采矿简介(1)

矿山经过近三十年的生产，目前露天开采已结束，已形成形成南北长2800m，东西宽230m的露天采坑；在南区进行内排土，排土场高达120m。

0m以上采用露天开采，0m以下采用地下开采。 

石人沟铁矿地下开采分三期进行。

一期为南区（16号勘探线以南）0～-60m中段，二期为北区（16号勘探线以北）-16～-60m中段。建设总规模为130万t/a，其中南区60万t/a，北区70万t/a。两期工程分别于2001年7月和2003年开始建设，开拓工程结束，主副竖井已经交付使用，0m和-60m中段平巷已贯通，具备提升矿石130万t/a的能力，其中主井90万t/a，串车斜井40万t/a。

井下-60m中段矿体已部分开采。

三期工程设计的开采范围以-60m～-300m中段之间的矿体为主，并将-60m中段一、二期工程的利用与改造纳入设计范围。矿区有M0、M1、M2、M3和M4五层矿，分布在花椒园北负2线至龙潭南30线间，全长约3600m。设计范围为5～30线，长约2700m。

地质勘探提交的矿山地质总储量25249.50万t，其中工业储量(B+C级) 11256.8万t；远景储量（D级）13992.70万t。三期工程设计范围内地质总储量8850.06万t，其中B+C级5612.66万t，D级3237.42万t。

三期工程初步设计采用主井、副井、南风井、北风井、辅助斜坡道开拓方案。主井为新掘三期主井，副井为新掘三期副井，目前正在建设之中。

开采范围

石人沟铁矿三期工程设计开采范围为-60m～-300m，划分-180m和-300m两个中段，中段高度120m。采用充填法开采范围、中段高度和中段划分与三期工程保持不变。设计范围内地质总储量8850.06万t，其中B+C级5612.66万t，D级3237.42万t。

矿山开拓运输

三期工程设计采用主井、副井、辅助斜坡道开拓方案。主井为新掘三期主井，副井为新掘三期副井，目前正在建设之中。中段运输平巷沿矿体走向布置，位于矿体下盘，穿脉垂直于矿体走向，尽头式布置，局部环形布置，穿脉间距100m。穿脉装车，中段运输平巷运输，中段采用ZK14-9/550-4C型14t电机车双机牵引YDC6-9型6m3底卸式矿车运输矿岩，运至三期主井的矿石和废石主溜井卸载站卸载，经破碎机破碎后由三期主井提升至地表。

地表新鲜空气由三期副井和辅助斜坡道入风，经中段运输平巷等进入井下作业面，清洗工作面的污风经天井、回风平巷、南北风井排出地表。

井下所需人员、材料和设备，一般通过副井罐笼和辅助斜坡道运至井下各中段，无轨采矿设备经辅助斜坡道进入井下生产作业面。

充填法开采充分利用现有的开拓运输系统，不作改变。

开采顺序与首采地段的选择

矿床采用自上而下的开采顺序，先采上部中段，后采下部中段，中段内采取自下而上回采顺序，先采下中段，后采上中段。

由于矿体走向较长，沿矿体走向从副井向南北两端前进式回采，厚度方向自矿体上盘向下盘回采。

首采地段选择遵循以下原则：(1)储量可靠，品位较好；

(2)开采条件相对简单；

(3)基建工程量小、能够早日出矿。

首采地段的选择取决与基建开拓工程的布置，一般来说，靠近主副井地段的基建工程完成较早，可以较早出矿，所以首采地段选择在-180m中段主副井位置的12～14线，长度约200m，可以布置两个矿块。该地段储量大部分达到C级，级别较高，较为可靠。

矿山生产能力

矿山生产能力取决与矿体规模，矿体厚度愈大，走向长度愈大，规模愈大。石人沟铁矿属多层矿体，单个矿层厚度不大，单个矿块的生产能力有限，但走向长度大，可以通过增加生产矿块数，加大矿山生产规模。

矿区主要有五层矿，即M0、M1、M2、M3和M4矿体，呈南北向分布在花椒园北负2线至龙潭南30线间，全长约3600m。设计范围为5～30线，长约2700m。主要为M2矿体，次为M1、M3和M4矿体。

根据矿体赋存条件，中厚及以上矿体可以选择平底出矿的分段空场嗣后充填法、一次堑沟出矿的分段空场嗣后充填法、二次堑沟出矿的分段空场嗣后充填法和分层充填法；中厚以下矿体采用浅孔留矿嗣后充填法。经过分析比较，中厚及以上矿体采矿方法选择分层充填法较为稳妥、可靠。

分层充填法采用4m3铲运机出矿，矿房生产能力21万t/a，每个矿块平均可以有1～2个矿房同时生产，二步骤回采矿块生产能力最大时可以达到31.5万t/a。

浅孔留矿嗣后充填法采用2m3铲运机出矿，生产能力10万t/a，主要分布在-60m中段。

(1)矿块布置

在各中段平面图上，按矿体赋存条件选择采矿方法，按标准矿块结构参数划分矿块，即浅孔留矿法矿块走向长度100m、分层充填法矿块走向长度100m，划分的矿块数见表3-1。

(2)矿块利用系数

矿块利用系数浅孔留矿法为0.3，分层充填法为0.5。

(3) 地质影响系数

根据石人沟铁矿的勘探程度及矿床赋存条件，地质影响系数取0.8。

(4) 副产矿石率

根据开拓采准工程布置，副产矿石率分层充填法10.6%、浅孔留矿法8.24%。

(5)矿块生产能力

矿块生产能力浅孔留矿法为10万t/a(2m3铲运机出矿)，分层充填法为21万t/a (进口凿岩台车凿岩，4m3铲运机出矿，平均运距150m左右)。

(6)矿山生产能力

式中 A－矿石年产量，t/a；

        N－可布矿块数；

        q－矿块生产能力；

        K－矿块利用系数；

        E－地质影响系数；

Z－副产矿石率。

根据上述公式计算各中段生产能力见表3-1。从表中可以看出，-180m最大年生产能力253.7万t/a， -300m最大年生产能力176.9万t/a。通过合理安排两个中段的生产，矿山开采规模200万t/a是可能的。

表3-1         石人沟铁矿各中段生产能力计算表          (万t)

采用新水平准备时间的要求验证生产能力。

掘进按平巷120m/月，天井60m/月进尺计算，进行采掘计划安排，各中段准备时间见表3-2。从表中知道，单个中段回采，新水平准备时间低于中段服务年限，新水平准备时间满足生产能力的要求。表中计算时不含D级储量，如果考虑到D级储量，矿山正常时间将会更长，新水平准备时间会更充裕。

表3-2               中段服务年限及准备时间表

矿床赋存特点

矿区主要有五层矿，即M0、M1、M2、M3和M4矿体，呈南北向分布在花椒园北负2线至龙潭南30线间，全长约3600m。三期工程设计范围为5～30线，长约2700m。主要为M2矿体，次为M1、M3和M4矿体。

三期工程开采矿体属多层、急倾斜矿床，从第10勘探线剖面图上可以看出，-60m～-300m之间存在M1、M2、M3、M4四层矿体，水平厚度3m～33m不等，夹石水平厚度3～56m不等。

该矿为铁硅质沉积建造受变质铁矿床，通称“鞍山式”铁矿。矿石自然类型为石英岩型磁铁矿石。矿体内夹层为黑云角闪斜长片麻岩，含铁斜长片麻岩，磁铁石英岩及中基性岩脉。一般情况下，矿岩坚硬、稳固性好，南段受断裂带影响，矿岩稳固性相对北段较差。

采矿方法选择及分类

根据矿山现状及“河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿充填采矿工艺研讨会会议纪要”的要求，矿山采用充填法开采。充填采矿法有分层充填和嗣后充填两种方案，分层充填采矿法适用于矿岩，尤其是矿体破碎、稳固性差的情况，嗣后充填适用于矿岩条件较好的情况。

石人沟铁矿属于急倾斜矿体多层矿体，具有岩石夹层多，矿体和夹层厚度变化大的特点，嗣后充填法可以选择浅孔留矿法和分段空场法，并按矿体厚度进行分类。矿体厚度小于6m采用浅孔留矿法，厚度大于6m采用分段空场法。

选用分段空场嗣后充填法岩石夹层厚度小于8m时，夹层与矿体混合开采；当夹层厚度大于8m时，夹层与矿体分采。分层充填法夹石厚度小于3m时，夹层与矿体混合开采；当夹层厚度大于3m时，夹层与矿体分采，生产时可以根据采矿方法种类、矿体厚度和矿岩稳固性情况调整。