MKTK露天转地下开采过渡期生产接续方案探讨

侯正敏，文长远，毕建春

（富蕴蒙库铁矿有限责任公司，新疆 阿勒泰 836100）

MK铁矿是某钢铁公司可持续发展的重要原料基地之一，行政区隶属于阿勒泰地区富蕴县管辖，地理坐标：东经89°03′45″～89°56′15″；北纬47°30′00″～47°32′30″。矿区距离富蕴县城96公里，距离乌鲁木齐约500公里，交通便利。MK铁矿结合矿床开采技术条件和市场供需关系，分为露天开采、露天联合地下挂帮矿体开采和地下开采三种开采方式，开采规模最终达到400万t/a；露天开采自2003年开始，2008年产量达到300万t/a。采用公路汽车运输联合平硐溜井运输；地下开采采用平硐～竖井～斜坡道联合开拓，采矿方法为无底柱分段崩落法[1]。正在进行1038m、1022m分层回采作业，1006m、989m采准开拓，开采规模为180万t/a。该矿山编制中长期滚动采掘进度计划，露天开采规模逐年降低，计划2021年末闭坑；地下开采逐年增产，正在进行938m挂帮矿体开采，露天联合地下挂帮矿体开采规模约300万t/a。

1 过渡期开采存在的问题

MK铁矿露天联合地下挂帮矿体开采在实际生产过程中，受挂帮矿体厚度小、走向长、分层下降速度慢的因素影响，存在如下问题：①挂帮矿体开采规模达不到设计要求，造成过渡期减产过渡。为满足后工序对原料的需求，露天矿加大了开采规模，造成后期产能衔接更加困难。②为了使露天转地下开采在时间上、空间上、产量上合理衔接，规划要求露天矿开采规模按时间逐年减产，造成露天矿钻、装、运大量设备闲置、人员效率低下，承包方成本大幅上升。③因地下挂帮矿体开采分层下降速度慢，露天矿开采将于2021年末闭坑，2022年和2023年将仅靠挂帮矿体开采承担后工序铁矿石供应，预判将减产过渡[2]。

2 露天转地下过渡期开采生产接续方案

2.1 露天矿境界延伸优化

（1）境界延伸优化应考虑的问题。①938m阶段以上124线以东挂帮矿体开采临近露天矿端帮围岩扰动形成的滚石对露天矿生产的影响。露天矿端帮已形成1046m、1022m、998m和974m四个台阶，其中974m台阶东部坡顶线距离最终境界约44m，境界优化时在该平台设置拦渣挡墙，防止挂帮矿体开采端部扰动形成的滚石对露天矿生产造成影响。②境界优化后露天坑底宽度是否满足设备最小作业间距。原则上露天坑底宽度是根据地质条件确定台阶参数、确定边坡角参数、再根据经济合理剥采比确定最小底宽。③边坡的稳定性计算。选择毕肖普法（Bishop法）计算各分区边坡的稳定性，并用萨尔玛法（Sarma法）对部分计算剖面进行校核。计算8个剖面，采用毕肖普法计算实际露天边坡境界的稳定性。最后采用萨尔玛法对部分计算剖面进行校核，并通过边坡稳定性影响因素的调整，综合提出实际开采各分区边坡的稳定性。根据计算结果，只有下盘南区6—6′剖面边坡稳定性处于临界状态。

在开采过程中，一是采用高精度导爆管雷管实现逐孔起爆，降低爆破冲击波对边坡的影响。二是利用现有边坡在线监测系统24小时连续监测。三是加快回采速度，减少暴露于边坡下的作业的时间。

（2）境界优化效益。延伸优化后采出铁矿石约25.54万t，可弥补过渡期产能衔接；同时露天开采比地下开采成本降低约30元/t。

2.2 矿石覆盖层形成方法

采用无底柱分段崩落采矿方法开采，首分段回采时需在一定厚度的矿石覆盖层或岩石覆盖层下放矿，露天转地下开采的矿山，在此基础上还要在露天底以上形成一定厚度的防冲击地压、防漏风、滞水、防泥石流和防寒保暖等作用具有一定厚度的覆盖层。通过覆盖层形成作用机理研究和覆盖层工艺优化，在露天矿生产过程中938m～926m分层形成矿石覆盖层，以达到有效降低地下开采铁矿石的贫化率的目的，并提前回收42万吨铁矿石衔接过渡期产能问题。

2.3 危机接替资源开发利用

为进一步查明该矿采矿权范围内矿体深部地质特征，提高勘查程度和资源储量类别，为大规模开采和矿山接续提供资源保障。于2006年～2009年利用《全国危机矿山接替资源找矿项目》对1号矿体深部及其以东矿体和外围展开普查找矿工作；在普查基础上于2013年6月份委托地质队查明矿区东部延伸带范围（153线～165线）地表矿体分布情况，探求一定的可供矿山近期开发利用的资源量，勘探得出9号矿体地质资源量119.81万t。依据圈定的露天开采终了境界，9#矿体境界内可开采资源量共计86.60万t，其中122b类35.98万t，333类50.62万t。考虑地质差异系数，333类资源量按80%计算，计算境界内开采铁矿石量为76.48万t。

2.4 加快帮挂帮矿体开采下降速度的措施

露天采场东端多属浅地表的挂帮矿体，挂帮矿量少，回采分段下降速度慢，规模不能大而回采时间长，采准工程量大而可采矿量少，不采不允许，回采确有难度。鉴于挂帮矿体的赋存特点和资源情况，需加快下降分段速度提高产能，必须对938m以上挂帮矿体开采采取有效措施：①提高采准工程施工机械化程度，确保采准施工进度满足采准矿量保有期。②增加切割巷及切割天井，达到多工作面回采作业的条件。③实现掘、采、铲运设备大型化、信息化。

3 结论及建议

①本文在已有露天转地下过渡期开采研究成果及借鉴类似矿山生产经验的基础上，通过露天矿境界延伸优化回收铁矿石25.54万t、采用露天法形成矿石覆盖层回收铁矿石42万t、利用接替资源开采铁矿石76.48万t及加快挂帮矿体开采下降速度等方式，MK铁矿过渡期开采在产能上互补规模可以达到300万t/a～320万t/a。②因国内矿山开采技术条件各有差异，已有研究成果无法从根本上解决所有露天转地下开采过渡期存在的具体问题，大部分矿山普遍存在减产过渡的现象。还需矿山企业结合自身矿体赋存条件及开采技术条件，研究出适合的最佳开采模式。