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倾斜条带陡帮剥岩工艺在南芬铁矿中的优化应用 赵铁林 （本溪钢铁集团矿业有限责任公司， 辽宁 本溪 117000） 摘要南芬露天铁矿是多分期开采矿山， 当前执行的是三期境界向四期境界扩帮过渡。由于四期扩帮区最 低作业面距下方三期主采场采剥作业面高差大， 过渡时间长， 无法保证矿石稳产高产过渡； 在上盘通向主采场的原 开拓运输道路因扩帮滚石堵塞的情况下， 主采场的大部分矿石， 必须经由下盘开拓运输系统绕行运输， 运距远。针 对上述情况， 优先在上盘局部扩展1个窄倾斜分条， 增加三期采剥区可采矿量， 同时在上盘新开辟1条安全可靠、 经 济合理的临时运输道路， 为矿山持续稳产、 降低运输成本创造条件。 关键词分期开采组合台阶倾斜分条稳产过渡开拓运输 中图分类号TD854文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -04-026-05 DOI10.19614/ki.jsks.201904006 Optimal Application of the Inclined Strip and Steep Stripping Process in Nanfen Iron Mine Zhao Tielin2 （Benxi Steel （Group）Mining Co.， Ltd.， Benxi 117000， China） Abstract Nanfen open-pit iron ore is a multi-stage mining mine， and the current implementation is the side slope exten- sion from the third phase to the fourth phase. Because the minimum working surface of the fourth-phase expansion area is far away from the mining and stripping surface of the main mining field in the third-phase，lower stage in height， long transition time cannot guarantee the high-yield and stable transition of the ore. In the case that the original development transportation road leading to the main stope is blocked by the rolling stone caused by the expansion， most of the ore in the main stope must be transported in a long distance through the development transport system at lower plate. In view of the above situation， it is preferred to expand a narrow inclined strip on the upper plate to increase the amount of mining in the third stage. At the same time， a safe and reliable， economical and reasonable temporary transportation road is opened up on the upper plate to create conditions for keeping continuous stable production and lowering transportation cost. KeywordsPhased mining， Bench group， Tilting strip， Stable production transition， Development and transportation 收稿日期2019-02-18 作者简介赵铁林 （1964） ， 男， 董事长， 高级工程师。 南芬露天铁矿是多分期开采矿山， 当前执行的是 三期境界向四期境界扩帮过渡， 三期开采境界 （70 m底） 尚有可采储量0.84亿t， 四期开采境界 （-62 m 底） 有可采储量3.14亿t ［1］。三期境界主采场采剥区 （南北纵长1 200～1 900 m） 新水平开沟作业面在142 m水平， 受南芬选矿厂对北山矿石处理能力极低的严 重制约， 三期境界北山扩帮区的下降速度远滞后于 实际需要， 导致当前北山采剥区 （南北纵长750 m） 最 低作业面是202 m水平， 相比主采场采剥区积压了6 个台阶。四期境界上盘扩帮区 （南北纵长2 900 m） 最 低作业面是382 m水平， 距三期境界主采场最低作业 面的高差达到240 m （20个台阶） 。上部四期全境界 扩帮区与下部三期境界正常采剥作业区及北山采剥 区同时生产， 四期上盘扩帮区采用组合台阶陡帮剥 岩方式加速扩帮区下降速度， 以期实现持续稳产过 渡。 1开采存在的问题及倾斜条带陡帮剥岩工艺 1. 1开采存在的问题 目前四期扩帮区最低作业面距下方三期主采场 采剥作业面高差大， 过渡时间长， 主采场采剥区新水 平准备的平盘宽度不足， 无法保证矿石稳产高产过 渡。同时由于北山采剥区与中南部主采场之间积压 6个台阶， 使得上盘进入主采场的开拓运输系统从 142 m水平以下不能按原设计继续向北延伸， 只能回 总第 514 期 2019 年第 4 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 514 April 2019 26 ChaoXing 返向南延伸， 挤占了中南部主采场采剥区的新水平 准备宽度， 导致中南部主采场采剥区的储备矿量减 少， 采场的开采状况进一步恶化。又因运输道路受 扩帮滚石的影响大， 在上盘通向主采场的原开拓运 输道路因扩帮滚石堵塞的情况下， 北山扩帮的矿岩、 主采场的大部分矿石和下盘岩石， 前期大部分需经 下盘开拓运输系统绕行运输， 岩石流向明显不合理， 造成矿岩运距过大 ［2-4］。具体存在问题如下 （1） 上盘286～202 m之间台阶形成了 “一面墙” ， 连续并段， 局部破碎带边坡稳定性差， 目前214 m清 扫平台 （原设计15 m） 被压占、 202 m以下台阶无法正 常靠帮， 压入三期境界约4.5 m （不包括截碴平台） ， 既 影响深部开沟， 也对安全生产造成较大隐患。 （2） 根据北山扩帮出露矿体情况， -2线以北矿体 变短160 m左右， 每个分层矿量减少约40万t， 但深部 矿体没有进行补钻勘探， 不清楚深部变化情况。北 端帮扩帮适当延缓， 以便后期调整开采境界。 （3） 原三期境界在上盘286 m水平留有30 m截碴 平台， 上盘矽石山岩石节理、 裂隙发育， 边坡局部有 破碎带， 并有岩石堆积， 处理困难， 平台起不到截碴 的作用。随着扩帮的延深， 原上盘北部出入沟286 m 在上盘形成的深部开拓运输道路受扩帮滚石影响会 最终中断。 （4） 在上面原开拓运输道路因扩帮滚石不通的 情况下， 北山扩帮的矿石和岩石、 主采场的大部分矿 石和下盘岩石， 前期大部分经下盘运输， 运距远； 后 期道路的通过能力不足， 运输受限。当前， 表现出来 的是运距远。 1. 2倾斜条带陡帮剥岩工艺 针对南芬露天矿采场上述开采现状， 经过研究 分析、 反复排图和综合对比， 在上盘扩帮区组合台阶 陡帮剥岩的基础上， 调整上盘扩帮区组合台阶剥岩 条带的宽度， 优先在上盘-4～12勘探线之间采取倾斜 条带陡帮剥岩方式， 加速扩1个窄倾斜分条， 同时利 用北山采剥区的空间条件， 对上盘中北部三期境界 局部及运输道路进行调整。采用倾斜条带陡帮剥岩 工艺进行优化 ［5-6］， 主要内容为 （1） 上盘开沟困难部位先下降1个窄倾斜分条， 让出部分开沟空间， 适当增加开拓矿量。 （2） 降低生产运距。上盘深部开拓运输系统原 规划由采场上盘北部总出入沟口286 m水平进入深 部， 在上盘回返2次后延伸到94 m水平， 优化为由采 场上盘北部总出入沟口286 m水平先向北山采剥区 延伸， 回返1次到214 m水平， 然后向南在上盘直接延 伸到94 m水平。 （3） 规范截碴平台的标高和宽度， 控制扩帮滚石 对三期境界内深部生产的影响。 2优化设计内容 2. 1原设计开拓运输系统 原设计从上盘通往深部三期境界采剥区的开拓 运输系统， 如图1所示。 原设计三期境界内从上盘北端出入沟口286 m 水平向南延伸， 在10～12勘探线之间下降到190 m水 平， 在此回返向北延伸到94 m水平 （在-4～-2勘探线 之间） 。从286 m水平延伸到94 m水平只回返1次。 2. 2采场现状分析说明 从上盘286 m出入沟按设计已形成的上盘运输 道路受扩帮滚石影响经常中断， 行车安全隐患无法 解决。如图2所示。 赵铁林 倾斜条带陡帮剥岩工艺在南芬铁矿中的优化应用2019年第4期 27 ChaoXing 从图2可知， 从扩帮区滚落的岩石已经将上盘的 开拓运输道路彻底堵死， 若经常清理， 则将造成上盘 运输系统频繁停用， 并且扩帮区的滚石时刻威胁着 上盘运输道路车辆的安全通行。即使这些问题都能 克服， 下面的问题仍无法解决。 受北山采剥区整体下降严重滞后的影响， 上盘 通往主采场的开拓运输系统南北往返2次， 挤占了主 采场的新水平准备空间， 恶化采场技术状况。如图3 所示。 从图3可知， 上盘开拓运输系统按原设计在190 m水平回返1次下降到142 m水平后， 由于从此处再 向北的北山采剥区此时才下降到202 m水平， 导致上 盘开拓运输道路无法继续向北延伸， 只能再回返1 次， 向南延伸4个台阶下降到94 m水平。与原设计 比， 回返了2次， 挤占了中南部主采场采剥区的新水 平准备宽度， 导致中南部主采场采剥区的储备矿量 进一步减少， 采场的技术状况进一步恶化。 2. 3优化设计方案 优化设计方案如图4所示。 从图4可知， 优化后的开拓运输系统通过调整 上盘扩帮区组合台阶剥岩条带的宽度， 在上盘-4～ 12勘探线之间采取倾斜条带陡帮剥岩方式， 加速扩 1个倾斜条带 （纵长2 010 m， 宽30～56 m） ， 同时利用 北山采剥区的空间条件， 对上盘中北部三期境界局 部及运输道路进行调整， 取消原设计由总出入沟口 286 m水平进入深部的开拓运输系统， 新开辟一条 运输系统 ［7］。在上盘北端出入沟口286 m水平向北 端帮横向布置运输道路回返延伸到190 m水平 （上 盘北端帮部位） ， 然后在上盘向南延伸下降到94 m 水平， 让出扩帮过渡期部分开沟空间， 214 m截碴平 台加宽到30 m （原设计15 m） 、 142 m截碴平台加宽 到20 m （原设计15 m） ， 提高拦截滚石效果， 清理时 也能提高设备效率。同时， 优化后的上盘深部开拓 运输系统， 在上盘纵向延伸的过程中， 比原设计减少 了1次横向回返； 比采场实际现状减少了2次横向回 返， 为上盘主采场采剥区拓宽了50～70 m的横向空 间， 其中20 m用于加宽上部截止平台， 其他30～50 m 用于拓宽主采场新水平平盘宽度， 增加主采场储备 矿量3 000多万t。 金属矿山2019年第4期总第514期 28 ChaoXing 3优化方案综合对比 优化后的三期境界与原三期境界进行分析比 较， 主要考虑以下几方面因素。 3. 1矿岩增量 根据南芬露天矿采场2015年11月份的现状， 经 计算得出， 优化后的三期境界的矿岩量跟原三期境 界相比， 矿量增加了1 271.79万t （其中三期境界延深 增加矿量1 085万t， 减少上盘压矿量186.79万t） ， 岩 石量增加了880.27万t。各分层矿岩量见表1。 3. 2运距 按原三期境界进行开采， 随着上盘扩帮的进行， 通往上盘总出入沟的286～190 m的道路由于受滚石 的影响， 运输车辆的安全受到威胁， 此道路无法正常 使用。而此时的矿岩要运出采场必须经过下盘道路 118～226～286 m平台， 最后由北山的286 m平台运出， 运距相对较远 ［8］。 优化后的三期境界跟原三期境界 （矿、 岩石下盘 运输） 相比， 每个分层平均运距减少约1.5 km。各分 层运距对比见表2。 3. 3经济效益 优化后的三期境界跟原三期境界 （矿、 岩石下盘 运输） 相比， 每个分层平均运距减少约1.5 km。按南 芬露天矿2015年矿石运输成本1.2元/ （tkm） ， 岩石 运输成本1.16元/ （t km） 核算。根据矿山的生产实际 情况， 按 70的矿岩量从原下盘运输道路运输 （另 30的矿岩从原上盘运输， 运距与新优化道路运距基 本相等） ， 共可节省1.51.29 057.96701.5 1.167 207.777020 192万元。同时， 考虑到在 扩帮未与主采场连帮之前， 增加的剥岩量825万t属 于上盘扩帮第1分条的岩量， 相当于先下降了1个窄 倾斜条带， 没有增加扩帮剥岩费用， 所以共计节省运 输成本为20 192万元。 3. 4扩帮过渡期与稳产年限 在扩帮过渡期间， 矿体上盘增加开沟宽35 m， 可 连续开沟2 a， 避免矿体较早压在上盘， 让出下盘矿体 台阶开采空间， 经折算扩帮过渡期和稳产年限相应 延长1.5 a。同时， 在过渡期减少上盘压矿186.79万t， 露天底延深2个台阶， 增加矿量1 085万t， 合计增加 矿量1 271.79万t。 3. 5总体边坡角 优化部位的境界比原设计三期境界总体阶段边 坡角提高2～2.6左右 ［9］。虽然总体边坡角相对提高 了， 但对于四期扩帮来说， 修改的境界只是临时境界 且服务年限较短。最大的益处是为下部开采水平提 供了更大的开沟空间， 为矽石山扩帮连帮赢得了2 a 时间。 矿山除做好边坡疏干工作外， 还应继续采取爆 破降震、 边帮加固等措施， 做好边坡维护与监测， 做 好边坡管理工作， 尤其是破碎带部位要加强边坡管 理 ［10］。在上盘破碎带部位增加2套滑动力监测装置 （26万元） ， 为边坡管理提供数据， 指导日常生产。 3. 6安全可靠性 按优化后的境界开采， 286 m 以上三期已全部靠 界， 上盘道路受矽石山扩帮和滚石影响跟原三期境 界相比影响相对较小， 且处理和维护相对容易， 具体 表现是 利用286 m以上370～310 m和370～286 m2条 斜坡道作为截碴平台 （中部特殊部位需重点清理） ； 原286～190 m斜坡道作为截碴平台功能由214 m平台 赵铁林 倾斜条带陡帮剥岩工艺在南芬铁矿中的优化应用2019年第4期 29 ChaoXing 代替， 这样， 286～214 m的扩帮对三期内生产的影响 就得到控制， 可持续时间4～5 a。 4生产中的问题 按优化后的境界开采总体上有利， 同时执行中 也存在如下问题 （1） 作业平台窄长， 设备效率降低。作业平台长 2 010 m， 宽56～30 m， 作业中设备效率有一定降低。 （2） 年作业时间较短， 靠帮作业多， 生产组织困 难。采场排水管道经过该部位， 排水集水坑位于下 部， 因汛期防排水要求， 该部位开采每年最多为9个 月， 考虑到汛期前后各1个月为准备时间， 年净开采 时间只有7个月； 同时靠帮作业多， 清理平盘和边坡 浮石难度较大， 工艺循环次数增加， 总体形成生产组 织困难的局面。 （3） 边坡破碎带影响临时边坡稳定。边坡上有 一处破碎带， 长约50 m， 对临时边坡的稳定期性有一 定影响， 作业过程中需重点关注， 必要时可在上部设 置监测系统， 下部采取支护措施， 坡面上可作适当维 护。 5关于后续调整设计的说明 为提高214 m平台截滚石和清理岩石的效果， 建 议加宽214 m平台至35 m， 214 m平台南端采用斜坡 道与190 m连通， 如此可具备2个清理岩石出口； 142 m平台宽维持原设计不变。 6结论 南芬露天矿分期开采应用上述倾斜条带陡帮剥 岩方式优化后， 将三期境界拦截滚石的平台加宽， 与 当前上盘310～370 m截滚石平台相比使用效果更好， 生产受扩帮和滚石影响跟原三期境界相比影响相对 较小， 安全性相对较高； 缩短了矿石和岩石运距1.5 km、 节约了矿岩石的运输成本 （降低运输成本20 192 万元） ； 上盘开沟平均增宽35 m， 扩帮过渡期和稳产 年限延长2 a。需要重点关注的事项是破碎带部位防 滚石和局部边坡的稳定。 参 考 文 献 范立军， 曾鹏毅， 孙殿兴. 南芬露天铁矿分期境界出入沟过渡探 讨 ［J］ . 金属矿山， 2013 （5） 37-40． Fan Lijun，Zeng Pengyi，Sun Dianxing. 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