云浮硫铁矿尖山区段开发利用方案初探

黄铁平,韩仕权,谢世强

(广东省冶金建筑设计研究院, 广东广州 510080)

云浮硫铁矿尖山区段开发利用方案初探

黄铁平,韩仕权,谢世强

(广东省冶金建筑设计研究院, 广东广州 510080)

根据云浮硫铁矿尖山区段矿体赋存条件,对尖山区段地下开拓系统、采矿方法、生产规模等进行了初步探讨,为今后尖山区段矿体开采提供参考。

开拓系统;采矿方法;生产规模;服务年限

1 矿体特征及开采技术条件

广东云浮硫铁矿是一特大型硫铁矿床,矿区分为大降坪区段、长排岭区段和尖山区段。大降坪区段已采用露天方式进行开采,设计年生产规模为300万t。尖山区段位于大降坪区段南部,地形标高502～180m。尖山区段矿体赋存标高325～-250 m,主矿体赋存标高300～-100m。矿体南北走向长1350m,东西斜宽600m,厚度2.01～73.65m,平均倾角35°。尖山区段硫铁矿保有资源储量3465.89万t,平均品位24.42%。

尖山区段内有4个矿体,其中Ⅲ、Ⅳ号矿体为主矿体,Ⅰ、Ⅱ号矿体为小矿体。4个矿体皆属盲矿,埋藏于风化带以下的基岩中。矿石组分单一,有用工业矿物主要是黄铁矿,磁黄铁矿次之。矿体主要赋存于坚硬、局部半坚硬的层状沉积变质岩中,地层岩性较复杂,矿体埋藏深,局部上覆的风化层厚度大。矿体及其顶底板围岩完整性中等,局部完整性差;矿岩稳固性较好,局部较差。

2 开拓方案

根据尖山区段矿体赋存条件,有上盘开拓、下盘开拓两个方案可供选择。

(1)方案Ⅰ,下盘盲主副井方案。盲箕斗井设在矿体下盘22线,盲罐笼副井设在22～24线之间,主副井距离约50m。主井井筒直径Φ5m,井深500 m;副井井筒直径Φ5.5m,井深450m。主副井负责+250m中段至-100m中段的提升任务。另设一条平硐与盲主、副井相联,平硐口标高+250m。井下矿石破碎系统设在+130m水平,矿石由箕斗主井提升至地下矿仓,再由胶带平硐转运至地表矿仓,然后用汽车运至选矿厂。

(2)方案Ⅱ,上盘明主副井方案。在矿体上盘22线设箕斗主井,井口标高+210m,井径Φ5m,井深410m。罐笼副井位于22～24线之间,距离主井约60m,井口标高+200m,井径Φ5.5m,井深350 m。+200m以上矿体采用平硐开拓,平硐口位于矿体上盘22线附近,硐口标高+200m。+150m中段至-100m中段的矿石经破碎后由箕斗井直接提出地表,用汽车运至选矿厂。

方案Ⅰ与方案Ⅱ比较,方案Ⅰ具有石门短、井巷基建工程量小等优点。但方案Ⅰ井口远离大降坪矿区现有生产生活设施,需修建3km的矿山公路和酸性水处理系统,井口工业场地需占用大量农用地,对周边环境影响较大。Ⅱ方案虽石门长,但竖井井筒及平硐工程量相对较少,井口工业场地位于大降坪矿区内,距离选矿厂近,外部运输条件好,不需新建矿山公路和酸性水处理系统,不存在征地问题,对矿区周边环境影响较小,生产管理方便。由此可见,方案Ⅱ优于方案Ⅰ,故推荐优选上盘主副井开拓方案。

3 采矿方法选择

尖山区段黄铁矿床为致密状黄铁矿和磁黄铁矿,含S平均品位24.42%,为高硫高温矿床,存在自燃发火的可能性。国内高硫高温硫铁矿矿山,如新桥硫铁矿、张家庄硫铁矿、英德硫铁矿等,均采用分段空场嗣后充填采矿方法。因此,结合该矿实际,同比类似矿山,推荐采用分段空场嗣后充填采矿方法。

分段采矿嗣后充填采矿法,将阶段矿块划分为一步矿房和二步矿房,先用分段凿岩回采一步矿房并嗣后一次胶结充填,再回采二步矿房并用松散充填料充填采空区。一步矿房和二步矿房构成统一的回采单元,可以实现阶段连续开采,具有回采工艺简单、损失贫化率小、回采安全高效、生产成本低等优点。矿块垂直走向布置,矿块长度等于矿体厚度,一步矿房宽8m,二步矿房宽16m。阶段高50m,分段高8～10m,顶柱高4～6m,底柱高10～12m。分段空场嗣后充填采矿方法见图1。

图1 分段采矿嗣后充填采矿法

4 矿山生产规模及服务年限

按各中段可布矿块数计算各中段生产能力,计算公式如下:

式中:A——矿山年产量,t/a;

N——同时回采可布矿块数;

q——矿块生产能力,240t/d;

k——矿块利用系数,0.33;

E——地质影响系数,0.9;

t——年作业天数,330d/a;

Z——附产矿石率,10%。

从表1中可以看出,150,100,50,0,-50,-100 m等主要回采中段,计入附产矿后单中段产量可达到100万t/a左右。按开采年下降速度、新水平准备时间和用经济合理服务年限验证,均能达到100万t/a的生产能力,因此推荐矿山生产规模为100万t/a。

矿山服务年限计算如下:

式中:T——矿山服务年限,a;

A——矿山年产量,100万t/a;

Q——地质资源储量,3465.89万t;

α——矿石损失率,15%;

β——废石混入率,15%;

E——地质影响系数,0.9。

表1 按可布矿块数计算的中段生产能力

5 结 语

本开发利用方案对云浮硫铁矿尖山区段矿体地下开采的方案进行了初步探讨,有待在今后的初步设计中作进一步深入的研究与论证,以确保矿山安全、经济、高效地开发利用矿产资源。

[1]郭金峰.分段空场嗣后充填采矿方法的试验研究[J].江西有色金属,2000,14(3):8～10.

[2]刘仁勤,郑荣祥.阶段空场嗣后充填采矿法在铜山铜矿的应用[J].采矿技术,2007,7(3):6～7.

[3]采矿设计手册(矿床开采卷下)[M].北京:中国建筑工业出版社,1987.

2009-08-07)

黄铁平(1973-),男,湖北仙桃人,硕士,采矿工程师,主要从事矿山设计与复垦工作,Email:htp1973@126.com。