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眼前山鐵礦轉(zhuǎn)井下深部開采影響安全生產(chǎn)主要技術(shù)問題的可行性分析

文檔作者：劉志娟楊喜文文檔來源：中冶北方工程技術(shù)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年04月28日
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20
礦 業(yè) 工 程
M ining Engineering
第11卷第2期
2013年4月
眼前山鐵礦轉(zhuǎn)井下深部開采影響安全生產(chǎn)
主要技術(shù)問題的可行性分析
劉志娟 楊喜文
(中冶北方工程技術(shù)有限公司，遼寧鞍山114051)
摘要：論述了露天轉(zhuǎn)入井下深部開采主要技術(shù)方案的可行性；分析了井下深部開采的合理開采順序、
產(chǎn)量銜接、井下通風(fēng)系統(tǒng)、采礦方法選擇、周邊環(huán)境條件影響及對露天坑采取的安全措施等問題，實踐表
明，該技術(shù)方案可行。
關(guān)鍵詞：井下開采；生態(tài)環(huán)境；安全措施
中圖分類號：TD 7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671—8550(2013)02—0020～03
1 礦山開采現(xiàn)狀
鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司眼前山鐵礦采用露天開采，
設(shè)計規(guī)模250萬t／a，露天采場上口長1 410 m，寬
570～710 m，露天底一183 m，露天坑深276 m．
礦山將于2012年內(nèi)閉坑。轉(zhuǎn)井下開采規(guī)模為800
萬t／a。為穩(wěn)妥的實現(xiàn)礦山產(chǎn)量的平穩(wěn)過渡，首先
于2012年露天開采結(jié)束后轉(zhuǎn)入掛幫礦體開采，然
后再進(jìn)行深部礦體井下開采。掛幫礦體開采的基建
工程即將結(jié)束，待露天開采結(jié)束后，即時進(jìn)行掛幫
礦體開采，并過渡到深部礦體開采。
2 開采順序的合理性分析
眼前山鐵礦露天轉(zhuǎn)井下深部開采，涉及到露天
的正常生產(chǎn)、掛幫礦體開采和露天底以下礦體開
采，三者之間合理開采順序，是確保礦山由露天平
穩(wěn)過渡到井下開采、產(chǎn)量的合理銜接和安全生產(chǎn)的
重要課題。
為此，設(shè)計對掛幫礦體開采分步進(jìn)行：1)采
用平硐溜井開拓；2)平硐溜井開拓標(biāo)高以下的掛
幫礦體和深部礦體開采均利用深部出礦系統(tǒng)。在露
天開采末期，利用露天的寬平臺，進(jìn)行掛幫礦體的
開拓和采準(zhǔn)工程施工，施工在礦體的東、西端幫和
北幫內(nèi)進(jìn)行，所出巖石用50 t坑內(nèi)卡車通過露天采
場已有的道路運到廢石場。掛幫礦體開拓和采準(zhǔn)工
收稿日期：2012一10—3O
作者簡介：劉志娟(1981～)，女(滿族)，遼寧撫順人，中冶北方
工程技術(shù)有限公司工程師，主要從事的工作和研究方向：礦山安全
生產(chǎn)技術(shù)方面
程需一年，加之露天處于生產(chǎn)末期，只采礦不剝
巖。露天開采結(jié)束后，掛幫礦體立即投入開采。據(jù)
此，掛幫礦體開拓和采準(zhǔn)工程既不影響露天礦正常
生產(chǎn)，也不影響露天開采的礦石運輸，可做到產(chǎn)量
上合理銜接。
掛幫礦體平硐溜井開拓標(biāo)高以上的礦體開采，
起步規(guī)模240萬t，服務(wù)6年，屆時深部礦體的開
拓工程已全部完成，形成完整的提升、通風(fēng)、排
水、供水、供電、供氣、通訊和運輸系統(tǒng)。平硐開
拓標(biāo)高以下的掛幫礦體利用深部出礦系統(tǒng)，據(jù)此，
露天開采、掛幫礦體開采和深部礦體開采在時間
上、空間上、產(chǎn)量銜接上是過渡關(guān)系，是產(chǎn)量逐步
加大和銜接關(guān)系，可保證生產(chǎn)安全，見圖1。
3 河流改道的合理安排
谷首峪河眼前山河段在礦區(qū)南部通過，是一條
小溪，枯水季節(jié)無水，雨季有水， 一般流量為
0．021 ITI。／s。該河段在露天開采期間進(jìn)行過改道，
并運行多年。轉(zhuǎn)地下開采后，依據(jù)設(shè)計圈定的地表
錯動界線，開采至一321 rn水平時，河道距錯動界
線為20~200 m，一321 an水平以上礦體開采該河
段可不改道。但一321 m水平以下礦體開采，該河
段的東南部、西南部部分河段進(jìn)入錯動界線內(nèi)，該
河段必須改道。鑒于掛幫礦體平硐開拓標(biāo)高以上服
務(wù)6年， 一321 m 水平以上服務(wù)13年， 而且
一501 ITI水平以下還有6 300萬t的333級礦量，有
待進(jìn)一步勘查升級。據(jù)此，確定在礦山生產(chǎn)l7～
19年，依據(jù)333級礦量升級情況，確定礦體最終
的開采錯動界線后，確定河段改道位置，避免重復(fù)
2013年第2期 劉志娟等 眼前山鐵礦轉(zhuǎn)井下深部開采影響安全生產(chǎn)主要技術(shù)問題的可行性分析 21
一
、
刪唧
．fL
時間，a
圖1 眼前山鐵礦產(chǎn)量發(fā)展曲線
表1 眼前山鐵礦產(chǎn)量發(fā)展表／萬t·a一
項 目 過渡期 轉(zhuǎn)入井下開采
掛幫礦體開采 深部開采
序號 1 2
時間 2o12 2o13
露天開采 3O 結(jié)束
西端幫(西區(qū)) 基建 5O
東端幫 基建 基建
北幫(東區(qū)) 基建 基建
南幫 基建基建
基建帶礦 1O 1O
合計 40 6O
3 4 5 6 7 8 9 1o 1l 12 13 14 15～ 29
2014 2015 2O16 2O17 2018 2o19 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026～ 2o41
11o 180 180 180 18o 180 220 220
基建 6O 7O 75 10o 12o 14o 21o
基建 2O 4O 45 7O 7O 7O 7O
基建 基建 基建 基建 30 6O 6O 6O
20 40 40 40
】3O 3oo 33o 34o 38O 43O 490 560
改道，既節(jié)省初期投資，又避免河段重復(fù)改道，在
安全生產(chǎn)中是可行的。
4 覆蓋層形成的可操作性
眼前山鐵礦露天轉(zhuǎn)井下開采采用無底柱分段崩
落法，借鑒杏山鐵礦、板石溝鐵礦上青礦區(qū)露天轉(zhuǎn)
井下開采的實踐經(jīng)驗，必須形成兩個墊層：1)露
天底的防水墊層；2)是無柱分段崩落法放礦覆蓋
層。
— — 露天坑的覆蓋層。眼前山鐵礦的露天坑上
口長為1 410 m，寬57O～710 m，是一個橢圓形的
深坑，封閉圈與露天底高差276 m，面積為90萬
m ，為防止大氣降水大量涌人井下，設(shè)計采取在
露天坑底回填厚度不小于40 m巖石墊層， 回填材
料取自廢石場不含泥土的自然級配巖石進(jìn)行回填，
回填量為136萬m。，利用礦山已有的礦用汽車，
在露天底下深部礦體開采之前進(jìn)行回填，其作用
是：1)回填材料不含泥土避免產(chǎn)生井下泥石流；
2)露天坑的降水可以緩慢滲入井下，避免淹井事
故發(fā)生；3)有利井下防凍，避免井下發(fā)生凍災(zāi)；
4)有利井下通風(fēng)， 防止漏風(fēng)；5)不小于40 m墊
層可延緩邊坡塌落，減少邊坡滑落對井下工程的破
壞。
— — 無底柱分段崩落法放礦覆蓋層。按《金屬
非金屬礦山安全規(guī)程》要求，回采工作面的上方應(yīng)
有大于分段高度的覆蓋巖層，若上盤不能自行冒落
或冒落的巖石量達(dá)不到所規(guī)定的厚度，應(yīng)及時進(jìn)行
強(qiáng)制放頂，使覆蓋層厚度達(dá)到兩個分段高度。設(shè)計
采用礦石作為墊層，對第一、二兩個回采分段的回
采礦石只出1／3，其余礦石留作墊層。
綜上所述，轉(zhuǎn)井下開采的墊層材料選取、厚度
的確定、回填方法，具有可操作性，可確保礦山生
產(chǎn)安全。
5 防排水措施的安全可靠性
眼前山鐵礦的水文地質(zhì)條件為中等一復(fù)雜類
型，匯水面積達(dá)175萬m ，井下涌水量大，經(jīng)計
算，一321 m水平開采時的降雨徑流量和地下水涌
水量正常時為3．55萬m。／d，最大時為19．5萬
m。／d，一501 In水平開采時的正常涌水量為3．78
萬m。／d，最大為21．2萬m。／d，具有突水淹井風(fēng)
險。
為此，設(shè)計在一321m水平副井車場附近設(shè)兩
套水倉，兩個水泵房．每個水泵房布置12臺水泵，
0∞ ∞8∞ 7∞ 6∞ 5∞ 4∞ 3∞ 2∞ l∞ 0
22 礦 業(yè) 工 程 第11卷第2期
每臺水泵流量為580 m。／h，揚程為540 m，正常涌
水量時兩工1O備，最大涌水量時10工兩備。
一501 1TI水平開采時，在副井車場附近同樣設(shè)兩套
水倉，兩個水泵房，排水能力與一321 iTI水平相
同。并在提升井車場附近設(shè)防水閘門。
采用分段排水、按最大涌水量設(shè)防、設(shè)置防水
閘門、露天坑回填不小于40 m厚防水墊層等措施，
可有效避免井下突水淹井事故發(fā)生，確保礦山生產(chǎn)
安全。
6 通風(fēng)系統(tǒng)采礦方法的安全可靠性
— — 眼前山鐵礦露天轉(zhuǎn)井下開采規(guī)模為800萬
t／a，是迄今為止國內(nèi)最大的露天轉(zhuǎn)井下開采的礦
山。按工作面排塵風(fēng)速計算，需風(fēng)量為900 m。／s，
井下分為5個相對獨立通風(fēng)單元，即：運輸水平通
風(fēng)、采場通風(fēng)、溜破系統(tǒng)通風(fēng)、主斜坡道通風(fēng)、井
下爆破器材庫通風(fēng)。進(jìn)風(fēng)井為副井、1 、2#、3
進(jìn)風(fēng)井，回風(fēng)井有中央、東、西主回風(fēng)井，形成有
進(jìn)有出的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)， 進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)采取巷間布
置，形成兩個中央對角式的并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。在進(jìn)風(fēng)
井聯(lián)絡(luò)道內(nèi)設(shè)一級站，在采場進(jìn)風(fēng)天井下部設(shè)二級
站，采場回風(fēng)天井上部設(shè)三級站，在主回風(fēng)井回風(fēng)
聯(lián)絡(luò)道內(nèi)設(shè)四級站，形成多級機(jī)站的通風(fēng)方式。鑒
于采場設(shè)備多，作業(yè)人員多的特點，在-321 1TI水
平上一個分段的進(jìn)路聯(lián)絡(luò)巷作為專用進(jìn)風(fēng)水平。以
確保采場進(jìn)風(fēng)風(fēng)質(zhì)和風(fēng)量，并在主進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)
設(shè)兩臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)，適應(yīng)規(guī)模由小到大的要求。通過
計算機(jī)軟件優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)、機(jī)站設(shè)置和風(fēng)機(jī)選型。
總之，眼前山轉(zhuǎn)地下開采通風(fēng)系統(tǒng)的特點是采
用多級機(jī)站通風(fēng)方式，有效風(fēng)量率高，采用專用進(jìn)
風(fēng)水平，確保采場的風(fēng)量和風(fēng)質(zhì)，主進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)巷
設(shè)兩臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)，滿足規(guī)模變化要求，技術(shù)上可
行，經(jīng)濟(jì)上合理，有利生產(chǎn)安全。
— — 礦山的規(guī)模化開采要求采用高強(qiáng)度的采礦
方法，綜合考慮礦體的賦存條件及地質(zhì)環(huán)境等因
素，最終采用無底柱分段崩落采礦方法：1)該方
法開采順序是自礦體的上部向下部逐漸延深開采，
在回采分層礦體上部有一定厚度的崩落礦石作為覆
蓋層，其厚度應(yīng)為一個分段高度，對井下巷道采取
支護(hù)。無底柱分段崩落采礦方法安全程度高，井下
工作人員少、高度機(jī)械化、生產(chǎn)率及規(guī)?；a(chǎn)產(chǎn)
量高：2)該方法會造成地表塌陷或錯動，對于眼
前山鐵礦來說，上部為已經(jīng)開采結(jié)束的廢棄露天
坑，無需占用新的土地，地表塌陷或錯動不會造成
新的地表生態(tài)環(huán)境破壞，不存在新購?fù)恋亍⒉徽嫁r(nóng)
田、不搬遷村莊。
7 結(jié)語
眼前山鐵礦露天轉(zhuǎn)井下開采工程規(guī)模大，涉及
安全生產(chǎn)的方面廣，具有一定的代表性。通過對其
安全生產(chǎn)主要技術(shù)措施的可行性分析，表明設(shè)計采
取的技術(shù)方案和措施，可操作性強(qiáng)、安全程度高，
可作為露天轉(zhuǎn)井下開采礦山設(shè)計的借鑒。
Analysis of Feasibility of M ain Technical Issues of Impact of
Transition from Open Pit to Deep Underground M ining
of Yanqianshan Iron Ore M ine on Safety Production
LIU Zhijuan，YANG Xiwen
(Northern Engineering and Technology Corporation，MCC，Anshan 114051，China)
Abstract：This paper demonstrates the feasibility of the main technical plan forr transition from open pit to underground
deep mining and analyzes the issues of reasonable mining sequence，output connection， underground ventilation system；
mining method selection； influence of ambient conditions and safety measures taken for the open pit． The practice has
indicated that the technical plan is feasible．
Key words： underground mining； ecological environment； safety measure

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