翁泉沟硼铁矿采矿规划方案资料.docx
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翁泉沟硼铁矿采矿规划方案资料
1.前言
按照首钢矿业公司对辽宁首钢硼铁有限责任公司平衡采、选生产能力的要求，翁泉沟硼铁矿采矿生产能力必须满足扩建后选矿厂能力需求，达到2011-2015年的十二五期间采场采出矿石量为：
2011-2012年210万吨/年，2013年280万吨/年，2014-2015年320万吨/年的目标。
为落实公司领导指示精神，本着翁泉沟硼铁矿持续稳定生产的原则，依据中冶北方工程技术有限公司编制《辽宁省凤城翁泉沟硼铁矿资源综合利用及硼化工基地建设项目可行性研究报告》（采选部分），大石河铁矿根据翁泉沟铁矿矿体形态、露天开采现状，提出优化初步设计意见以及初步形成翁泉沟硼铁矿采场规划，以最短的时间理顺采场，形成运输系统，保证十二五期间矿石供应，使十二五以后采场二级矿量和采剥比平衡，最终达到采场矿石持续稳定供应的条件。
2.总论
2.1概述
2.1.1地理交通位置
翁泉沟硼铁矿床是一个综合性的大型含硼、铁矿床。
矿床位于辽宁省凤城市刘家河与四门子两镇之交界处。
行政区划为刘家河镇的伙荣沟村和四门子镇的大荒沟村。
2.2地质情况简介
2.2.1自然地理概况
1）地形地貌
翁泉沟矿区，地貌形态属于侵蚀构造低山区。
矿区南北两侧山脊近北西走向，构成矿区与外围地下水分水岭，山坡坡度20º～25º，近山脊部位可达40º左右，沟谷以“V”形为主。
最高山顶613m，当地侵蚀基准面标高300m。
2）气象
矿区具有季风型海洋气候特点，年降雨量多集中于七、八两月，且时有暴雨，多年平均降雨量1086.6mm。
最大日降雨量256.6mm，年平均蒸发量1000～1200mm。
年最高气温35ºC，年最低气温-23.6ºC。
3）水文
矿区西部大荒沟河，河床宽20m左右，正常流量0.1565m3/s，雨季流量0.541m3/s。
英武沟、翁泉沟、蔡家沟、高家沟山谷溪流一般流量均小于10L/s。
2.2.2矿床水文地质条件
翁泉沟铁硼矿床充水岩层以裂隙充水为主，矿体大部分位于当地侵蚀基准面以上，虽有部分矿体埋藏于侵蚀基准面以下，但其顶底板及孕矿围岩为厚层富水性微弱的非可溶性岩石；切割矿体的断裂构造充水性不强。
故本矿床属于水文地质工程地质条件简单的矿床。
矿区顶板、含矿层及底板岩石含水性均较微弱，但相比之下，顶板岩石含水性略强，未来露天开采采场地下水充水主要来源于顶板含水岩层。
2.2.3断裂构造充水性评价
本矿区内以近东西向、北北东向、北西向三组断裂构造为主，切割矿体并且规模较大、含水性较高的断裂构造主要有F5、F1、F3和F4。
本矿区断裂构造较发育，充水程度不一，其中F5、F1、F3断层对未来露天开采基坑充水影响较大。
但本矿区无大的地表水体及可溶盐类地层，其补给来源又不充沛，所以，这些断裂相对富水地段在揭露初期可能形成流量稍大的涌水点，伴随静储量的消耗，涌水量亦会逐渐减弱，一般对露天开采威胁不大。
2.2.4地下水的补给、迳流和排泄条件
地下水与地表水动态，受大气降水及融化雪水的补给而出现季节性的周期变化。
地下水水位峰值出现在每年7月下旬至8月上旬。
水位从山谷至山脊年变化幅度2.75～23.77m。
泉水丰水期流量为枯水期流量的几倍乃至十几倍，水化学类型在观测的水文年内无明显变化。
矿区内地下水受大气降水的渗透补给。
山谷溪流是排泄地下水的重要渠道，地区湿润系数近似为1。
由于矿区年降雨量多集中在7、8两月（为年降雨量50%～80%），暴雨将是未来矿坑充水的主要因素。
2.2.5矿体赋存情况
该矿于1958年由群众报矿发现。
此后，于1959～1961年，1974～1976年先后两次对该矿床进行过详查评价和综合普查勘探工作，辽宁省地质局丹东地质大队于1976年末提交了《辽宁省凤城县翁泉沟铁硼矿床总结勘探报告》，提交了B2O3储量B+C级1474万t，D级711万t，B2O3平均品位为7.23%，铁矿B+C级储量19589万t，D级8713万t，，TFe平均品位为30.65%。
为查明本项目范围内矿床硼铁矿保有资源储量，辽宁首钢硼铁有限责任公司于2006年4月又委托辽宁省矿产勘查院丹东分院对翁泉沟硼铁矿进行硼铁矿产资源量核实工作。
根据2006年6月提交的《辽宁省凤城市翁泉沟铁硼矿资源量核实报告》，本项目范围内矿床硼矿石121b+122b+333级保有资源量为13387.42万t，B2O3平均品位为7.52%；铁矿石121b+122b+333+2S22级保有资源量为15893.93万t，TFe平均品位为30.84%。
硼铁矿体赋存于翁泉沟向斜构造中，矿体产状受向斜构造控制，平面上矿体呈东端翅起、北东—南西向展布的马蹄形环带，展布于蔡家沟、东台子、翁泉沟、业家沟、周家大院等地。
根据矿体分布地理位置及产出状态，整个矿区分为6个矿段，即向斜北翼的蔡家沟矿段、东台子矿段，向斜南翼的翁泉沟矿段、业家沟矿段、周家大院矿段和向斜核部的核心部位。
矿区内共有9个硼、铁矿体，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ号矿体，其中Ⅰ～Ⅷ号矿体为硼铁共生矿体，Ⅸ矿体为铁矿体。
其中Ⅰ号矿体为最大矿体，Ⅱ号矿体次之。
余者均为扁豆状小矿体。
矿体南北宽1500m，东西延长：
南翼长2800m，北翼长1800m。
沿矿体走向、倾向厚度变化较大，最大厚度156m，平均厚度约45m。
初步初设开采范围是向斜南翼的业家沟矿段（222～209线）和翁泉沟矿段（110－70～111线）。
业家沟矿段仅赋存有Ⅰ号矿体，长约1700m，最大厚度96.02m，平均厚度34.08m，赋存标高为480m～-33m，矿体产状较为复杂，地表倾角较陡，一般为50°左右，局部可达60°～70°，深部倾角较缓，一般为10°～30°。
翁泉沟矿段也仅赋存有Ⅰ号矿体，长约1200m，最大厚度为144.38m，平均厚度48.48m，赋存标高为521m～-50m，矿体倾向340°～350°，倾角70°～80°。
初设开采的业家沟和翁泉沟矿段保有地质储量121b+122b+333=8627.02万t。
露天开采境界内圈入矿石量为4683.47万t，其中业家沟矿段4281.58万t，翁泉沟矿段401.89万t，B2O3平均品位为6.01%，TFe平均品位为29.74%。
境界外剩余矿量3943.55万t，占保有储量的45.71%。
剩余矿石量主要赋存在100线以东翁泉沟矿段的382m～430m标高，334m以下和赋存在近向斜核心部位的业家沟矿段剩余矿量将来转入地下开采时回收。
地下开采回采率不低于85%。
2.3开采现状描述
2.3.1采场前期开采情况
2.3.1.1前期采矿权设置区域内开采情况
自1974年勘探以后，矿区开始有不同程度的采矿活动。
特别是80年代末至90年代初，群采活动达到顶峰，全矿区约有30多家同时开采。
30多年的采矿活动，在矿区已形成规模较大的地表采场和深部采矿坑道，尤其是翁泉沟矿段和业家沟矿段，地表矿体所剩无几。
目前整个翁泉沟矿区在2006年底前有三个采矿权设置区，即凤城矿、凤城市四门子镇蔡家沟铁矿、凤城市刘家河镇硼铁四矿。
区内经过三十多年的开采，地表采场、深部坑道较多，尤其是翁泉沟矿段和业家沟矿段，地表矿体所剩无几。
目前整个翁泉沟矿区在2006年底前有三个采矿权设置区，即凤城矿、凤城市四门子镇蔡家沟铁矿、凤城市刘家河镇硼铁四矿。
翁泉沟矿段334～430m标高，在100～111线间矿体以平峒方式开采，形成一长600m，高334～430m近100m的采空区，由于采空区太大，造成上部矿体难以回收。
100～107线间近地表矿体以露天方式开采，102～104线间403m标高至地表矿体以斜井及露天方式开采，106～110线间405m标高以上矿体以平峒方式开采。
业家沟矿段204～205线间近地表矿体以露天方式开采。
205～209线间415m标高以上矿体以平峒方式开采。
矿段内已形成的采矿工程较多，地表有CK1采场，深部有PD2、PD3、PD4、PD6、PD7、XJ1、XJ5、XJ8、XJ9坑道，另外有凤城矿一坑、二坑界外开采坑道。
其中100～109线间334m标高至地表间的矿体被开采，开采深度一般为110～160m，最大深度在103线，约为180m。
翁泉沟矿段334～430m标高，在100～111线间矿体以平峒方式开采，形成一长600m，高334～430m近100m的采空区，由于采空区太大，造成上部矿体难以回收。
100～107线间近地表矿体以露天方式开采，102～104线间403m标高至地表矿体以斜井及露天方式开采，106～110线间405m标高以上矿体以平峒方式开采。
业家沟矿段204～205线间近地表矿体以露天方式开采。
205～209线间415m标高以上矿体以平峒方式开采。
2.3.1.2前期硼铁矿开采情况
2004年4月首钢设计院和辽宁省石油化工规划设计院联合编制了《辽宁省凤城翁泉沟硼铁矿资源综合利用及硼化工基地建设项目可行性研究报告》。
2004年9月，辽宁省发改委下达了“关于《辽宁首钢硼铁有限责任公司凤城翁泉沟硼铁矿综合利用及硼化工基地项目建议书》的批复”。
2007年6月，中冶北方工程技术有限公司编制了《辽宁省凤城翁泉沟硼铁矿资源综合利用及硼化工基地建设项目可行性研究报告》（采选部分）。
2009年6月19日硼铁矿取得采矿证。
2009年6月底采矿部分人员到位。
2009年7月3台电铲向采场作业部位开车。
2009年8月矿车陆续到位，采场生产逐步展开。
2010年2月2日，组织实施了建矿第一次中深孔爆破。
2009年迄今（截至2010年10月）硼铁矿生产任务完成情况统计如下：
生产任务完成情况统计表表2-1
采出量（万吨）
工程量（万吨）
矿石量（万吨）
爆破量（万吨）
511.2631
103.4591
64.3907
361.1736
2.3.2目前生产状况
根据前期对采场的现场考察和硼铁矿提供的资料，目前采场最高作业标高为514米水平，最低作业标高为337米水平（不含周家大院采区）；最高见矿标高为490米水平；矿石溜井部位标高375米水平；目前采矿在406/394、346/334米两个水平，采场上下盘形成临时运输系统；现采矿实际能力为80万吨/月，其中矿石12~13万吨；硼铁矿2010年指标完成情况如下：
硼铁矿2010年指标完成情况统计表表2-2
指标月份
4立电铲效率（万t/台月）
42吨矿车效率（万t/台月）
250钻机效率（米/台月）
360勾机效率（万t/台月）
贫化率（﹪）
回采率（﹪）
1月份
5.12
1.98
593
2月份
6.7
3.35
2677
3月份
15.64
5.87
1749
0.3
7.2
97
4月份
12.52
5.57
2018
1.59
7
97.3
5月份
11.35
5.71
1986
7.5
98
6月份
11.71
6.5
1882
7.6
97.5
7月份
14.69
5
1627
7
98.5
8月份
12.97
4.116
1639
2.67
7.8
97.5
9月份
10.83
4.619
2352
8.01
8
96.5
10月份
16.89
5.17
2918
13.45
7.5
96.5
备注
1、2月份由于采场高压线路没有改造完毕，只能保证两台电铲和1台钻机作业，对电铲效率和钻机效率发挥影响较大
硼铁矿在册设备如下：
硼铁矿在册设备明细表表2-3
设备
电铲
钻机
勾机
矿车
洒水车
铲车
推土机
吊车
杂用车
合计
单位
台
台
台
台
台
台
台
台
台
台
数量
5
2
2
20
1
2
3
1
2
38
硼铁矿目前的管理机构设置为：
矿长、生产副矿长、矿长助理（主管设备）各一名，采矿技术员1名，爆破技术员1名，安全员1名，综合员1名，调度长1名（退休返聘）。
2.3.3爆破工艺现状
目前翁泉沟硼铁矿处于采矿基建初期，为了加速上部空间打开，结合实际上部采用了硐室爆破，下部主要采用牙轮钻机实施中深孔爆破的施工组织方案。
东采区已进行一次硐室爆破（2010年6月11日），目前正着手实施第二次硐室爆破（松动爆破）相关设计施工工作，爆破时间为2011年1月上旬。
翁泉沟硼铁矿采用爆破施工对外承包的施工组织方案，由翁泉沟硼铁矿负责进行布孔及爆破设计，爆破公司承担爆破施工。
翁泉沟硼铁矿初步设计为3台250型牙轮钻机及一部边150mm型边坡钻机。
目前到位2台250mm型牙轮钻机，另租用一部潜孔钻机对原始边帮及牙轮钻无法作业部位进行穿孔爆破，孔径为115mm。
结合硼铁矿矿岩可爆性及炸药相关参数，设置孔网为岩石7.5~8*7~7.5米，孔深15米；矿石6~7*6~6.5米。
爆破以来，制约和影响中深孔爆破的因素分穿孔及爆破施工两方面。
穿孔方面：
自2010年2月份以来存在着多孔位打不到位及孔深保不住，给穿爆工作带来较大影响。
一是采空区、平硐巷道和采空区塌落回填等影响，造成爆破质量不佳，如370-358、358-346两个水平涉及采空区及巷道爆破量约为50万吨，该两个开采平硐直接造成了370/358、358/346两水平爆破过程中多次有坑木木爆出，另358/346米水平存在采空区塌落回填等状况，尽管采取了诸如炮孔内采空区垫实木架空炸药、探明巷道周边加密孔网等一系列措施，但受此影响爆破质量仍不甚理想。
二是该区域地表水过大牙轮钻穿孔废孔率偏高，除采取一定疏通水措施外，实施预留少量压渣的中深孔爆破。
三是基建期原始边帮影响给穿孔爆破工作带来的难度，牙轮钻穿孔不易打到位，造成原始边帮部位爆破质量不理想。
随着时间的推移及采场空间的扩开形成正规作业平台后穿孔方面的问题将逐步得到解决。
爆破施工方面：
由于丹东地区翁泉沟硼铁矿为有史以来最大规模的露天矿山，炸药采用具有雷管感度粉状铵油及浆状乳化炸药，爆破公司现有人员无从事Ø120以上中深孔爆破的施工经历，虽然对爆破施工人员进行了爆破理论及现场培训，目前现场操作逐步得到改善。
2.3.4排土工艺现状
翁泉沟硼铁矿采用“矿车—推土机”排岩方式，在用排土场两个，为1#（标高460米）和2#排土场（标高360米），另周家大院排土主要排往2#排土场。
2.4结论性意见
2.4.1目前采场主要矛盾
1）剖析目前采场生产，制约生产能力及矿石供应的主要瓶颈为：
地质工作管理、穿爆管理、生产效率与设备效率。
目前采场地质专业现场管理（如测孔、取样、测收地质点、指导电铲精挑细选等）和地质综合编录工作（包括修改地质平、剖面图、建立爆区地质平面图等）比较薄弱，造成不能准确的掌握矿石的质和量，不能给采矿生产提供可靠保障。
根据采场牙轮钻取样采空区内矿石平均地质品位为26.53%，利用Surpac软件地质数据库计算采空区内矿石平均地质品位为26.1%，而采场实际采出矿石品位仅18%左右，说明采出矿山贫化率很大。
目前的穿爆管理方式为炸药加工、现场施工等环节外包给地方爆破公司，由硼铁矿技术人员监督实施，但此种穿爆管理方式存在火药质量、爆破器材质量、施工质量等方面的漏洞，并且存在爆破工操作不熟练的问题，导致爆破效果极差。
分析2010年以来的设备效率，除去1、2月份客观条件影响，4立电铲平均效率13.33万吨/台月，42吨矿车平均效率5.32万吨/台月，250钻机2021米/台月，360勾机3.25万吨/台月，均处于比较落后的水平。
2）在初步设计中，整个采场划分为3个采坑，3个采坑形成3个独立的运输、排水系统，对日常生产过程中的组织与效率的发挥有很大影响。
3）设计排土场容积不足，设计排土场容积5082.58万立，10165.16万吨，设计采场岩石量为12654.37万吨，缺口达到2489.21万吨。
4）目前采场开拓矿量37.21万吨，保有0.19年；回采矿量10.56万吨，保有0.63个月。
没有达到开拓矿量保有1年以上、回采矿量保有3个月以上要求，二级矿量严重不足，采场不能持续稳定生产。
5）目前矿石溜井口标高375米，设计最终标高322米。
溜井位置初步采场中央，溜井口标高下降时，影响选矿生产。
6）区内经过三十多年的开采，地表采场、深部坑道较多，尤其是翁泉沟矿段和业家沟矿段，地表矿体所剩无几。
2.4.2急需解决的问题
1）地质方面的问题。
现场需增加地质管理人员，重点做好取样、地质修图、现场指导配矿工作，严格控制采出矿山贫化，提高采出矿石品位，并按月完善专业基础工作（矿石质量报表、二级矿量报表），准确掌握矿石的质和量，为采矿生产和计划编制提供可靠保证。
2）爆破方面的问题。
爆破作为整个采矿工艺的龙头，其质量的好坏关系到后续工艺效率的高低，必须仔细调研爆破工艺中火药与爆破器材质量、现场施工质量、穿孔质量、孔网参数等各个环节，并解决存在的问题。
3）设备效率的问题。
铲、钻、车三大主体采矿设备效率均需提效，须从改善采场作业环境、合理采场计划安排、严密采矿生产组织、优化运输系统等方面入手。
4）排土场问题。
需在解决排土场容积缺口的基础上，优化排土顺序，以缩短岩石运距为前提，合理安排采场排土。
5）采场持续稳定生产问题。
对整个采场矿石埋藏情况进行研究，寻找突破口，以最短的时间理顺采场生产秩序，达到采场开拓矿量保有1年以上、回采矿量保有3个月以上要求。
3.编制的主要依据
1）中冶北方工程技术有限公司编制《辽宁省凤城翁泉沟硼铁矿资源综合利用及硼化工基地建设项目可行性研究报告》（采选部分）。
2）辽宁首钢硼铁有限责任公司提供的翁泉沟硼铁矿SURPAC地质块段模型和地质数据库及依据新测的1：
2000地形图完成的地表块段模型。
3）辽宁首钢硼铁有限责任公司提供的翁泉沟硼铁矿地质平面图、剖面图及其它设计基础资料。
4）首钢大石河铁矿2010年11月9~13日测量的翁泉沟硼铁矿采掘综合平面图。
5）国家现行的有关专业主要标准、规范。
6）2010年11月12日硼铁矿提供的硼铁矿开采现状简要说明。
7）按照勘探资料及采空区资料，对储量重新核实确定，核实初步设计的矿岩总量，境界内矿量减少495.32万吨，岩石增加148.56万吨。
本次方案是在储量核实的基础上进行的。
8）本次方案是在大石河铁矿测量实测硼铁矿采场现状资料后，核实采场结存矿岩量的基础上进行。
4.主要设计原则
1）在已购土地范围内规划开采。
2）在不改变初步设计露天境界圈和设计参数的基础上，按照资源最大化原则对初步设计提出个别部位境界、采场运输系统优化意见，达到资源合理利用、采场工艺成本优化的效果。
3）不改变原有矿石溜井位置，结合目前矿石溜井及胶带运输平硐施工进度开展工作。
溜井2011年4月份正式投入使用，2011年4月份以前重点组织溜井部位下降，降低后期因溜井部位下降对选矿生产的影响。
4）按照辽宁首钢硼铁有限责任公司平衡采、选生产能力的要求，采矿生产能力必须满足扩建后选矿厂能力需求，对采场进行规划，以最短的时间理顺采场，形成运输系统，保证十二五期间矿石供应，使十二五以后采场二级矿量和采剥比平衡，最终达到采场矿石持续稳定供应的条件。
5）周家大院采坑按照资源最大化原则及运输系统最优化原则提出优化原初步设计意见，按照2010年12月-2011年底采出矿石40万吨提出明年周家大院采坑生产计划方案。
6）对原初步设计排土场排土顺序进行合理安排及规划，减少生产期间综合运输成本，提高生产效率。
7）结合目前硼铁矿正在实施对采场东北部山头进行硐室爆破，预计2011年1月份正式爆破的计划开展工作。
5.初步规划方案及2011年采掘计划
5.1初步设计数据核实情况
5.1.1数据核实依据
将辽宁首钢硼铁有限责任公司提供的翁泉沟硼铁矿SURPAC地质块段模型、翁泉沟硼铁矿地质平面图、剖面图和《辽宁省凤城翁泉沟硼铁矿资源综合利用及硼化工基地建设项目可行性研究报告》与采空区资料进行对比发现，采场406米水平以上矿岩量存在较大差异，故对采场内矿岩储量进行核实。
另为方便下一步工作的开展，大石河铁矿测量人员对硼铁矿采场现状资料进行实测后，对采场矿岩结存量进行核实。
体重值矿石水份核实
贫化率、回采率、地质品位、采出品位确定
因设计开采的为业家沟I号矿体，为厚矿体，矿体倾角较陡，矿岩界线比较清晰，且采用露天开采，采矿设备为4立电铲，利于挑选，并结合现场考察，确定贫化率为5%，矿石回采率为96%。
利用Surpac软件块体模型，计算开采范围内平均地质品位为28.51%，故采出矿石品位=28.31%*（1-5%）=26.89%。
通过勘探取样数据和Surpac计算验证，随着开采深度的下降，矿石质量是逐步提高的，现初期开采地质品位较低，通过加强现场精挑细选和开采深度的逐步下降，采出矿石品位会得到大幅度提高。
5.1.2储量核实
通过对储量重新核实确定，结存矿石减少495.32万吨，岩石增加148.56万吨，矿石主要在406米水平以上及370/346米水平有所减少。
储量核实情况如下表：
核实翁泉沟硼铁矿设计矿岩总量情况表5-1
水平
设计情况
矿岩增减情况
核实原设计矿岩情况
原设计结存矿岩情况
矿量
岩石
总量
矿量
岩石
总量
矿石
岩石
总量
550/538
2.49
2.49
2.49
2.49
0
0
0.00
538/526
12.11
12.11
11.6
11.6
0
0.51
0.51
526/514
40.61
40.61
38.77
38.77
0
1.84
1.84
514/502
97.02
97.02
97.3
97.3
0
-0.28
-0.28
502/490
163.28
163.28
186.96
186.96
0
-23.68
-23.68
490/478
289.81
289.81
0.87
345.22
346.09
-0.87
-55.41
-56.28
478/466
3
409.29
412.29
7.24
481.05
488.29
-4.24
-71.76
-76.00
466/454
14.2
596.06
610.26
34.73
622.91
657.64
-20.53
-26.85
-47.38
454/442
18.17
640.88
659.05
73.73
639.48
713.21
-55.56
1.4
-54.16
442/430
38.37
748.53
786.9
123.23
693.34
816.57
-84.86
55.19
-29.67
430/418
88.18
756.46
844.64
142.26
704.17
846.43
-54.08
52.29
-1.79
418/406
117.4
829.46
946.86
159.99
759.92
919.91
-42.59
69.54
26.95
406/394
164.82
764.38
929.2
180.18
687.84
868.02
-15.36
76.54
61.18
394/382
233.4
813.54
1046.94
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