年产800吨红格钒钛磁铁矿可行性研究报告.docx
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年产800吨红格钒钛磁铁矿可行性研究报告
年产800吨红格钒钛磁铁矿
可行性研究报告
四川某矿冶有限责任公司位于某县新九乡九道沟口附近，是一家以钒钛磁铁矿开发与综合利用为主的大型矿产资源开发利用民营股份制企业。
根据四川省冶金设计院完成的《某县某红格矿业有限责任公司红格钒钛磁铁矿（北矿区）800万t/a采矿工程可行性研究》，截止2007年12月底，红格北矿区四川某矿冶有限责任公司采矿权范围内保有地质资源量30620.87万t，其中表内矿17231.7万t，表外矿13389.17万t。
目前，其采矿权内保有钒钛磁铁矿地质资源量表内矿和表外矿约2.9亿t。
矿山现开采原矿（含表外矿）规模500万t/a，尾矿产率65%，年尾矿量325万t（合217万m3），尾矿排往某矿库，该尾矿库位于某县新久乡九场村新民社，距新久乡约5km。
尾矿库总库容7024.9万m3，最终堆积标高为1680m，尾矿坝高285m，尾矿等级为二等库。
尾矿库区汇水面积3.23km2，按7度地震烈度设防，属于山谷型尾矿库，筑坝方式采用冲积法筑坝（后退式），放矿方式为采用坝前均匀放矿法。
尾矿库系统包括：
初期坝、堆积坝、排洪系统、排渗系统及回水系统。
某矿业有限公司某县某钒钛磁铁矿矿区位于某县新九乡柳树村境内，距***市中心约27km。
矿区中心点地理座标：
东经101°58′42″，北纬26°39′23″。
2007年9月，某钒钛有限公司（2008年1月18日，某钒钛有限公司更名为“某矿业有限公司”）通过拍卖获得了“四川省某县某钒钛磁铁矿勘探”的探矿许可证，有效期2009年6月23日～2011年1月21日），探矿权范围由4个拐点圈闭，面积4.80km2，探矿权范围各拐点坐标见表1-1。
表1-1探矿权范围拐点座标
编号
经纬度座标
编号
直角座标（北京坐标系）
东经
北纬
X
Y
1
101°58′15＂
26°40′00＂
1
2950749.508
34497096.530
2
101°59′30＂
26°40′00＂
2
2950749.203
34499170.437
3
101°59′30＂
26°38′45＂
3
2948440.868
34499170.287
4
101°58′15＂
26°38′45＂
4
2948441.173
34497096.003
矿区面积4.80km2。
矿区距某县新九乡政府所在地有约10km水泥矿山公路相连，新九距310省道（宁华路）的红格镇有12km的水泥县道公路相连，红格镇距成昆铁路三堆子站约10km，矿区至***市区（渡口桥）公路里程约为51km。
成昆铁路纵贯***市，市区有支线横贯东西及各矿区；公路可以直通成都、昆明而与全国各地连通，市区内公路四通八达。
***至成都、重庆等地有定期航班当日往返，交通方便。
2007年12月27日某钒钛有限公司对《四川省某县某钒钛磁铁矿区》矿产资源勘探进行公开招标，四川省冶金地质勘查局六〇一大队中标，并于2008年1月7日与某钒钛有限公司签定了《四川省某县某钒钛磁铁矿矿产资源勘探合同》。
2009年7月，四川省冶金地质勘查局六〇一大队提交了《四川省某县某钒钛磁铁矿区勘探地质报告》。
2007年12月15日，四川华胜地矿勘测有限责任公司对四川某矿冶有限责任公司某矿库拟建建设项目压覆矿产资源进行了调查与评价，其结论是工程用地范围未压覆矿产资源。
某矿业有限公司在现场调查的基础上，结合某矿库和某钒钛磁铁矿区开采设计资料及相关地形图初步分析认为，某矿库库尾紧临某钒钛磁铁矿区地下开采部分的一采区，尾矿库设计最终堆积标高为1680m，某矿区地下开采一采区范围为1670～1550m，尾矿库运行对某钒钛磁铁矿区地下开采一采区有一定影响。
2011年6月5日，四川某矿冶有限责任公司委托攀钢集团研究院有限公司矿业设计研究院开展《某矿库与中粱子钒钛磁铁矿地下开采的相互影响及解决方案论证》的论证工作，寻求解决某矿库正常使用和中粱子钒钛磁铁矿合理开发的方案和途径。
本次论证针对某矿库与中粱子钒钛磁铁矿地下开采的相互影响问题，采用岩土技术和科学的计算方法对二者的相互影响关系进行论证。
为保证质量和水平，以地质科学与采矿工程理论为基础，以现场调查—理论分析—地环影响研究—分析计算—方案研究为主线开展论证工作。
自接受任务以来，通过近40天的现场调查、理论分析、地质环境影响研究、方案研究等工作，全面完成了委托书规定的内容。
主要完成的工作有：
⑴对某矿库、某矿区外部环境及现场情况进行实地踏勘。
⑵对现有尾矿库工程、矿山开采设计资料进行分析，掌握工程的布局及有关参数。
⑶对已有的地质资料进行分析，掌握场地水文与工程地质性质和不良工程地质现象，弄清有关的岩体性质、构造分布状况。
⑷就尾矿库对地质环境的影响、地下开采对地质环境的影响、尾矿库与地下开采的相互影响进行相关分析。
⑸计算与校核地采的矿石量，尾矿库内水影响下的矿坑涌水量，地采影响下的地面塌陷范围，并进行相应的数值分析。
⑹对地采方案进行相应研究，推荐合理的解决方案。
通过论证工作，取得了如下主要成果：
⑴对某钒钛磁铁矿地采部分的地质资源量、质量指标采用剖面法和分层平面法进行了校核计算，提供了分矿体、分级别、分品级的分层矿量表。
⑵对某矿库、某钒钛磁铁矿的地质环境条件进行了分析评述。
⑶对某矿库、某钒钛磁铁矿地下开采对地质环境的影响和某矿库、某钒钛磁铁矿地下开采的相互影响进行了分析评述，计算了尾矿库影响下的矿坑涌水量。
⑷对某钒钛磁铁矿地下开采的合理开采规模进行了确定。
⑸对某钒钛磁铁矿地下开采的开拓运输系统进行了确定。
⑹分析某尾矿库按设计使用对某钒钛磁铁矿开采的影响，提出解决方案。
2某矿库概况
2.1.1尾矿库库容及等别
该尾矿库总库容7024.9万m3，总坝高285m，属于二等尾矿库。
2.1.2尾矿初期坝
尾矿初期坝采用碾压堆石坝，坝高45m，坝顶标高1440m，坝底标高1395m，初期坝库容162万m3，有效库容为81万m3，可满足堆存选矿厂达产量70%半年的尾矿量。
坝轴线长236.2m，坝顶宽5m，上游边坡比1：
2，在坝内上游坡，设碎石-无纺布-碎石作反滤层，反滤层坡比为1：
1.75，厚度为1m，下游边坡比为1：
1.75，在1430m、1420m、1410m、1400m标高分别设2m宽的马道。
沿初期坝下游坡与山体的交界线，在山坡上修建排水沟并引至下游。
2.1.3堆积坝
堆积坝采用上游式尾矿水力冲积筑坝堆坝方式，外边坡平均坡比为1:
4.5。
采用尾矿堆子坝，尾矿堆积边坡每隔10m高差留5m宽的平台，子坝外坡比为1:
4，子坝内坡比为1:
2。
最终堆积标高1680m时，尾矿堆积总高度为240m，尾矿坝总坝高285m，总库容为7024.9万m3。
按500t/a的采、选矿规模计算，该尾矿库服务年限约为24a。
在尾矿库区2＃支沟出口与3＃支沟之间有一垭口，垭口标高约为1545m。
尾矿堆积到1550m时，为防止尾矿溢流至3＃支沟，设计一副坝，坝型为浆砌石坝，坝顶标高1551m，坝轴线长约87.4m，坝高约7m，上游坡比为1：
0.3，下游坡比为1：
0.7。
2.1.4库区截洪系统
3＃冲沟1480m以上的汇水采用截洪坝-排水沟的方式排泄洪水。
在3＃冲沟沟底标高约1483m处修建一座截洪坝，再利用侧堰式溢洪道-排洪沟将水导排至下游。
截洪坝坝型为浆砌石坝，采用M7.5浆砌块石砌筑，坝顶标高为1490m，坝顶宽2m，坝高约7m，坝轴线长24.5m。
截洪坝下游坡比为1：
0.75，上游坡比为铅直边坡。
为了避免上游来的泥石流随着洪水进入截洪排水系统，采用在截洪坝上游3＃冲沟修建梯级拦泥坝。
拦泥坝采用钢筋石笼坝，高度为5m,坝顶宽3m，上下游坡比均为1：
1.5。
在截洪坝上游设侧堰式溢洪道，将截洪坝上游的汇水导入排洪沟内，排洪沟与尾矿库左坝肩的排水沟相连。
侧堰式溢洪道进水口标高为1488m，堰长为10m，排洪沟采用梯形断面，底宽1.5m，深1.5m，边坡比为1：
0.5，采用C20混凝土浇筑，边墙厚0.2m。
2.1.5库区排洪系统
1、防洪设计标准
《尾矿库设施设计规范》规定的二等库防洪标准为：
洪水重现期初期100～200a，中后期500～1000a。
本次防洪设计标准采用初期取200a一遇，中后期取1000a一遇。
2、尾矿库水文计算
尾矿库汇水面积为3.23km2，200a一遇初期库内洪峰流量为Q0.5%=45.5m3/s；初期坝库内24小时洪水总量（W24）0.5%=60万m3。
中后期按照1000a一遇（P=0.2%）计算洪峰流量Q0.2%=457.6m3/s，库内24h洪水总量（W24）0.2%=75.4万m3。
3、尾矿坝安全超高和最小滩长
《尾矿库设施设计规范》规定的二等尾矿坝最高洪水时的安全超高为1.0m，同时要求最高洪水位的滩长不小于100m。
4、排洪水设施
尾矿库的防排洪采用在主沟内建溢水塔-隧洞-排水管排泄洪水。
在支沟内建排水斜槽-排水管排泄洪水，再引至主沟下游的排水管主管内。
排水主管为圆拱直墙断面，内径为2.5m，总水平长度为388.223m，采用C25钢筋混凝土结构，壁厚0.4m。
主沟内隧洞采用高2.5m，底宽2.5m城门洞型断面，开挖断面5.622m2,纵坡坡比0.05，总水平长度1603.626m，排水主管长662.7m，排水支管长485.45m，排水斜槽长1215.19m。
在S1+085.708处设一竖井，竖井为圆形断面，直径为2m，竖井高约87m。
隧洞与竖井永久衬砌均采用C25钢筋混凝土结构形式，壁厚0.3m。
主排洪隧道1698.4m，初期坝下排洪主管96米，溢水塔共计13座（原设计14座，后来5#、6#塔合并为1座），溢水塔支洞隧道、措施洞、错车道共计443.3米，溢水塔竖井、主道竖井共计437.8米，溢水塔架总高267米。
1＃溢水塔塔高为12m，2＃溢水塔塔高为15m，
3＃-12＃溢水塔塔高均为21m，13＃溢水塔塔高为12m；1＃溢水塔进水标高为1417m。
溢水塔塔坐下的竖井采用内径为2m的圆形断面，竖井总高度为763m。
溢水塔下的支洞断面尺寸与排洪隧道相同，总长度为400m，排水坡度均为0.05。
在初期坝和堆积坝两坝坝肩设截水沟，截水沟底宽1m，高1m梯形断面。
在堆积坝坡面设人字型排水沟，排水沟为底宽0.3m、高1m梯形断面。
均采用C20混凝土结构。
由洪水计算及调洪演算结果可知，运行初期，调洪库容不大，排水系统的进水能力、过流能力、尾矿库的调洪库容能满足尾矿库200a一遇洪水的防洪要求，同时满足规范要求的最小干滩长度及安全超高要求。
运行中、后期，由于库面大、库身长，调洪库容进一步增加，而此时汇水面积进一步减小，排水系统的进水能力、过流能力、尾矿库的调洪库容能满足尾矿库1000a一遇洪水的防洪要求，并且满足规范要求的最小干滩长度及安全超高要求。
5、库区排渗系统
待尾矿堆至初期坝坝顶后，在尾矿库沉积滩面埋设软式滤水管盲沟排渗。
现场踏勘发现，目前该尾矿库排放量还很小，排渗系统目前还未使用。
平初期坝顶滩面软式滤水罐盲沟的布置为：
平行初期坝顶且距离坝顶80～100m处埋设，并以UPVC管引至坝坡排水沟。
运行期间每隔10m高差埋一道。
6、尾矿矿浆输送及排放
选厂尾矿矿浆全部采用压力输送。
选择渣浆泵6台，一次工作使用３台，３台备用。
采用尾矿输送管路，目前使用的一期钢管径为DN300，外径为325的焊接钢管，随着堆积量的增加，以后使用的二期钢管径为DN450，外径为480的焊接钢管，总长均为5200m。
尾矿库放矿采用坝前排放方式。
在坝上输送管线上设置放矿支管线，每隔10m左右设置一个排放口，输送管线共设22根放矿支管，放矿支管采用管径φ108×5mm的焊接钢管，支管间距为10m，放矿支管铠装胶管，通至库底放矿阀门压力为4MPa，用闸阀控制，分组轮流向坝内放尾矿库矿浆。
7、尾矿库回水
采用在库内初期坝下游设置回水池，再利用水泵泵压回水。
采用离心泵6台，设置回水管型号为DN600，管径为630的绿色输送钢管1条，全长5000m。
8、尾矿库监测设施
尾矿库设计了安全监测预警系统，监测项目包括：
浸润线监测、库水位监测、滩顶高程监测、最小干滩长度监测、坝体变形位移监测、排洪构筑物监测、视频监控系统。
2.2某矿库相关批复文件
2010年1月，经四川省安全生产监督管理局评审通过，并下发了《关于四川某集团有限责任公司红格钒钛磁铁矿（北矿区）某矿库技改工程安全设施设计审查的批复》。
某矿库相关批复文件如下：
⑴企业营业执照。
⑵某县经济商务局《关于四川某集团有限责任公司红格钒钛磁铁矿（北矿区）某矿库技改工程项目备案通知书》。
⑶四川省冶金地质勘查局六0一大队《四川某矿冶有限责任公司某矿库建设用地地质灾害危险性评估报告》。
⑷四川省蜀通岩土工程公司《四川某集团有限责任公司红格钒钛磁铁矿（北矿区）某矿库技改工程地质勘察报告》。
⑸四川恒昌安全评价技术咨询有限公司《四川某集团有限责任公司某矿库安全预评价报告》。
⑹中冶长天国际工程有限责任公司《四川某集团有限责任公司红格钒钛磁铁矿（北矿区）某矿库技改工程初步设计安全专篇》。
⑺中冶长天国际工程有限责任公司2008年9月完成的《四川某集团有限责任公司红格钒钛磁铁矿（北矿区）某矿库技改工程排洪系统设计图》。
⑻四川华胜地矿勘测有限责任公司《某矿冶公司某矿库建设用地压覆矿产评估报告》。
2.3.1尾矿库现状
四川某矿冶有限责任公司取得《尾矿库设施建设项目安全设施初步设计》批复后，根据四川省安全生产监督管理局意见，按照中冶长天国际工程有限责任公司完成的《四川某矿冶有限责任公司某矿库技改工程项目设施改造初步设计》的要求，委托四川省第七建筑工程公司、云南明岭建筑工程有限公司进行了尾矿库的建设，委托湖南和天工程项目管理有限公司进行了施工监理。
某矿库于2008年6月26日开始动工建设，2011年1月30日建设完成。
经某县安监局批复（【2010】211号文），该尾矿库于2010年12月1日至2011年2月底进入试运行期，试生产期间，尾矿库运行正常。
2.3.2尾矿库发展
按照中冶长天国际工程有限责任公司完成的《四川某矿冶有限责任公司某矿库技改工程项目设施改造初步设计》，尾矿堆积标高、库容、服务年限见表2-1。
表2-1尾矿堆积标高-库容-服务年限
标高（m）
累加库容（万m3）
服务年限（a）
1400
0
1410
4.598
1420
25.286
1430
74.0335
1440
162.8718
0.5
1450
287.2484
0.8
1475
716.7804
2.2
1500
1311.2577
4.2
1525
1986.3826
6.4
1550
2728.0687
8.8
1575
3462.9081
1600
4211.6065
14.6
1625
5001.1132
1650
5865.7428
1680
7024.8751
24
注：
尾矿干密度取1.5t/m3，尾矿量500万t/a
目前，四川某矿冶有限责任公司正在进行选矿扩能，扩能后尾矿量将达810万t/a，由于选矿扩能后尾矿量增加，某矿库堆积上升速度将加快，服务年限将缩短，由原设计的24a变为14a，变化情况见表2-2。
按照中冶长天国际工程有限责任公司的设计安排，尾矿库水上升到1550m标高要8.8a左右，但某矿冶有限责任公司选矿扩能后，尾矿库水上升到1550m标高仅需要5a左右。
表2-2某矿库逐年入库尾矿量（选矿扩能后）
年份
矿山预分选前（万t）
磨选原矿（万t）
堆存尾矿（万t）
占用库容（万m3）
标高
（m）
本年
累计
本年
累计
2011
400.00
240.00
216.00
216.00
144.00
144.00
2012
1500.00
900.00
810.00
1026.00
540.00
684.00
2013
1500.00
900.00
810.00
1836.00
540.00
1224.00
1500
2014
1500.00
900.00
810.00
2646.00
540.00
1764.00
2015
1500.00
900.00
810.00
3456.00
540.00
2304.00
2016
1500.00
900.00
810.00
4266.00
540.00
2844.00
1550
2017
1500.00
900.00
810.00
5076.00
540.00
3384.00
2018
1500.00
900.00
810.00
5886.00
540.00
3924.00
2019
1500.00
900.00
810.00
6696.00
540.00
4464.00
1600
2020
1500.00
900.00
810.00
7506.00
540.00
5004.00
2021
1500.00
900.00
810.00
8316.00
540.00
5544.00
2022
1500.00
900.00
810.00
9126.00
540.00
6084.00
1650
2023
1500.00
900.00
810.00
9936.00
540.00
6624.00
2024
1500.00
900.00
810.00
10746.00
540.00
7164.00
1680
注：
尾矿干密度取1.5t/m3
3某钒钛磁铁矿概况
3.1资源评审、登记情况
四川省矿产资源储量评审中心于2009年7～9月组织专家对《四川省某县某钒钛磁铁矿区勘探地质报告》进行了评审，于2009年9月8日从《川评审【2009】411号》文件下达了《评审意见书》；2010年3月15日四川省国土资源厅以151********08号登记331类别铁矿石资源量834.9万t，TiO2473199t，V2O519185t；332类别铁矿石资源量567.7万t，TiO2265296t，V2O57779t；333类别铁矿石资源量2323.5万t，TiO21149182t，V2O539696t。
3.2矿山开采原设计方案概述
2010年8月，***攀钢集团设计研究院有限公司完成了《某矿业有限公司某县某钒钛磁铁矿可行性研究》，某钒钛磁铁矿区分两期开采，其中一期采用露天开采，二期采用地下开采。
3.2.1一期露天开采
某钒钛磁铁矿区一期露天开采设计分两个独立的露天采场，其中二道坝露天采场主要开采P23～P18线间的Ⅱ矿体，花坪子露天采场主要开采P006～P000线间的Ⅲ矿体。
二道坝露天采场最底开采标高1600m，最高开采标高1882m，采场封闭圈标高1620m，圈入境界内矿石量1295.27万t，岩石量5292.10万t，平均剥采比4.09t/t，设计开采规模70万t/a，采出矿石品位TFe22.09%；花坪子露天采场最底开采标高1700m，最高开采标高1936m，采场封闭圈标高1750m，圈入境界内矿石量304.51万t，岩石量1209.14万t，平均剥采比3.97t/t，设计开采规模30万t/a，采出矿石品位TFe25.72%。
一期露天开采采用公路开拓运输方式，矿石采用25t自卸汽车直接外运至选矿厂，岩石采用25t自卸汽车直接运往排土场排弃。
一期露天开采剥离的废石排往罗家林排土场，罗家林排土场位于二道坝采场和花坪子采场的东南侧约2km处的山沟内，排土场总容积约3500万m3，采用多台阶堆置，台阶高度15至40m，台阶宽30m，排土场共设6个台阶，排土场顶高1710，最低平台标高为1585m。
3.2.2二期地下开采
某钒钛磁铁矿区二期地下开采主要开采矿区中部及南部深部矿体，分两个地下开采区，其中一采区主要开采P17～P7线1670m～1550m之间埋藏较深的Ⅱ、Ⅶ矿体，二采区主要开采P011～P003线1600m～1540m之间Ⅱ、Ⅲ矿体深部矿体。
1、开拓运输系统布置
一采区设计采用平硐开拓运输方式，在矿区西北侧1550m、1580m、1610m及1640m水平分别布置主运输平硐及中段运输平巷，中段高度30m，各主运输平硐负责各中段的矿石、废石、人员、材料及设备等运输，同时在采区南部掘一主回风竖井，回风竖井顶部标高1704m，底部标高1550m，全长154m，各中段采用中段石门与回风竖井联通。
矿石运输采用3t电机车牵引1.2m3侧卸式矿车运至地表矿石堆场，废石运输采用3t电机车牵引0.7m3侧卸式矿车运至地表废石堆场。
二采区设计采用斜井开拓运输方式，设计在二道坝采场3＃露天底1600m标高掘一主运输斜井至1540m，该斜井分别与1570m及1540m中段运输平巷相通，中段高度30m，各中段采下的矿石、废石通过中段运输平巷及1600m～1540m主运输斜井提升至二道坝采场3＃露天底1600m水平堆放。
人员、材料、设备等通过该运输斜井下放至各中段水平。
同时在采区西部掘一主回风竖井，回风竖井顶部标高1632m，底部标高1540m，全长92m，各中段采用中段石门与回风竖井联通。
矿石运输采用3t电机车牵引1.2m3侧卸式矿车运输，废石材料运输采用3t电机车牵引0.7m3侧卸式矿车运输。
2、采矿方法
根据地下开采区矿体产状、围岩稳固性等情况，设计地下开采采矿方法为普通房柱采矿法及底盘漏斗空场采矿法，矿石损失率15%，贫化率12%。
3、生产规模及服务年限
某钒钛磁铁矿区二期地下开采设计生产规模40万t/a，其中一采区设计生产规模30万t/a，二采区设计生产规模10万t/a。
一采区服务年限19a，其中基建期1a，稳产期15a；二采区服务年限15a，其中基建期1a，稳产期12a，地下开采服务年限以一采区服务年限为准。
4、通风系统
某钒钛磁铁矿二期地下开采分两采区，其中一采区采用分层平硐开拓运输方式，二采区采用斜井开拓运输方式。
根据采区划分设计采用两套通风系统，。
通风方式为抽出式，采用主扇与局扇联合作业方式。
一采区新鲜风由各主运输平硐及中段运输平巷进入工作面，污风由总回风平巷、上中段运输平巷及1550m～1704m主回风竖井至地表；二采区新鲜风由主运输斜井及中段运输平巷进入工作面，污风由总回风平巷、上中段运输平巷及1540m～1632m主回风竖井至地表。
3.3地下开采一采区的资源量、品位计算
3.3.1矿床地质
1、地下开采一采区范围
某钒钛磁铁矿地下开采一采区的矿体赋存于矿区南段的P17线以北80m至P7线以南100m,走向长1180m,矿体赋存标高1830～1480m。
本次论证将对一采区矿体的资源量、品位指标进行计算，为采矿及其它专业提供论证依据。
2、矿床地质特征
⑴含矿岩体及含矿岩相带地质特征
含矿岩体为海西早期形成的辉长岩体，与红格北矿区相连，分为上下两个含矿相带（υ2、υ3），一采区的矿体赋存于下含矿相带（υ3）中，岩相带主要由暗色中细粒流层状辉长岩夹含长辉石岩、橄榄岩及斜长岩等组成。
含矿岩体、含矿岩相带、矿体三者的产状基本一致，一采区υ
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