集矿巷，人行天井，采场联络巷。 （8）回采出矿：采准切割工程完成后开始自下而上分层回采。分 层高度 2～3m，回采工作面为沿矿体走向梯段布置。凿岩采用 7655 型凿岩机。崩落矿石依自重进入底部出矿漏斗，通过人工将矿石装入 手推车中，然后运至竖井处。 矿山主要钻机为 YT-27 或
年 9 月新购置一台 0.75m? 的柴油铲运机。 （9）现有采空区情况 调查的采空区主要是 974m 和 924m 中段，其中 974 中段存在 22 个老空区，924 中段存在 18 个老空区，另有露天采坑 8 个，其中 974 中段的老空区数量最多，占总调查空区的 45.8%。 初步预算总调查空区残留矿量为 152.07wt，按中段划分每个中段 的残留金属量如下： +974 中段残留 50.3wt， +924 中段残留 101.75wt，17哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究+924 中段残留储量最大，占总残留量的 66.9%。 通过阿拉塔格铁矿空区调查，对老空区的空间布局及采矿技术参 数有了全面的了解。由于老空区数量繁多、形态各异、无明显的分布 规律，为老空区残采带来了极大的困难。有鉴于此，通过对调查结果 的细致分析，将老空区分为 3 种类型，以便针对不同类型的采空区残 矿制定合理的采矿方法。 下面分别对 3 种类型空区进行分析 （见下图） 。一类空区如上图所示，采空区上覆矿体宽度较小，围岩较稳固， 空区上方有部分矿体由于开采高度较高， 出于安全原因未能将矿体采 出， 或由于上部矿体的品位不高， 故留下了类似上图的矿体未能采出。 经调查，该类型空区有 18 个，占总调查采空区形状的 37.5%，这 类采空区在分布和形态上表现出如下特点： ①、其残留矿体位于老空区上下方和两侧帮，且规模较大； ②、一类空区是留矿法开采后形成的，空区宽度一般为 5 到 20m 左右，空区高度大部分介于 10m 到 30m 之间，残留矿体一般可向上或 向侧延伸 15~30m；18哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究③、空区中间填充有已采下,但因安全原因未能运出的矿石。 二类空区 , 此类空区形成原因在于用留矿法开采完后回采巷道顶 板，采通两相邻采场，而中间留下 5m 左右马脊梁当矿柱,用于保护巷 道，个别地方已经打通，主要为了通风。此类空区共有 22 个，占总 调查采空区形状的 45.8%。其中巷道保持完好，还能进去的巷道有 16 个，已发生垮塌的有 6 个。 其特点为： ①、残矿为留矿法开采后形成，围岩较稳固。 ②、残留矿体位于空区中部和顶部，厚度较大，可以向上延伸 15 到 30m。 ③、残留矿体的上下部分均已采空形成空区，左右有间柱，矿体 上覆盖有上层垮落围岩。 三类空区形成原因在于开矿前期，民采掠夺式开采，不合理的 采矿方法、采富弃贫、采厚丢薄，从而形成一个个露天狭长深沟。本 次共调查了 8 个该类型空区，其特点为： ①、为露天民采开采后形成，典型的采富弃贫类型,空区大小不 一,形状各异。 ②、空区一般较为狭长，长度在 10m 到 40m 不等，但宽度较小， 在 5m 左右，深度大概 10m。 ③、 部分露天空区因为时间久远， 或已经被填平， 已经无法找到， 只能根据矿上老员工提供数据。 现有巷道、进路及出矿漏斗的状况 924 中段的巷道、进路规格为 2.6×2.4（三心拱） 。下盘主要巷 道、进路及出矿漏斗基本可用，上盘的巷道、进路及出矿漏斗局部有 坍塌的现象。矿山在局部进行了支护工作。 974 中段的巷道、进路规格为 2.6×2.4（三心拱） 。974 中段的 巷道、 进路及出矿巷道均出现塌方现象， 由于采场空区存在时间较长，19哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究导致出矿漏斗变形，漏斗在使用方面，存在严重的安全问题，致使大 部分出矿漏斗已不能使用。 （10）选矿概况 由于矿区没有水电，现采用柴油发电方式，成本高昂，故目前矿 区尚未建设选厂，现在主要采用磁滑轮进行粗选抛废，对矿石进行分 级，45%以上高品位矿石通过汽车运至哈密工业园区进行精选成 63% 的铁精矿供外销。20哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究3国内外回采地下矿柱和残矿的现状3.1 国外研究现状国外矿业发达国家一贯重视不可再生矿产资源的综合回收利用， 在地下残矿资源的回收利用方面开展了大量研究工作。 如美国亚利桑 那州 Morenci 铜矿和 Ray 铜矿，是美国最早开发的铜矿山之一，早期 用地下开采方式进行开采，形成了大量采空区，后通过地采转露采， 使年产矿石量达到 436 万 t/a，是全美大型铜矿之一；位于亚利桑州 的 San Manuel 铜矿，根据矿体厚大、破碎、品位低等特点，采用阶 段自然崩落法开采， 同时， 对老崩落区残矿采用溶浸方法回收铜金属； 位于美国密执安州 White Pine 铜矿，采用溶浸法成功回收了早期房 柱采矿法遗留的矿柱及残矿。 前苏联克里沃罗格铁矿所属矿山一次开 采后报损残留铁矿石约 5 亿 t，自上世纪 50 年代以来，进行了不同 程度的残矿开采；英古列茨采选公司，用崩落法成功回收英古列茨河 床下保安矿柱 83.7 万吨。3.2 国内的研究现状国内对残矿开采进行了大量研究，也取得了许多研究成果。我国 有色金属残矿资源一般分为四种类型： (1) 挂壁矿 (2) 边角细脉矿 (3) 存窿矿 (4) 矿柱型和隔 墙型矿 我国多数矿山都存在有残矿回收问题，实践表明残矿回收需针对21哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究残矿具体的赋存状况和开采技术条件，参考国内外同类矿山开采经 验，采用切实可行、安全合理的回采方案。我国在不同残矿类型回采 方面进行了许多成功实践。 湘西金矿用充填法对采场中挂壁残矿进行回收；广西高峰矿业有 限责任公司采用支架进路式存窿残矿回采方案。 由地下转露天开采的矿山在不断的增多，黑色系统有弓长岭铁 矿；有色系统有铜官山露天矿、铜山露天矿、前山露天矿、德兴露天 矿的北山、金川露天矿向端部地下开采区域扩大、铜绿山铜铁矿向深 部原地下开采的范围延伸扩大、 宁化行洛坑钨矿是由地下开采转为露 天开采来回收残矿及矿柱等等， 新疆的富蕴的索尔库都克铜钼矿也于 近期进行了地下改露天的转变。 地下开采的矿山转为露天开采，采矿成本普遍降低（30~50）%， 劳动生产率大幅度提高，而且大大提高了矿山的生产能力。我国解放 以来，从开采的矿山来看，都取得了良好的经济效益。3.3结论对于矿柱及残矿的回采，国内的采矿工作者均做了大量工作，尤 其在矿柱和残矿回采过程中存在的安全问题、回采率、贫化率、损失 率，以及涉及到的经济效益。在地下开采转为露天开采中，必须做好 采空区的处理工作。综上所述，国内外在矿柱和残矿的回采上，主要 采用的方法充填法、露天地下联合开采方法、露天开采方法及崩落法 等，个别矿山在针对自己矿山开采过程中产生空区的实际情况，而对22哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究采矿方法进行了局部的改变， 对矿柱和残矿的回采工作起到了很大的 作用。 对于阿拉塔格铁矿矿柱和残矿的回采，在借鉴国内外矿柱和残矿 的回采方法外，主要考虑的因素其一安全、其次是经济、再者就是效 率。就常理而言，露天开采方案安全性最好、效率也较地下开采大大 提高，只要经过测算经济性优于地下开采方案，一定优先考虑露天开 采方案。因此，铁矿残矿及残留矿柱的回采方案的关键在于经济的论 证。23哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究4采矿方法选择4.1 采矿方法选择的原则本研究根据开采技术条件、矿山开采现状及公司发展的需要，结 合国内外开采同类矿山的实践经验及发展趋势， 以安全、 高效、 经济、 高回采率、工艺技术先进可靠为原则来选择采矿方法。基本原则为： （1）生产安全。必须保证人员在开采过程中能安全生产和工作； 有良好的作业条件和环境。 （2）充分回收资源，减少开采损失。 （3）适应性和灵活性强。矿体和围岩不稳固或极不稳固时，均 能顺利采矿，能适应矿体形态的变化，能承受大的地压。 （4）生产能力大，回采效率高，在尽可能短的时间内回采完毕， 保证矿山过渡时期的稳定生产。 （5）采矿方法尽量利用矿山现有开拓采准工程，采准工程量少， 投产快。 （6）矿石贫化率低，提高出矿品位。 （7）能耗少，成本低，投资省，经济效益好。4.2 初选采矿方法本采矿方法的研究只针对 924 以上中段（含 924 中段）的矿柱和 残矿进行回采，主要涉及阿拉塔格铁矿区Ⅳ号矿体，地表走向长度约 400m。因矿体产状为倾斜，倾角 50°～75°，埋藏深约 210m，矿体24哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究厚度中厚到厚大，上下盘围岩较好，矿山现采用竖井开拓，浅孔留矿 法开采。矿石以致密块状构造为主，矿体平均品位 41.34%。矿石以 磁铁矿为主，属典型的接触交代矽卡岩型磁铁矿床。整个阿拉塔格铁 矿为一半裸露，一半隐伏的小型磁性富铁矿床。岩性有含铁矽卡岩， 大面积出露，铁矿产于该岩中，是铁矿的直接围岩，稳固。区内断层 不甚发育，以南北向为主，东西向次之。都为逆断层且形成于成矿之 后。F1：位于矿区西部边缘，走向近南北，倾向西，倾角 45～65°。 F2：断层处于矿区中部偏西 3～5 勘探线之间，走向从北往南由北东 向转为南北向再转为北东向，倾向北西，倾角 50～60°，往深部变 陡为 70～80°。断层长约 200m，横切全部含矿带。矿石体重、岩石 体重、矿岩普氏系数系数、矿岩松散系数如下： 矿石体重：4.0t／m?； 岩石体重：2.7t/m?； 矿岩的普氏系数：8～12； 矿、岩的松散系数：1.6。 由于 974 中段原为民采中段， 采用平底漏斗底部结构， 人工装矿， 人力车运输，浅孔留矿法回采，由于缺乏相应的开采技术管理，加之 采贫弃富，多家单位各自抢采，导致井下空区混乱，间柱、顶柱大小 不一，有的漏斗及间柱已被破坏，对此中段的矿柱及残矿的回采安全 难以保证，回采率将极低。924 中段系哈密金矿接手后所开拓的新水 平，但由于前期铁矿市场低迷，矿山管理人员缺乏，采准布置及采矿 方法与 974 中段类似，但采用了人工出矿，矿车有轨运输。本中段底25哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究部结构相对规范，但由于一开始缺乏总体的规划与设计，整个中段的 采准切割巷道布置不规范， 上下两个中段的矿房间柱上下不是一一对 应，而且本中段有的底部漏斗结构也已损坏，对今后矿柱回采带来不 便。本中段矿柱如仍采用地下开采方式回采条件好于 974 中段，但回 采的安全性仍是首要考虑因素，回采率也存在着很大的不确定性。 根据矿山开采技术条件，以及矿山工程现状及装备水平，并参考 国内外对矿柱和残矿回采方法的开采现状， 较适合阿拉塔格铁矿矿柱 和残矿回采条件的有：分段中深孔阶段崩落采矿法、露天和地下联合 开采法及充填采矿法。 4.2.1 分段中深孔阶段崩落采矿法 由于残留矿柱极不规则，残矿分布不均，采用中深孔分段凿岩阶 段崩落采矿法来回采矿柱是技术上较为成熟可靠的方法之一。 本方法 是在间柱中布置分段凿岩巷道， 在凿岩巷道一次性完成间柱及顶柱的 中深孔凿岩，一次性阶段侧向崩矿，崩矿以采空区为自由面，崩落矿 石通过原有出矿漏斗进行出矿。 （1）矿块布置与采场结构参数：矿块主要是按现有开采现状为 基础，矿块长为矿柱长度，宽为矿柱宽，阶段高 50m，其中 974 中段 直接至地表，分段高度为 12 米。 （2）凿岩：在分段凿岩巷道中向上钻凿扇形中深孔，孔深约 10--15m， 最大深可达 20 m， 钻孔直径 Φ 65--100mm。 排距为 1.5--3.0m， 孔距 2-3.0m。26哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究（3）采场爆破：以采空区为自由面采用分段微差集中爆破。 （4）出矿：爆下的矿石采用铲运机在出矿进路或出矿漏斗进行 出矿运至中段主溜井，在下中段集中装矿，最后运至竖井，提升至地 表。 （5）分段凿岩中深孔阶段崩落采矿法具有如下优点：①使用中 深孔或潜孔钻机凿岩，深孔穿爆，铲运机出矿，装备水平高，生产效 率高。②新增采准工程量少，节省工程费用。③人员在专门凿岩硐室 下作业，不必进入采空区，作业安全条件好，安全性高。 （6）缺点：凿岩、崩矿及出矿技术管理要求严格，大块产出率 高，矿石损失与贫化率也较大，正常矿山回采的损失率和贫化率一般 在 30%左右，如果用于矿柱回采，则其贫损率还会大幅度增加。 （7）但是依据阿拉塔格铁矿的矿岩稳固性和矿体形态，以及现 有工程的实际情况，使用该采矿方法存在的以下问题：①在凿岩中， 对采空区的实际情况不明了，导致凿岩孔深很难控制，深孔穿孔工作 比较困难。②974 中段的巷道、进路及出矿漏斗破坏较严重，多部分 的已有工程已经不能使用，存在较大的安全隐患。③在崩矿过程中， 由于已有工程塌方比较严重，再加上对采空区尚不明确，可能会导致 在崩矿过程中， 出现采空区 （矿房） 顶板整体性的垮塌。 ④在出矿中， 由于主运输巷道为沿脉布置， 故须重新在脉外布置运输巷道及出矿溜 井。⑤在正常情况崩落法的损失率和贫化率均都在 30%左右，而对矿 柱和残矿的回采，损失率和贫化率将会更高，损失率和贫化率都将超 过 50%。⑥采用崩落法回采矿柱和残矿，将不利于 924 以下中段的矿27哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究石回采。⑦因安全及技术难度的原因导致回采效率低下，这会严重影 响到下部中段的生产衔接，从而又造成新的技术问题。⑧如果采用该 采矿方法失败，将会造成经济损失严重，并导致矿山服务年限缩短。 4.2.2 露天和地下联合开采 联合开采的最大优点是充分利用露天开采的安全、高效、经济、 高回收率的优点，产能大，时间短，有利与深部矿体开采的衔接，同 时利用 924 中段保存相对完好的底部结构将因露天开采落入空区的 矿石进行大量出矿，由于人员只在底部结构中进行出矿作业，安全有 保障，实现了安全、高效、提高回收率的目标。 4.2.2.1、露天开采部分 （1） 、露天开采境界的确定 用露天法回采地下矿柱和残矿，其开采境界的确定，需要根据实 际情况而定，尤其是矿柱和残矿的有关特点确定。 ①开采深度的确定 A 经济合理剥采比的计算法 a 当地下矿柱和残矿为极不规则，破坏严重或因高温发火等等原 因，使地下开采无法进行时，欲转为露天开采时，其经济合理剥采比 的计算法，用露天开采与地下开采矿石成本法计算，已无实际意义， 应改为价格法计算，即用矿石价格或经选冶加工后的金属价格计算。 b 当地下矿柱和残矿用露天法和地下法回采技术上可行是，如用 地下法回采，其突出的缺点是矿石贫化、损失大，资源回收少，如用28哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究露天法开采，则能充分回收资源。为此露天开采经济合理剥采比得计 算法，应以地质储量盈利法计算为最好。 c 当矿床上部为地下矿柱和残矿，而深部为原生矿体适于露天卡 开采，所占开采比重又大时，其经济合理剥采比的算法，一般可按常 规方法进行。 ②开采深度的确定原则 A 当客观存在的矿柱开采深度无选择余地时，只能用露天开采的 平均剥采比小于或等于经济合理剥采比的原则进行验证 （或用露天开 采总成本小于或等于露天开采总销售额的原则） ，确定是否适于露天 开采。 B 当露天开采深度有选择的余地时，一般仍用境界剥采比小于或 等于经济合理剥采比的原则， 并用露天平均剥采比小于或等于经济合 理剥采比进行验证的方法确定开采深度。 ③底部周界确定 对回采矿柱和残矿的露天矿，其底部周界的大小和位置除满足剥 采工艺和设备规格的需要以外， 还要使露天非工作帮上不留货少残留 地下采空区，以利于边坡的稳定。因此，当露天矿全部回采矿柱时， 其底部周界一般应偏大一些，甚至为矿体全厚度，其位置要有利于非 工作帮上不留或少留采空区； 当露天上部回采矿柱深部回采原生矿体 时，其底部周界大小和位置，一般可按常规的方法和原则确定。 总边坡角的确定29哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究回采矿柱和残矿露天矿的总边坡角选取的影响因素，机构和方 法，基本上与通常的露天矿一致，只是在以下两个方面要区别对待： 一是当露天矿与相邻地下矿联合开采时， 相毗邻边坡处边坡角的选取 一般要偏小。在露天深部与地下联合开采交界处，为利于边坡稳定和 减轻上、下联合作业的相互影响，最好留一个相当地下阶段高度的水 平矿柱；二当边坡上残留有大的采空区时，应采取措施护坡，并填塞 空区对空区周围边坡岩石进行深孔锚索加固，以增强边坡的稳定性。 （2）经济合理剥采比的确定 根据上述露天开采地下矿柱和残矿的开采境界的确定原则，经济 合理剥采比是确定露天和地下开采界限的重要经济指标， 其大小直接 影响到露天开采和地下开采所占比例，以及矿产资源的利用程度。 根据阿拉塔格铁矿的实际情况以及考虑了露天开采和地下开采 之间技术经济因素、 矿产资源利用程度以及产品数量和质量等因素的 差别。因此经济合理剥采比以原矿成本比较法。 以露天开采和地下开采原矿单位成本相等为计算基础(2010 年土 屋铜矿采剥单价为 20.88 元/m?；雅满苏铁矿露天开采矿石为 9.7 元 /t，废石 7.91 元/t；鄯善附近铁矿成本为 30~35 元/m?，含废石；阿 勒泰附近铁矿 25 元/m?； 阿拉塔格铁矿施工方综合报价为 32~38 元/m ?， 含废石。 )经过当地施工方报价和附近露天矿山的开采成本的对照， 并考虑当前物价上涨及开采难易程度，本研究确定按剥离费用为 30 元/m?（11.11 元/t） ，矿石费用 45 元/m?（11.25 元/t） ，即30哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究式中-为经济合理剥采比，t/t;c―地下开采吨矿石成本，102.97 元/t（哈密金矿财务部提供， 见下表） ； a―露天开采每吨矿石采矿费用(不包括剥离费)，11.25 元 /t（45/4） ； b―露天开采每吨剥离费用，11.11 元/t（30/2.7） 。 计算结果为： =8.25t/t（12.22 m?/m?）2011 年 1-8 月阿拉塔格铁矿采出矿 序号 1 2 3 4 5 6 7 项 目 单位 元 元 元 元 吨 吨 吨 元/吨 金额 8,698,527.78 -735,689.83 2,084,374.31 503,196.28 10,550,408.55 108,958.49 6,500.00 102,458.49 102.97采矿施工队总成本 掘进工程量分摊 用电支出（含人工） 固定资产折旧 直接成本合计（1 至 4 合计） 1-8 月总供矿量 1-8 月副产矿量 1-8 月（不含副产）供矿量 单位直接成本（3）边坡参数的确定 本矿床出露地表，产出部位高，遭受构造坏程度小，矿体中间未 见较大的断层通过，裂隙和节理也多被各种岩脉、矿脉所充填，胶结 较好。构成采场边坡的岩体主要有大理岩、大理岩化灰岩、矽卡岩、31哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究花岗斑岩。围岩普氏系数为 6~14，属坚硬类岩石，稳固性好。 露天采场坑底位于当地浸蚀基准面之上，对边坡影响不大；采场 内的水主要来源于大气降水，水文地质条件较为简单。 台阶高度及阶段坡面角：①台阶高度主要取决于矿岩性质和装载 设备规格。由于受采剥设备的限制，台阶高度不应过大，以求边坡总 体稳定为主。另外，考虑到采空区以及原矿床地下开采形成的坑道系 统对露天开采的影响，确定的台阶高度主要为 10m，部分台阶高度可 能为 7~8m。 ②阶段坡面角与岩石性质、岩层倾向和倾角、节理、层理和断层、 台阶高度以及穿爆方法有关。 参照下表及国内类似矿山资料选取阶段 坡面角：地表强风化层为 50~60°，矿岩为 75°。放缓境界上部及采 场两端地表风化层的坡面角，有利于台阶坡面的稳定。从现场露天采 场老采坑来看,围岩具有很好的稳固性， 历经十余,老采坑的直立边邦 未见明显崩塌，相对于稍深围岩其稳定性只会更好，加之，露采场服 务年限很短（三年左右） ，采用较陡的台阶坡而角是可行的。 阶段坡面角参考资料岩石硬度系数 f 台阶坡面角 15~2075°~80 °8~1470°~75 °3~760°~65 °1~245°~60 °（4）平台宽度 最终平台：各水平靠帮后两个台阶并为一段，段高为 10m，并段 后台阶高度 20m；并段后最终平台宽度为 3m（方案 1） ，4m（方案 2）. 运输平台：根据选定的运输设备类型和规格确定运输平台宽度为32哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究单线 8m，布置会车道。这样布置可保证新副井有足够的保安矿柱. （5）露天矿最小底宽 露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常 发展。根据本设计选择的开拓方式，最小底宽应满足汽车（BZKD20） 调车要求。 采用折返式调车，其底宽为：Bmin ? 2( Rmin ? 0.5bc ? e)式中：Bmin―露天矿最小底宽，m； Rmin―汽车最小转弯半径，8.5m； bc―汽车宽度，2.9 m； e―汽车距边坡的安全距离，1.5m； 计算结果为： （6）最终边坡角 根据对露天采场边坡矿岩的稳定性初步分析并参考类似矿山的 实践，确定最终边坡角为：方案 1，53.8°（下盘） 、66.8°（上盘） ； 方案 2，53.0°（下盘） 、66.0°（上盘） 。 （7）露天最终境界确定 ①境界深度， 根据阿拉塔格开采技术条件， 在保证安全的前提下， 本着充分回收矿柱和残矿的原则， 按露天境界剥采比不大于经济合理 剥采比（8.25t/t）的原则，并考虑矿体形态变化、矿区地质地形条 =22.9m，取 30m。33哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究件、矿产资源价格波动等因素。根据现场现场对采空区的实测，924 中段的采空区基本采至 954 至 964m 水平之间， 局部可能超过 964m 水 平。为了能将采空区揭露出来，这样既可做到对采空区的实际情况进 行摸底，更为以后的施工和穿孔工作了提供安全的保障。再加上 954 至 974m 水平之间的矿体基本处于未开采状态， 开采至 954m 水平在直 观上可以最大化地以露采的方式安全经济地采取残留矿量， 可以减少 了剥采比，同时，可为 954―924 间实现露天与地下联合开采创造最 佳条件。故暂确定露天坑底标高为 954m，即境界深度。 ②露天最终境界圈定。根据阿拉塔格的实际情况，对回采矿柱和 残矿的露天开采， 其底部周界的大小和位置除满足剥采工艺和设备规 格的需要以外，露天非工作帮上不留或少残留地下采空区，以利于边 坡的稳定。故最终境界的圈定为矿体全厚度，以此更有利于非工作帮 上不留或少留采空区。 （7）资源储量估算方法 对阿拉塔格铁矿境界内矿岩剥离量采用矿岩体积计算，保有资源 储量的估算方法由于采空区不明了， 基础数据缺乏， 只能采用估算法。 块段矿体体积的计算按下列不同情况分别进行： ①．相邻两中段上矿体面积之差小于 40%时，用梯形公式计算矿 体体积。其公式为：V? h ( S1 ? S2 ) 2②．相邻两中段矿体面积之差大于 40%时，则用截锥体公式计算34哈密金矿-阿拉塔格铁矿 矿体体积。其公式为：V? h ( S1 ? S2 ? S1 ? S2 ) 3采矿方法研究③．相邻两中段，矿体由这一中段向另一中段尖灭时。用角锥体 公式计算矿体体积。其公式为：1 V ? Sh 3式中：V―块段矿体积； h―块段高度； S―见矿中段矿体面积； S1、S2―两相邻中段矿体面积。 下表为经济剥采比的计算：数据 1 2 3 4 数据 1 2 3 4 方案 1（并段后平台宽度为 3m） 矿石（万吨） 废石（万吨） 80 295.56 79 296.23 51 315.13 57 311.1 方案 2（并段后平台宽度为 4m） 矿石（万吨） 废石（万吨） 80 311.04 79 311.72 51 330.62 57 326.57 经济剥采比（t/t） 3.69 3.75 6.18 5.46 经济剥采比 3.89 3.95 6.48 5.73上述表中 1 为截止 2010 底的储量、 2 为现场实测和矿山技术人员 提供的数据计算的储量、3 为哈秘金矿第一次提供的储量、4 为哈密 金矿二次确认后的储量（详见工程现状章节） 。推荐选用方案 1，即 并段后平台宽度为 3m 的方案。 从上述的剥采比得出，无论是采用哪一方提供的数据，计算所得35哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究平均剥采比均都小于经济合理剥采比（8.25t/t） ，证明了开采深度和 境界的确定在技术经济上都是可行的。 国内铁矿露天开采回采率基本 都在 90%以上，有的甚至更高，因此优选露天开采方式进行回采。 由于近地表地区有大量低品位矿量均在露天开采境界以内，在开 采过程中都将被采出， 但本次测算均未予以考虑。 因此露天开采方式， 是经济合理的。 由于 954―924 水平间矿量可以通过露采与地采方式进行回采， 故本研究未再考虑境界的延深。 4.2.2.1、地下开采部分 （1）从露天开采部分可知，地下开采主要是针对 924m 水平至露 天底板，即 954m 水平。这里的矿量主要包括露天开采溜至采空区的 矿量、存窿矿量、924 至 954m 水平之间的矿房间柱矿量。 （2）由于地下开采（详见地下开采章节）部分，是和露天开采 相结合，在露天开采过程中，924 中段的空区一旦暴露出来，将会有 大量的矿石和少量的废石溜至了采空区， 然后在对空区情况已知的情 况下，对矿柱进行钻凿下向孔，对矿柱进行挤压爆破，落矿后通过 924 出矿漏斗进行出矿。 钻孔深度控制不超过 20m 深， 以确保 924 巷道的安全， 924 至 934 间的底柱待上部矿量大部放完后， 再在底部巷道中施工上向扇形中深 孔进行集中崩矿，所崩矿石与原采场中的矿石作为隔离层，以确保下 部中段回采的安全，并在下中段回采过程中加以回收。36哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究（3）通风、供水、供电及供气均使用 924 中段原有的管线。 （4）924 中段的巷道、进路及出矿漏斗均出现了不同程度的塌方 现象，必须进行支护后方可使用，以保证在安全的前提下进行作业。 根据阿拉塔格的开采技术条件， 矿岩的稳固性， 以及塌方的实际情况， 必须根据现场实际情况进行支护。推荐支护方式为喷锚挂网联合支 护，支护网度（30~50）×（30~50）cm?，φ 6 钢筋；砂浆锚杆，支 护网度为 100×100cm?；快速支护可采用管缝式锚杆。 露天和地下联合开采，此种方法的优点： （1） 、回采率高，可达 到 90%以上的回采率，损失率和贫化率较低。 （2） 、露天情况下进行 施工，安全高效，不存在人员在盲区工作。 （3）较容易管理，机械设 备的维护工作也较方便。 （4）基建工程量前期较少。 缺点： （1） 、爆破作业受气候影响较大。 （2）在爆破过程中产生 的飞石较远，地表现有工业及民用设施在爆破安全区以内，工业设施 要进行保护，民用设施建议进行搬迁。 为减轻爆破飞石对地表设施的影响，露天爆破可采用松动爆破。 4.2.3 充填采矿法 根据矿区所处地理位置及内外部技术经济条件，采空区充填后可 以安全、 充分回收矿石、 保证作业的安全、 控制地压、 保护地表环境。 采用充填采矿法可维护采场顶板矿柱的稳定，保护地下及地表工程， 从而使矿石资源得到最大程度的利用。充填采矿法经过几十年的发 展，目前在国内高价值资源的回采中广泛应用，且随着装备水平的不37哈密金矿-阿拉塔格铁矿 断提高，其生产效率也得到较大改善。采矿方法研究阿拉塔格铁矿充填法回采矿柱和顶板，首先对采空区进行胶结充 填，然后再回采矿柱和顶板，采用中深孔崩落矿石。充填法能在更安 全的条件下对矿柱和顶板进行回采。 阿拉塔格铁矿附近的戈壁料可以 作为充填料，矿山只需从市场购买水泥料即可。在充填料上阿拉塔格 铁矿具有一定的优势。 如采用充填法对矿柱和顶板进行回采，前期的充填基建建设需要 大量的时间，充填管路的铺设，充填管理人员的培训，及充填工艺的 操作知识，都需要矿山投入大量的人力和财力。铁矿距离市区较远， 尚未通大电，充填法可能导致电力不足。充填法回采矿柱和顶板，中 间可能出现矿量的衔接上出现问题，导致过渡期间矿量无法满足。 充填法的优点：贫化、损失率低，回采率高；安全可靠，能充分 回采资源。缺点：成本高、效率较低，回采周期长，操作工艺较复杂， 管理难度大，对人员要求高。 由于残矿及残留矿柱回采时间紧，要在短时间内回采完毕存在很 大困难，建议在深部矿体回采时再进行研究。如大电解决，在矿山就 近选矿，可充分利用矿山尾砂实现，无废开采工艺。 4.3 结论 通过对分段凿岩中深孔阶段崩落法、露天和地下联合开采方法及 充填法的论述。 很明显露天和地下联合开采较适合对阿拉塔格铁矿的 矿柱和残矿进行回采。下面将对露天开采部分的工艺进行详述。38哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究5 露天开采工艺5.1 采用的数据 露天设计开采部分的资源储量最终采用阿拉塔格生产技术部提 供的 75 万吨（924 中段以上）为准。露天采至 954 水平，方案 1（并 段后平台宽度 3m） ， 剥岩量为 115.2 万方 （311.1 万吨） ， 矿石为 14.25 万方（57 万吨）剥采比为 5.45（t/t） ；方案 2（并段后平台宽度 4m） ， 剥岩量为 121.0 万方（326.6 万吨） ，矿石为 14.25 万方（57 万吨） 剥采比为 5.73（t/t） 。推荐采用并段后平台宽度为 3m 的方案，即方 案 1（鉴于可可托海的三号脉并段后宽度为 3m，至今尚未出现破坏的 现象） 。附图 5.2 露天主要参数 最终开采境界主要参数表项目 开采最高标高 露天底标高 地表尺寸（长×宽） 露天底尺寸（长×宽） 开采阶段高度 最终帮并段高度 平台宽度 运输平台（单车道） 阶段坡面角：工作时 终了时 最终边坡角（上盘/下盘） 单位 m m m m m m m m ° ° ° 数值 ×147 217×79 10 20 3 8 75 75 66.8/53.8 部分阶段高度为 7～8m 备注39哈密金矿-阿拉塔格铁矿矿石量 废石量 平均剥采比万吨 万吨 （t/t）采矿方法研究57 311.1 5.45（1）工作制度，矿山正常露采作业采用连续工作制，270d/a，1 班/d，8h/班。生产初期为了尽快达到设计生产规模，需采用 2 班凿 岩工作制度，对 964 水平上部部分废石进行剥离和出入沟、开段沟工 程开挖，爆破作业白班进行。 （2）采剥方法及工作面推进方向矿山采用潜孔钻机凿岩，中深 孔爆破自上而下水平分台阶采剥法， 主要剥离方式为组合台阶陡帮剥 离。考虑到矿层的均衡利用，正常工作年采矿沿上盘地形边界布置移 动坑线出入斜沟，垂直矿体走向布置工作面，工作面沿矿体走向由西 向东推进。 5.3 开拓运输系统 根据阿拉塔格矿区地形、地质特点、矿体赋存状况，以及露天开 采现状，采用公路开拓运输方式。开拓运输干线位于露天坑东南侧， 自矿区南侧折返式推进至矿区最高采剥水平（1030m） 。根据圈定的最 终开采境界，部分运输干线（主要是上部开采水平）进入采场，将随 着开采水平下降而逐渐消失。根据圈定的最终境界和矿区地形条件， 运输线路采用折返式布线形式，单车道加错车道线路布置。 5.4 废石排土场 （1）排土场容积 根据圈定的最终境界，露天采场内废石剥离总量为 115.2 万 m?，40哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究考虑排出的废石不断下沉，排土场需要的有效容积按下式计算：V ? K1V1 K 2 1? K3式中：V―排土场需要的容积，m3； K1―富余系数，取 1.04； V1―剥离废石的实方量，115.2 万 m3； K2―岩石松散系数，取 1.6； K3―岩石下沉系数，取 0.07。 经计算，排土场需要的容积为 179.2 万 m3。 （2）排土场场址选择 受露天采场尺寸的限制，不具备采场内部排土的条件，因此采用 境界外排土方式。 依据安全可靠性高、环境影响小、投资经营费用低的原则，并根 据矿区地形条件，初步确定以下排土场场址选择在采场的东北方向。 根据排土场场址与露天采场相对位置关系及采场尺寸和几何形 状，采用自卸汽车运输―推土机排岩：汽车翻卸岩土、推土机推排平 整场地和整修废石场公路。在平坦的地面修筑较低的初始路堤，然后 交替排弃。 当排弃到一定高度时， 在排土堆一侧重新再修筑初始路堤， 开始新的排土堆，并使排土堆连成一堆。41哈密金矿-阿拉塔格铁矿 5.5 露天采剥工艺 5.5.1 采剥方法采矿方法研究（1）采剥工艺，采矿和剥离采用 KQG150 和 KQG100 履带式高 风压潜孔钻机穿孔。剥离废石采用 2m?液压挖掘机装载，20t 自卸式 汽车运输卸入排土场。矿石采用 1.0m?挖掘机装载，20t 自卸式汽车 运输。 （2）采剥阶段工作面主要结构参数，台阶高度 10m，台阶坡面角 75°，运输堑沟底宽 12m。出入沟底宽 30m。 （3）开采顺序选择 ①开采顺序方案选择的必要性 开采顺序对基建工程量的大小，矿山建设速度、矿山生产能力及 其能否均衡持续生产、生产剥采比的大小及其发展变化方式、矿产资 源的合理利用等有重要影响。 开采顺序与生产工艺系统以及开拓运输 方式有密切联系，因此也会受生产工艺系统和开拓运输方式的影响。 总之，开采顺序最终都将影响露天开采的技术经济效果。 ②、开采顺序方案选择的原则 A、矿山建设速度快、基建工程量小、组织管理简单方便； B、生产剥采比的发展变化合理； C、保证矿石的产量、品种和质量能均衡生产； D、充分回收利用矿产资源，减少损失贫化； E、有利于运输线路设置，缩短采场内的运距。42哈密金矿-阿拉塔格铁矿 ③、影响开采顺序选择的主要因素 A、矿床埋藏条件； B、露天采场的尺寸和几何形状； C、生产工艺系统； D、开拓运输方式； E、矿山开采现状。采矿方法研究（4）开采顺序确定，考虑到矿层的均衡利用，正常工作年采矿 沿上盘地形边界布置移动坑线出入斜沟，垂直矿体走向布置工作面， 工作面沿矿体走向由西向东推进。 （5）工作帮构成方式 生产初期受采场尺寸和地形条件的限制，需采用缓帮剥离，缓帮 采矿的剥采方式进行剥采作业，采、剥工作面均采用纵向工作面。 随着开采水平下降，在采场尺寸和地形条件允许时，为了均衡生 产剥采比，需采用陡帮剥离（倾斜条带式） ，缓帮采矿的剥采方式进 行剥采作业。剥离工作面横向推进，每次剥离的条带宽度为 40~60m， 安全平台宽度为 10～12m；采矿工作面采用纵向推进方式。同时工作 的台阶数为 2~3 个，其中 1 个台阶采矿，1~2 个台阶剥离。 5.5.2 穿孔工作 （1）中深孔作业。①穿孔设备选择，露天矿生产中常用的穿孔 设备有潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车，其中牙轮钻的使用最为广泛，潜 孔钻次之，凿岩台车仅在特定条件下使用。则在此主要考虑牙轮钻和43哈密金矿-阿拉塔格铁矿 潜孔钻。采矿方法研究牙轮钻机和潜孔钻机相应特性比较钻机 种类 一般 钻机直径（mm） 最大 小 牙轮 钻机 潜孔 钻机 250 ～310 150 ～250 380 ～445 508 ～762 90 ～100 65 ～80 主要用于中小型矿山中硬以上的 岩石 大中型露天矿中硬至坚硬的岩石 滚压式机械 破碎 冲击式机械 破碎 最 用途 钻孔方法本露天矿是为开采 924 中段以上的残矿及矿柱，所定开采深度不 大于 100m 的小型露天矿。其矿床岩石等级多为Ⅲ－Ⅳα 级，坚实系 数 f=8-11，属中硬岩石。且为了爆破岩石能更好破碎，我们采用直 径为 150mm 左右的炮孔。矿山原为地下开采，如今为回收上部的残矿 及矿柱，采用露天开采，其并无露天开采相关设备，所以其采掘工作 基本采用外包式。则考虑到施工队的设备，在此我们选择较为普及的 穿孔设备。结合上表，凿岩设备选择潜孔钻机。潜孔钻机主要考虑以 下普及较广较常用的 KQ150 和 KQG150。其性能参数如下表。 KQ150、KQG150、KQG100 性能参数钻孔参数 型号 直径 mm KQ150 KQG150 KQG100 150/170 152/165 100 深度 m 17.5 17.5 40 角度 ° 60/70/90 60/75/90 多方位 机 重 t 14 17 9 行走 速度 Km/h 1 1 1 爬坡 能力 ° 14 14 20 使用风 压 Mpa 0.5-0.7 1.2-2.5 1.2-2.5 17.5 20-26 10-13 108 133 9 9 3 耗风量 m3/min 钻杆直径 mm 单次推 进长度 m 电动履带自行式 电动履带自行式 电动履带自行式 行走方式KQG15 穿孔速度是 KQ150 压潜孔钻机的 2―3 倍， 但其所需风压也 是 KQ150 的 3―4 倍，必须配备相应的压缩机，可以与国产 LGY20/12-23/20 型移动式压缩机匹配，该压缩机最大排气压力为 2.2MPa，排气量为 23m?/min。但矿山暂时没有大电，其对风压机的44哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究使用带来一定的制约。若大电能够到矿，则优先考虑使用 KQG150。 目前矿山自己发电， 其可以考虑使用 KQ150， 但同样可选用 KQG150。 ②钻机数量 钻机数量按下计算确定：式中：N―所需钻机数，台； Q―设计的矿山规模，45 万 m?/a； p―钻机台年穿孔效率，m/a，取 20000 m/a； q―每米炮孔爆破量，m?/m ，16.0m?/m； e―废孔率，%，取 5%。 计算可得 N=1.5 台，则取 KQG150 钻机 2 台，KQG100 钻机 1 台， 不设备用。 ③压气设备 根据同时工作钻机数量，需配置 3 台移动空压机。KQG150 穿孔速 度是 KQ150 压潜孔钻机的 2―3 倍，但其所需风压也是 KQ150 的 3―4 倍，必须配备相应的压缩机，可以与国产 LGY20/12-23/20 型移动式 压缩机匹配，该压缩机最大排气压力为 2.2MPa，排气量为 23m?/min。 ④钻机材料消耗 钻机主要材料消耗为钻头，其余还包括钻杆、冲击器外套和油脂 材料等。3 台潜孔钻机同时工作。潜孔钻机材料消耗量见表。45哈密金矿-阿拉塔格铁矿 ⑤人员配备及工作制度采矿方法研究潜孔钻机采用移动压气设施提供动力，每台班配备 3 人。考虑钻 机检修及天气影响，潜孔钻机年工作天数 250d，每天 1 班，每班 8h。 考虑到投产初期机械设备数量限制，凿岩工作采用 3 班/d。潜孔钻机材料消耗量表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 材料名称 钻头 钻杆 冲击器外套 硬质合金 钢丝绳 除尘罩 供风管 机油 黄干油 洗油 空压机油 透平油 皮带油 单位 个 根 个 kg m 个 m kg kg kg kg kg kg 万 t 矿岩消耗指标 2.6 0.02 0.074 0.344 0.2 0.049 0.14 2.56 0.26 0.36 4.1 0.58 0.049 年消耗量 419.9 3.23 11.95 55.56 32.3 7.91 22.61 413.44 41.99 58.14 662.15 93.67 7.91 备注 混合型钻头（2 一次浅孔作业 一次浅孔作业采用 YT-24 型手持式凿岩机凿岩，移动式空压机供 风。一次浅孔凿岩设备的计算见下表。一次浅孔凿岩设备数量计算表 序号 1 2 项目 每班爆破量 每 m 钻孔爆破量 单位 m3 m3/m 数量 7.0 1.246备注哈密金矿-阿拉塔格铁矿3 4 5 6 7 8 9 废孔率 每班需要穿孔量 凿岩机台班效率 计算凿岩机需要台数 设计需要台数 备用台数 工作、备用台数合计 % m m/台?班 台 台 台 台采矿方法研究5.0 6.13 22 0.28 1 1 2 含废孔考虑处理根底，修整边坡以及一次浅孔的作业率不均衡等因素， 设计选取 YT-24 型手持式凿岩机凿岩 2 台， 其中 1 台工作， 1 台备用。 配置 SMN-22A 移动空压机 2 台。 2 台凿岩机，年工作 240 天，1 班作业，凿岩机材料消耗见下表。 浅孔凿岩机材料消耗表序号 1 2 3 4 5 6 材料名称 风管 硬质合金 钎钢 机油 煤油 风绳 单位 m kg kg kg kg m 单耗（台班） 0.61 0.03 0.064 0.2 0.1 0.22 年总耗量 292.8 14.4 30.72 96 48 105.6空区周围穿孔工作，设计开采范围内存在大量采空区，采空区大 概探明，但并不精准，采空区需在穿孔作业之前探明。穿孔施工设计 时详细标明每个阶段空区的位置及空区顶底板标高。 当穿孔工作接近 空区上部时，按设计的孔网参数每隔 1 排提前用潜孔钻机钻凿探测 孔。当探测孔打穿至空区的孔深大于 5m 时，继续用潜孔钻机钻凿探 测孔；当孔深小于 5m 时，改用轻型 YT-24 手持式凿岩机，按设计的47哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究浅孔爆破孔网参数凿岩。当孔深小于 3m 时停止钻凿探测孔。采空区 在爆破后利用矿石进行填充处理，填充完后平整场地。 5.5.3 爆破工作 （1）开挖高度小于 5m 的斜坡地段、潜孔钻机作业平台、切边、 刷坡清底、水沟等，采用浅眼爆破，浅孔凿岩设计选用 YT-24 型手持 式气腿子钻机，正常生产时采用中深孔爆破。 （2）爆破器材选择 本区由于蒸发强烈降水微弱，地下径流条件差，从而决定了地下 水的多年性补给形成方式，以及迟缓的运动条件。虽然岩层裂隙较为 发育，但也不能促成地下水的富集，所以矿区为以静储量为主的简单 水文地质类型。 炮孔采用多排孔微差爆破方法进行爆破，炮孔呈三角型布置，见 炮孔布置图。靠近采场最终境界线时，采用预裂爆破，以减少爆破对 最终边坡的破坏和边坡清理工作。 （3）中深孔爆破 钻孔形式 钻孔形式有垂直钻孔和倾斜钻孔两种，其主要优缺点见下表。 通过两种钻孔形式优缺点的比较，倾斜深孔爆破效果具有较明显 的优点，因此中深孔采用 75°倾斜钻孔形式，见下图所示。 垂直钻孔和倾斜钻孔主要优缺点优缺点 垂直钻孔 倾斜钻孔48哈密金矿-阿拉塔格铁矿1、 钻孔施工工艺较为简单， 穿孔 优点采矿方法研究1、 前排抵抗线较均匀， 爆破效果较好； 效率较高，钻孔质量较好； 2、边坡处爆破后冲及对边坡破坏性较 2、 废孔率较低， 装药工艺较为简 小 单； 1、钻孔施工工艺较为复杂，穿孔效率 1、 前排底盘抵抗线较大， 爆破效 低，钻孔角度控制较为复杂，不确 果较差， 容易留根底，后排无 定因素较大，钻孔施工质量较差； 影响； 2、单位矿石进尺量较大，采矿成本相 2、 爆破对边坡底部后冲较大对边 对提高； 坡稳定性影响相对较大。缺点炮孔布置图H―台阶高度；h―超钻深度； lt―堵塞长度； lb―装药长度；α ―阶段坡面角；D―孔径；b―排距；a―孔距炮孔底盘抵抗线 WP=(25~45)D （m） →WP=3.8～6.84m且 WP≥H(cotα -cotβ )+C →WP≥3.0m 其中，D―为炮孔直径，0.152m； H―台阶高度，10m；49哈密金矿-阿拉塔格铁矿 α ―台阶坡度，取 75°; β ―炮孔倾角，为 75°；采矿方法研究C―前排孔中心至台阶坡顶线的安全距离，一般为 2~3m。 在进行上部矿体回采时，可适当的使用宽孔距爆破技术，即在保 持每一炮孔爆破负担的面积（a×b）不变的前提下，减少排距、增大 孔距，使 a/b 值增大，这样可以改善爆破质量。根据此原理并参考相 关矿山，取 WP=3.5m。 布孔方式和布孔参数 为了更好的优化爆破参数，在此选用排间错列布孔。 排间距 b 与孔距 a b=WP=3.5m a=mWP； 其中：m―为前后排孔的邻近系数，取 m=1.57。 则 a=5.5m。 炮孔超深 h 即填塞长度 Lt h=（0.3~0.5）WP；或 h=（8~12）D 取 0.4 则 h=1.65m。 则孔深 L= +h=12.0mLt=（30~35）D；且 Lt=（0.8~1.2）b 则取 Lt=5.0m。50哈密金矿-阿拉塔格铁矿 炮孔装药量 Q= q ? W ? a ? H ? t 其中： Q―炮孔装药量，kg；采矿方法研究W―炮孔低盘抵抗线，m，前排孔即为孔底盘抵抗线，后排孔按排 距计算； q―炸药单耗，根据岩石硬度 f=8~11，以及相似矿山 q 选取 0.5kg/m3； a―孔间距； t―炮孔装药量增加系数，前排孔 t=1.0，后排孔 t=1.1~1.2 取 1.1。 则：前排孔 Q=96.3kg；后排孔 Q=105.9kg。 每孔最大可能装药量验算： Qmax= 其中：L―炮孔长度，12.0m； Lt―炮孔填塞长度，5.0m； ―装药密度，取 0.9kg/dm3。 则：Qmax=111.3kg&Q，即装药量设计合理。 采用连续柱状装药结构。但在台阶推进到最终开采境界时，则采 用分段装药结构，以利于靠帮。 间隔装药51哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究当露天开采到 954 水平时，其上一台阶爆破的矿石会充填到 924 中段的空区中。这些矿以及 924 中段矿柱的矿石，有大部分要从 880 中段由 1~2m?铲运从巷道进行出矿。则其对矿石块度的要求就要严格 了。这便要求我们改善炮孔参数，从而控制矿石的块度，使其满足 1~2m?铲运机的要求。 在台阶爆破进行到 954 水平时， 我们在爆破矿石时， 选用 KQG-100 潜孔钻机，钻 100mm 孔径 75°的倾斜炮孔。采用空气间隔装药结构， 上部装药 40%下部装药 60%。其具体参数如下：空气间隔装药示意图 排间距 b 与孔距 a b=WP=2.0m a=mWP； 其中：m―为前后排孔的邻近系数，取 m=1.5。 (m)52哈密金矿-阿拉塔格铁矿 则 a=3.0m。 炮孔超深 h、填塞长度 Lt 和间隔长度 L0 h=（0.3~0.5）WP；或 h=（8~12）D 取 h=0.65m。 则孔深 L= +h=11.0m采矿方法研究Lt=（30~35）D；且 Lt=（0.8~1.2）b 则取 Lt=3.0m。 L0 取 2.5m。 炮孔装药量 Q= q ? W ? a ? H ? t 其中： Q―炮孔装药量，kg； W―炮孔低盘抵抗线，m，前排孔即为孔底盘抵抗线，后排孔按排 距计算； q―炸药单耗，根据岩石硬度 f=8~11，以及相似矿山并适当的增 加单耗以近一步降低矿石块度，q 选取 0.55kg/m3； a―孔间距； t―炮孔装药量增加系数，前排孔 t=1.0，后排孔 t=1.1~1.2 取 1.1。 则：前排孔 Q=33.0kg；后排孔 Q=36.3kg。 每孔最大可能装药量验算：53哈密金矿-阿拉塔格铁矿 Qmax= 其中：L―炮孔长度，11.0m； Lt―炮孔填塞长度，3.0m； L0―炮孔中间间隔长度，2.5m； ―装药密度，取 0.9kg/dm3。 则：Qmax=38.86kg&Q，即装药量设计合理。 起爆方式采矿方法研究露天台阶爆破多采用多排孔同时进行。根据多排孔间被爆破时间 上的异同，其起爆方案可归纳为两种：多排孔齐发爆破与多排孔微差 爆破。 为了减弱爆破产生的地震效应，在本矿山采用排间微差挤压爆 破，使用导爆管起爆，并将同排炮孔再分成数段进行起爆，从而进一 步减弱地震效应。每个炮孔装一个起爆药包，起爆药包放置于底层药 柱的 1/3 位置(靠近于孔底)，每个起爆药包放置两发非电导爆管雷 管，达到设计装药长度时，利用炮泥填塞至孔口。 中深孔爆破采用非电导爆管系统起爆，选用 YJGN-400 型高能起 爆器起爆。每次爆破 20～30 个炮孔。 爆破安全参数计算 最大段药量，采用排间微差挤压起爆方式每次爆破 20~30 孔，分 5 段起爆，每次同段爆破孔数为 6 个，按每孔装药药量为 105.9kg，54哈密金矿-阿拉塔格铁矿 一次爆破最大段药量为 635.4kg。采矿方法研究爆破振动影响距离，阿拉塔克铁矿露天采场附近有矿区的生活 区，所以按对一般砖混建筑物爆破地震影响来计算地震波安全距离。R 地= 式中：R 地―爆破震动影响距离，m； Qmax―最大一次起爆药量，kg； V―一般砖混建筑物允许的爆破震动速度，取 2.0cm/s； K、a―与爆区地形地质条件有关的系数和指数，对中硬岩石 K 取 150--250，故取 K=200；a 值一般为 1.5-1.8，取 e 为 1.5。则：R 地= 个别飞石最小安全距离 Rf = d （m）=185.2md―炮孔直径，cm。 则 Rf=239.4m。 安全措施，采用压渣爆破，在一定程度上减少了飞石的产生与飞 行距离。若地震效应对生活区的建筑影响还是较大，可以减少每段爆 破孔数。采用移动式避炮棚，设置在开采工作面爆破方向的侧面约 120m 处。55哈密金矿-阿拉塔格铁矿 爆破延迟时间选择： 以减小爆破地震效应为依据?30～40 ms ? ?t ? ? ?20～30 ms ? , Ⅰ ,Ⅱ级岩石 ,Ⅲ,Ⅳ级岩石采矿方法研究本矿山矿床岩石等级多为Ⅲ－Ⅳα 级，所以取 =25ms。 经验公式式中：k－容重系数，k=30~40(大→小)，取 32； a－孔间距，4.5m； f－矿岩坚固系数，f=8~11，取 9。 计算出 =25ms。综合以上 2 式，取。为了保护现有工程的安全性，尤其是下盘新副井的安全使用，在 靠帮爆破时，采用 KQG100 潜孔钻机打孔径 d=100mm，倾角α =75°的 顺坡斜孔。进行预裂爆破，从而保证边坡的稳定性。预裂孔间距 a=1.0m；采用药卷直径为 32mm，每节长 230mm 的乳化油炸药；采用 线装药结构，不偶合装药。预裂孔先爆，使预裂孔与边坡岩土体之间56哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究形成裂隙且贯通，当主爆破的应力波传递至该裂隙带时，界面改变使 应力波产生反射，保护了固定边坡面，降低了边坡震动速度。其布置 方式见欲裂钻孔示意图。预裂钻孔示意图 1-主爆孔 Φ 150mm；2-辅助孔 Φ 100mm；3-预裂孔 Φ 100mm；4-开采境界超深 h 和孔深 L 为了保证边邦平台的平整，不设超钻或减少超钻量。但为了打眼 深度的控制即测量，我们取超深 h=0.45，即凑成 L= +h=10.8m。预裂孔孔间距，预裂孔孔间距是预裂爆破中最重要的参数之一。 孔间距大，则线装药密度增高，将可能破坏光面层。若不加大线装药 密度， 预裂缝将可能难以形成。 孔间距小， 将大大增加预裂孔的数量， 增大凿岩费用。我们结合经验公式，以及相似矿山的相关数据，选定 a=1.0m。 a=(8～12)d 预裂孔装药结构， 预裂孔采用不耦合间隔装药， 使用乳化油炸药，57哈密金矿-阿拉塔格铁矿采矿方法研究药卷直径为 32mm，每节重 200g，长 230mm。其装药量可由下面几个 经验公式计算。式中： Gc ― 岩石的极限抗压强度， 80～120MPa， 在此取 100 MPa； D ― 预裂孔直径径，100mm； a ― 预裂孔间距，100cm，式(8)中的单位为 m； qL ― 线装药密度，g/m。 按公式计算 qL 分别为 473.1 、611.4、440.3 和 420.0g/m，参考 一些已成功的工程实例和工程经验，从地质条件、炸药性能、钻孔孔 径、爆破规模和施工等进行类比，综合考虑孔间距及钻孔所在位置情 况，取线装药密度 qL=0.47kg/m。 为克服孔底较大的夹制作用，采取孔底 1.0m 增大线装药密度， 孔底采用 2211 制装药结构（即先φ 32mm 的炸药卷二节并排连续装药 两次，接着装两次