大红山铁矿分采采区复杂工程条件下低品位铁矿石资源回采规划与降本优化

刘晓军 王军 徐万寿 杨小平

（玉溪大红山矿业有限公司）

1 引言

大红山铁矿经过十余年开发利用，已消耗约2亿t 铁矿石资源，如何提高资源综合利用率，延长矿山服务年限是矿业公司当前的重要工作。目前大红山铁矿井下铁品位在20 %-15 %之间的超低品位铁矿资源约4 600 万t，平均品位18.5 %，主要分布于II1 主矿体周边（分采、西翼采区）及III、IV 号矿上下盘，该部分矿体与贫矿呈互层透镜状产出，连续性差。由于二期建设时铁精矿价格低，超低品位铁矿回采经济效益差，未对该部分超低品位铁矿石进行规划回采。目前大红山铁矿井下II1 主矿体已回采至320 m 分段，III、IV 号矿体已回采至340 m分段，铁精矿市场价格亦有大幅回升，若再不及时对该部分铁矿石进行回采，将造成矿石资源的永久性损失。

大红山铁矿于2022 对分采采区周边低品位矿体进行了重新圈定并开展了回采规划，本文主要针对设计范围周边的复杂工程条件所采取的设计思路、处理措施以及采矿工艺设计过程中所作出的降本优化成效进行论述。

2 背景概述

分采采区低品位铁矿石回采规划范围为分采300-370 m 标高，A32 线～A28E 线之间、III-IV 号矿回采范围以南的所有矿体。根据前期完成的供矿截止品位分析报告及2022 年储量核实资料，地质人员已将将TFe＞18 %或MFe＞10 %超低品位铁矿体重新圈定，从平面及剖面图上来看矿体间夹石变薄，矿体连续性较好。

工程现状方面，分采采区原设计为分段空场嗣后充填采矿法，主要围绕贫矿和富矿施工了370 m、355 m、340 m、320 m、300 m 共五个分段十四个盘区，其中370 m、355 m分段已基本回采结束，320 m、300 m 分段已部分回采形成了空区，其余未回采部分除340 m 分段以外均已完成中孔施工待回采。规划范围上部及东部均为西翼采区，下部为分采300 m 以下采区，西部为西上采区，北部为III、IV 号矿采区，均设计采用无底柱分段崩落法回采。

3 工程条件复杂性分析

超低品位铁矿体重新圈定后，矿体间夹石变薄，多层矿体密集度变高，若继续采用分段空场嗣后充填法回采，采矿工艺损失率较大，无法实现“应收尽收、颗粒归仓”，已明显不适用于超低品位矿的综合利用。根据一、二期初步设计对赋存密集矿体采矿方法的比较，无底柱分段崩落法最有优势，该工艺简单灵活，相对于分段空场法回采率较高，因此选定采用无底柱分段崩落法回采，同时可与分采范围周边的西翼采区、III-IV号矿采区的采矿方法相统一，生产组织上便于持续衔接。

规划范围周边的工程条件极为复杂，主要体现在以下几方面：一是分采300 m-370 m 各分段均有大量针对贫矿体施工形成的分段空场法巷道且走向方位极不规则，影响采矿进路布置、易造成边角矿石损失；二是320 m 分段二盘区、355 m 分段二盘区、三盘区均为双凿岩巷沿矿体走向布置，新设计采矿进路若东西向布置则无法控制和回收双凿岩巷中间三角体；三是300 m 分段一盘区、二盘区、四盘区及320 m分段二盘区均已回采形成空区，而采空区上方尚有很大一部分低品位矿、超低品位矿待规划回采，处理起来较为棘手；四是340 mA31 线及A32E 线作为III-IV 号矿采区的主要通道对下部回采形成压制。这些都对本次规划带来极为不利的影响。见图1～图3。

图2 分采采区320 m 分段现状平面图

图3 分采采区A30 线剖面图

4 初步回采规划

设计以原分段空场法盘区走向矿柱、倾向矿柱为界初步将规划范围划分为三个区域，即A30线以西部分矿体、A30-A32 线原分段空场法采场下盘矿体、A30-A32线原分段空场法采场上盘矿体。根据本次规划范围内工程现状的复杂性，设计采取以下四项措施解决[1]、[2]：一是充分利用原有工程、局部适当增加巷道，将原分段空场法盘区走向矿柱、倾向矿柱控制到位，尽可能保证采矿进路与周边采区进路的走向方位有效衔接延续；二是针对原分段空场法采场下盘矿体垂直矿体走向布置采矿进路，以控制和回收双凿岩巷中间三角体矿石资源；三是设计充填联道对原分段空场法已形成的采空区进行废石充填后再综合评估空区上方矿体回采的可行性；四是在340 m 分段西侧边缘新设计一条通道以解除340 mA31 线、A32E 线对下部回采的压制影响。

（1）A30 线以西部分矿体沿矿体走向布置采矿进路

在A30 线原分采倾向矿柱西侧布置1#切割槽，各分段采矿进路东西向布置并以该切割槽及原分采沿脉干线自东往西退采，见图4。

图4 分采采区340 m 分段A30 线以西部分采切工程平面图

（2）A30-A32 线原分段空场法采场下盘矿体垂直矿体走向布置采矿进路

该范围主要以原分段空场法盘区采空区及沿脉干线为切割槽由北向南退采，为常规布置、不作赘述。见图5。

图5 分采采区320 m 分段下盘采切工程平面图

（3）A30-A32 线原分段空场法采场上盘矿体

A30-A32 线原分段空场法采场上盘矿体根据当前采空区现状，分采340 m 北侧走向矿柱以北矿体主要集中在A30’线以西，A30’-A30 线已在300 m、320 m 分段回采形成采空区，设计在320 m、340 m 分段布置充填联道对两个采空区进行废石充填，充填后再综合评估空区上方矿体回采的可行性，届时若进行回采只需将1#切割槽往东调整、延伸采矿进路即可。见图6。

图6 分采采区340 m 分段充填联道平面图

最终在原分采采区的370 m、355 m、340 m、320 m、300 m 五个分段均布置采切工程，技术经济指标见表1。

表1 分采采区300-370 m 分段低品位矿体回采设计技术经济指标表

5 方案优化与成效

本次方案规划的370 m、355 m、340 m三个分段间高度仅15 m，因340 m 分段原有采矿进路为下坡，中孔最大高度约30 m，因此最初是按照H1354 台车施工中孔≤35 m 来考虑的。这样就存在以下两方面问题：一是在现有分段空场法工程现状条件下巷道过于密集、采切工程量较大，二是后续实际生产过程中容易出现穿孔、卡钎等情况，不利于生产组织协调。

随着2022 年下半年东上采区现有协力单位中标分采范围，从合同角度来说已具备应用其已配置的大型中孔台车、铲运机等采矿设备的条件，尤其是DL421 中孔凿岩台车施工孔深可达45 m，偏斜率小、采矿效率高，以东上采区无底柱分段崩落法的实际应用来看，采矿分段高度在30 m 时亦能保证生产组织的高效顺畅。因此，鉴于370 m、355 m、340 m 三个分段间高度仅15 m，考虑将355 m 分段设计的采切工程取消，将340 m 的分段高度自然调整为30 m。经过设计调整与复核，取消355 m 分段设计工程后，通过现有的DL421 中孔凿岩台车与其它中孔设备相互配合完全能够全部控制矿体、满足生产需要。最终优化采切工程量约1 900 m/29 000 m³，优化采切费用约812 万元，采切比降至1.49 m/kt、23.07 m³/kt[3]。

另外，本次规划充填原分段空场法三个盘区的采空区，预估可充填废石3.5 万m³，为后续井下各采区掘进废石提供排放点，预估节省排废费用近300 万元。

6 总结

（1）通过分析研判并采取合理的技术措施，规划了大红山铁矿分采采区低品位矿石资源回采方案，结合合同条件的改变对采切工程进行优化，在提高采矿生产效率的同时大大降低了采切费用投入，预估节省排废费用近300 万元。

（2）回采方案设计采出铁原矿量660 万t，设计采出品位21.05 %，在大红山铁矿先天的资源优势和成本优势下，提高资源综合利用率、延长矿山服务年限才是最大的效益。