浅谈红云滩西矿地下开采转露天开采

　　摘要：新疆鄯善红云滩西矿在经过可行性研究后决定由地下开采转为露天开采。为了使整个转型顺利，矿山前期做了大量的准备工作，包括探矿增储、采空区测量、采空区处理、干磁选实验等，为转型提供了可靠的安全保障和技术基础。
　　关键词：可行性研究，采空区测量，采空区处理，爆破，干磁选
　　一、总论
　　新疆鄯善县红云滩西矿是新疆宝地矿业有限责任公司鄯善分公司属下一中下型磁铁矿山。矿山在上世纪90年代曾进行过小规模露采，2001年转为井下采矿，由于井下矿体赋存条件差、矿脉非常不稳定，开采难度大，损失贫化率高，生产能力仅在10万吨/年。2006年在地下开采时利用3000余米坑道钻进行了探矿增储工作，在距地表90米以上增加地质储量至500余万吨，矿体分布为大小不同的透镜体，品位较低。矿山地处新疆东部戈壁滩上，总的地貌为—由北、北东向南、向西倾斜之缓地带，海拔在1334～1368m之间，地势北高南低，相对高差34m，属浅切割程度的低中山区。矿体呈层状产出，矿体平均厚度为14m，矿体倾角平均为72°，矿体埋藏较浅，在地表均有出露。矿区第四系不发育，多为基岩露布，矿石坚硬，围岩硬度中等，矿区水文地质条件简单，适于露天开采。为更充分的利用这不可再生的宝贵资源，经过可行性研究，在安全和经济上是有保障的，决定由现在的地下开采转为露天开采。
　　二、可行性研究
　　矿山经过探矿增储后，由辽宁鞍山设计院做出可行性研究，报告说明矿山由地下转露天开采，在采深90米的条件下，境界内磁铁矿资源量（332+333）：396.93万t，生产剥采比为2.67t/t，根据近年铁矿市场行情分析，从经济上是合理的。但由于矿山处于东疆戈壁滩上，水资源匮乏，针对采出的低品位矿石的可选性，矿山在北京矿业研究总院做了干磁选实验，矿石的可选性较好，在矿山上进行干磁选，可提高原矿品味10%左右，尾矿品位在13%左右，在东疆戈壁滩上无水的情况下，此方案是非常经济的。由于是地下开采转露天开采，原有井下采空区是正常生产最大的安全隐患，在露天开采的前期处理地下采空区是保证安全的前提，在经过技术的充分论证后，采空区是可以很好的处理的，此后决定由地下开采转为露天开采。
　　三、采空区测量
　　从2001年矿山开始地下采矿，井下一中段有大小采空区22个，一中段距地表50米，地下采空区总暴露面积约2000m2，在露天开采之前，必须对井下采空区进行详细的描述并处理。采空区测量是为安全、高效、全面处理采空区提供理论依据和技术支持，而对采空区顶板的控制程度是成功处理采空区的关键环节。
　　本次测量主要是对地下采空区进行补充测量，准确的描述采空区形态，为前期处理采空区提供技术基础。为了详细描述采空区，购置拓扑康免棱镜全站仪一台对采空区进行了补充测量。测量采用极坐标支导线的方法控制采空区的顶板及轮廓，测量控制网度达到了3m×3m，矿山技术人员共耗时6个月对井下所有采空区进行了测量，并将数据成图，形成测量报告，为采空区处理提供了基础，但由于个别采空区由于采矿年限较长，空区已无法测量，无法描述顶板情况，只对空区轮廓进行描述，处理空区时只能根据老资料采用探孔控制顶板，采用“边探边布置钻孔”的方法控制空区顶板，将安全风险降到最底。
　　四、采空区处理
　　采空区的处理主要是以爆破的方式强制放塌采空区顶柱，防止人员、设备在其上方行走而造成塌陷事故。
　　矿山井下存在的采空区顶柱厚度不等，薄的距地面10米左右，厚的30m左右。为了使转型顺利，能够安全的进行露天生产，查看多方面资料，确定了人员、设备在空区上行驶的安全厚度，经研究决定，在露天开采水平面20米以内的采空区一旦暴露即进行爆破处理。在地表需处理的空区顶柱厚度均在10米以上，顶柱的稳定情况较好，矿山现有的两台穿孔设备重量分别为10吨和14吨，经过对矿山以往力学资料的查看，矿岩硬度的普氏系数在10-12，已开采两年的采场没有任何冒顶迹象，且顶板非常完整，应当具备在顶部穿孔的条件，最后矿山决定采用地表中深孔微差爆破处理空区顶柱。
　　1、穿孔阶段
　　由于地下转露天开采，可借鉴的经验不多，采空区处理更是第一次，之前井下采矿使用浅孔留矿法，个别采场留有底部结构，爆破后还应使漏斗等出矿结构完整充填，为避免出现架桥现象，对爆破后的岩石粒度也提出了很高的要求。为解决这一难题，矿山所有技术人员一起商量研讨对策，研究爆破方案。经研究决定，爆破网络为2.5m×2.5m。
　　在穿孔的过程中，为检验测量对采场顶板控制时可能存在误差，穿孔时补充了部分探孔，探孔直接从地表将空区穿透。在处理首采区（1000㎡左右）时，分地段补充了约10个探孔，所有探孔均与测量吻合。至此，可以肯定的说，穿孔工作非常成功，为爆破提供了很好的基础。
　　2、爆破阶段
　　由于之前矿山是由小露天采坑与井下采空区结合，所以一部分空区顶柱具有好的侧向爆破自由面，而其余部分顶柱则只有以空区为下部自由面。所以，不同的空区在爆破网络上拥有不同的方式。
　　此次处理采空区顶柱的目的有两个：一是放踏，二是充填。矿山已形成的采空区有以下特点：一、采场底部结构不一致。多数采场为平底结构的留矿法采场，个别采场下部留有较高的放矿漏斗，斗径约为两米。二、矿山整体的节理、裂隙、断层均较发育。要想使下部漏斗充分填充，在网络上的选择是至关重要的。
　　根据相邻矿山以往露采的经验，矿石和岩石的爆破参数是不一致的，矿山现有的两台阿特拉斯液压钻机穿孔孔径均为90mm，最终矿山根据经验对比，将网络参数取为孔排距均为2.5m，将爆破后的岩石粒度减到最小，并以采空区顶板为自由面，炮后向下沉降。
　　空区顶板就井下观察没有出现过冒顶，但根据之前采矿总结的经验，所有采场结束回采均是因为出现缓倾斜较厚的废石夹干，而在矿岩交接处的地方基本存在断层破碎带。由于受断层的影响，在空区顶板预留底部抵抗过大，容易造成顶柱下部大块率过高，大块在下部漏斗处架桥，难以保证将来人员设备的安全；预留底部抵抗过小，容易造成“冲炮”现象，无法保证爆破效果。最后矿山利用局部探眼控制，废石夹干一般为5米厚（断层距空区顶板约5米），所以将空底预留在夹干中间，抵抗最好，所以底部抵抗取2.5米。
　　在爆破范围内的最东边，由于靠近最终境界，为了更好的控制边坡及后冲，最外一排孔采用小孔距（1米），并采用不耦合装药结构，实施光面爆破。
　　爆破网络的确定直接关系到爆破的成败，以及日后生产的安全问题。空区放踏之后，没有可靠的办法能够检查效果，所以此次爆破就必须一次成功。首先要保证顶柱完全放踏，其次还要保证放踏后没有盲瞎炮。为实现这一目的，就目前的起爆器材来看，导爆索为最安全可靠的。网络连接时，孔内为导爆索起爆炸药，孔外利用毫秒延期导爆管雷管控制延期。
　　在起爆顺序上，由于顶柱的厚度不均匀，所以首先起爆较薄的弱面，在控制微差的过程中，最先起爆弱面较之后起爆断面超前4个段别，可以形成弱面拉槽的效果，使爆破效果更好。
　　
　　3、爆破总结
　　矿山按照上述爆破方案成功实施爆破后，基本达到了设计的预期目的。根据充填后的效果可以判断，充填较为密实。从目前生产近两年的效果判断，采空区的爆破及充填是成功的。
　　五、地下开采转露天开采的意义
　　将采矿方法由地下开采转为露天开采，充分回收利用了不可再生的宝贵资源，提高回采率，降低生产成本，扩大生产能力，安全风险大大降低，企业每年可增加生产值4000万元以上。
　　2007-2009年产生的经济效益情况
　　1、地下开采转露天开采，提高回采率20%，多回收矿石10.04万吨，增加收入2901.3万元，获得利润205万元。
　　2、低品位矿石回收利用，回收利用低品位铁矿石27.72万吨，增加收入3556.8万元，获得利润322万元。
　　3、难选矿（氧化矿）回收利用，回收利用难选矿（氧化矿）32.03万吨，增加收入6828.6万元，获得利润576万元。
　　三年来矿山在节约与综合利用矿产资源方面投入资金4095.83万元，多回收矿石69.79万吨，增加收入12574.2万元，获得利润合计1103万元。
　　现在中小型矿山大多前期勘察程度不够，矿体资源未摸清。在能够控制经济合理剥采比的情况下，成功实施采矿方法的转型，本矿山应是可供参考的典范，是充分回收利用宝贵资源的典型。

《浅谈红云滩西矿地下开采转露天开采》

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