Series No. 400
Octoberꢀ 2009
金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
20总09第年 第40010期 期
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METAL MINE
露天矿内排土技术在姑山铁矿的应用
胡 军 尚
马 钢 集 团 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 )
(
摘 ꢀ 要 ꢀ 露 天 开 采 比 地 下 开 采 有 很 多 的 优 越 性 , 但 缺 点 也 是 非 常 明 显 的 , 那 就 是 在 开 采 矿 石 的 同 时 , 还 要 剥 离
大 量 的 岩 石 。 相 对 于 地 下 开 采 的 废 石 场 , 露 天 开 采 的 排 土 场 占 地 面 积 要 大 得 多 。 姑 山 铁 矿 地 处 长 江 中 下 游 平 原 ,
排 土 场 选 址 一 直 是 困 扰 矿 山 开 采 的 老 问 题 。 利 用 现 有 的 露 天 采 坑 , 合 理 调 整 采 剥 部 位 , 创 造 条 件 实 现 内 部 排 土 , 延
长 了 姑 山 铁 矿 露 天 采 场 的 服 务 年 限 。
关 键 词 ꢀ 采 剥 部 位 ꢀ 内 排 土 ꢀ 结 构 参 数 ꢀ 安 全 措 施
Application of Inner Dump for Openpit in Gushan Iron Mine
Hu Junshang
(
MaSteel Group Design & Research Institute Co. , Ltd. )
Abstractꢀ The openpit mining has more advantages than underground mining, but its disadvantages is also very obvi
ous, that is, a lot of rocks are also peeled in minerals exploitation. Relative to the waste rock dump of underground mining,
openpit mining needs a larger one. Gushan Iron Mine is located in the Yangtze River Plain, so how to decide waste dump
site is an old problem for mines. Using the existing open pit, the stripping and mining site is rationally adjusted, and condi
tions are created for realizing the inner dump and extending the open pit service life of Gushan Iron Mine.
Keywordsꢀ Stripping and Mining site, Inner dump, Structural parameters, Security measure
ꢀ
ꢀ 可 持 续 发 展 已 成 为 当 今 世 界 各 国 社 会 与 经 济 发
浅 ; 在 水 平 方 向 为 半 环 状 , 南 部 被 岩 体 断 开 。 因 此 ,
设 计 的 露 天 境 界 东 、 西 两 端 最 低 开 采 标 高 是 不 一 样
的 , 东 部 最 低 开 采 标 高 - 106 m, 西 部 最 低 开 采 标 高
- 166 m。 开 采 现 状 表 明 , 采 场 东 部 - 70 m 以 上 各
台 阶 已 经 到 界 , 底 部 还 有 3 个 台 阶 就 能 到 界 ; 采 场 西
部 及 西 北 部 , 各 台 阶 均 未 靠 固 定 帮 , 而 且 底 部 台 阶 较
多 ( 见 图 1) 。
展 的 共 同 课 题 , 矿 业 可 持 续 发 展 也 已 成 为 本 行 业 的
重 要 课 题 。 姑 山 铁 矿 是 马 钢 主 要 铁 矿 石 原 料 基 地 之
一 , 经 过 50 多 年 的 开 采 , 已 经 形 成 长 约 1 200 m, 宽
约 1 100 m, 垂 直 深 度 110 ~ 160 m 的 露 天 采 坑 。 由
于 矿 山 特 殊 的 地 理 位 置 , 以 往 的 排 土 场 都 是 分 散 选
址 的 , 主 要 有 钟 山 坑 排 土 场 、 罗 村 排 土 场 。 钟 山 坑 排
土 场 排 满 后 已 复 垦 成 林 地 , 罗 村 排 土 场 也 已 堆 排 到
最 终 境 界 。 但 是 露 天 采 场 尚 有 5 年 的 服 务 年 限 , 有
约 1 600 万 t 的 岩 土 需 要 排 放 , 因 此 , 如 何 利 用 露 天
采 坑 , 创 造 条 件 实 现 内 部 排 土 , 是 充 分 回 采 矿 产 资
源 、 延 长 矿 山 服 务 年 限 的 关 键 所 在 。
1
ꢀ 合 理 调 整 采 剥 部 位 , 为 内 排 土 创 造 条 件
内 排 土 技 术 适 合 于 矿 体 埋 藏 较 浅 、 分 布 范 围 较
图 1ꢀ 姑 山 采 场 开 采 现 状
大 、 水 平 赋 存 或 倾 角 很 缓 , 采 用 露 天 开 采 的 矿 山 , 因
此 在 露 天 开 采 的 煤 矿 得 到 广 泛 应 用 。 金 属 矿 床 大 多
为 倾 斜 或 急 倾 斜 矿 体 , 走 向 长 度 短 、 倾 斜 延 伸 大 , 因
此 采 用 内 排 土 技 术 的 矿 山 很 少 。
根 据 姑 山 采 场 现 阶 段 开 采 的 状 况 , 如 果 东 、 西 两
端 同 时 开 采 , 剥 离 的 岩 土 是 没 地 方 可 排 的 。 因 此 对
胡 军 尚 ( 1959— ) , 男 , 马 钢 集 团 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 , 高 级 工 程
师 , 243000 安 徽 省 马 鞍 山 市 湖 南 路 。
姑 山 铁 矿 床 埋 藏 较 浅 , 矿 体 赋 存 状 态 在 垂 直 方
向 为 穹 隆 状 , 并 且 西 翼 延 伸 较 大 , 东 翼 延 伸 相 对 较
·
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ꢀ ꢀ 胡 军 尚 : 露 天 矿 内 排 土 技 术 在 姑 山 铁 矿 的 应 用 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2009 年 第 10 期
采 场 采 剥 部 位 进 行 优 化 调 整 , 利 用 采 场 东 部 即 将 开
采 到 界 , 而 采 场 西 端 最 上 一 个 台 阶 尚 未 靠 帮 的 条 件 ,
首 先 开 采 采 场 的 东 部 ( 图 1 中 的 ①) , 剥 离 的 岩 土 临
时 排 放 到 采 场 西 部 上 方 至 爆 破 警 戒 线 范 围 内 ( 图 1
中 的 ②) , 采 场 东 部 开 采 结 束 后 , 再 开 采 采 场 西 部 。
采 场 东 部 开 采 结 束 后 , 在 采 场 东 部 形 成 了 一 个
相 对 较 大 的 采 坑 , 可 以 作 为 采 场 西 部 开 采 的 内 部 排
土 场 。 首 先 将 堆 放 在 采 场 西 部 的 岩 土 , 利 用 采 场 内
部 的 开 拓 运 输 道 路 转 移 至 采 场 东 部 坑 内 , 再 进 行 内
排 土 场 设 计 和 稳 定 性 研 究 , 确 定 合 理 的 排 土 结 构 参
数 ( 见 图 2) , 然 后 开 采 采 场 的 西 部 ( 图 2 中 的 ①) , 剥
离 的 岩 土 堆 放 至 内 排 土 场 ( 图 2 中 的 ②) 。
( GB50421— 2007) 的 规 定 , 排 土 场 边 坡 稳 定 研 究 安
全 系 数 [ F ] = 1. 15 ~ 1. 3, 并 应 根 据 被 保 护 对 象 的
s
允
等 级 而 定 。 当 被 保 护 对 象 为 失 事 后 使 村 镇 或 集 中 居
民 区 遭 受 严 重 灾 害 时 , Fs 应 取 1. 3; 当 被 保 护 对 象 为
失 事 后 不 致 造 成 人 员 伤 亡 或 者 造 成 经 济 损 失 不 大 的
次 要 建 构 筑 物 时 , Fs 应 取 1. 2; 当 被 保 护 对 象 为 失 事
后 损 失 轻 微 时 , F 应 取 1. 15。
s
本 次 为 内 排 土 场 , 排 土 场 的 东 、 南 、 北 面 都 是 采
场 的 固 定 帮 , 只 有 西 面 是 露 天 采 坑 , 而 且 还 有 采 场 内
的 岩 芯 岛 压 坡 角 。 由 于 排 土 场 局 部 高 出 地 面 , 排 土
场 东 侧 是 青 山 河 堤 , 且 为 较 重 要 的 公 路 , 发 生 失 稳 后
影 响 面 广 , 损 失 较 严 重 , 因 此 确 定 其 允 许 安 全 系 数
[
Fs ] 允 = 1. 30; 排 土 场 其 他 区 段 失 稳 后 造 成 损 失 较
s 允
小 , 确 定 允 许 安 全 系 数 [ F ] = 1. 15。
经 稳 定 性 分 析 计 算 后 , 内 排 土 场 的 结 构 参 数 为 :
排 土 阶 段 高 度 10 m, 安 全 平 台 宽 度 16 m, 台 阶 坡 面
角 34°, 总 体 边 坡 角 19 ~ 21°。
3
ꢀ 提 高 排 土 场 边 坡 稳 定 性 的 对 策 措 施
图 2ꢀ 姑 山 采 场 内 排
3
. 1ꢀ 排 土 前 的 安 全 技 术 措 施
(
1) 对 采 坑 底 部 进 行 基 础 处 理 , 将 大 块 岩 石 等
2
ꢀ 排 土 工 艺 及 结 构 参 数
渗 水 性 较 好 的 物 料 堆 放 在 排 土 场 的 底 部 , 可 降 低 排
2
. 1ꢀ 排 土 工 艺 的 选 择
土 场 内 部 浸 润 线 。 如 图 4。
传 统 的 排 土 场 按 排 土 顺 序 不 同 , 可 分 为 单 台 阶
(
2) 排 土 场 底 部 可 开 挖 排 渗 沟 , 提 供 排 水 排 渗
全 段 高 排 土 法 ( 见 图 3a) 、 压 坡 脚 式 多 台 阶 排 土 法
通 道 , 降 低 排 土 场 内 部 浸 润 线 。 参 见 图 5。
(
见 图 3 b) 和 覆 盖 式 多 台 阶 排 土 法 ( 图 3c) 。
图 4ꢀ 排 图 场 物 料 堆 放 示 意
图 3ꢀ 不 同 的 排 土 工 艺 示 意
单 台 阶 全 段 高 排 土 最 不 利 于 排 土 场 稳 定 , 其 优
点 是 排 土 工 艺 简 单 , 排 土 运 营 费 较 低 。
压 坡 脚 式 排 土 工 艺 对 于 先 高 山 后 凹 陷 的 露 天 矿
采 用 , 排 土 场 地 形 基 本 为 一 顺 坡 山 谷 , 排 土 场 早 期 稳
定 性 差 。
图 5ꢀ 排 渗 沟 示 意
3. 2ꢀ 排 土 过 程 中 应 采 取 的 安 全 措 施
覆 盖 式 排 土 有 利 于 排 土 场 的 稳 定 , 且 目 前 大 多
数 矿 山 采 用 的 是 覆 盖 式 排 土 , 本 次 内 排 采 取 了 这 种
排 土 工 艺 。 在 合 理 的 排 土 结 构 参 数 下 , 排 土 场 不 易
发 生 泥 石 流 , 稳 定 状 态 良 好 。
( 1) 避 免 出 现 互 层 物 料 集 中 堆 排 。 互 层 物 料 进
行 排 放 前 , 首 先 应 利 用 性 质 良 好 物 料 按 格 栅 体 形 态
进 行 排 放 , 然 后 在 进 行 互 层 物 料 的 排 放 , 在 平 面 上 从
而 避 免 互 层 物 料 出 现 集 中 排 弃 的 情 况 发 生 ; 在 垂 向
上 , 上 下 各 台 阶 排 放 的 互 层 物 料 应 呈 交 叉 分 布 , 避 免
出 现 不 同 台 阶 水 平 在 垂 向 上 出 现 互 层 物 料 集 中 排
2
. 2ꢀ 排 土 场 结 构 参 数
根 据 《 有 色 金 属 矿 山 排 土 场 设 计 规 范 》
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总 第 400 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2009 年 第 10 期
放 。 物 料 性 质 良 好 的 物 料 应 排 放 在 各 台 阶 外 侧 以 形
成 围 堰 体 , 尤 其 是 排 土 场 西 侧 - 56 m、 - 46 m 台 阶
严 禁 排 放 互 层 物 料 。
(
2) 对 堆 排 速 度 和 高 度 的 控 制 。 考 虑 到 排 土 物
料 性 质 差 , 含 水 量 大 , 若 其 中 孔 隙 水 在 受 外 力 作 用 下
一 时 难 以 消 除 , 固 结 度 满 足 不 了 要 求 , 极 易 引 起 滑
坡 。 因 此 , 应 安 全 设 计 的 10m 段 高 进 行 堆 排 , 并 且
同 一 台 阶 堆 排 速 度 不 能 过 快 。
图 7ꢀ 种 植 草 皮 和 灌 木 护 坡 及 坡 面 排 水 沟 示 意
用 的 位 移 监 测 系 统 有 GPS 监 测 与 全 站 仪 。
3
. 3ꢀ 排 土 结 束 后 的 安 全 技 术 措 施
(
1) 排 土 场 内 部 在 达 到 堆 排 设 计 后 , 应 建 立 台
4
ꢀ 结 ꢀ 语
内 排 土 场 自 2007 年 底 投 入 使 用 以 来 , 已 累 计 排
阶 及 坡 面 排 水 系 统 , 以 利 于 排 土 场 大 气 降 雨 时 汇 水
3
放 岩 土 300 万 m , 解 决 了 姑 山 采 场 西 帮 扩 帮 岩 土 的
排 放 问 题 。 由 于 排 土 场 底 部 堆 放 了 大 块 物 料 、 开 挖
排 渗 沟 、 分 台 阶 排 放 等 措 施 , 排 土 场 稳 定 性 良 好 。
的 排 出 。 可 参 考 图 6 和 图 7。
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
[
[
1] ꢀ 中 钢 集 团 马 鞍 山 矿 院 有 限 公 司 . 姑 山 矿 采 场 排 土 安 全 控 制 技
术 研 究 [ R] . 马 鞍 山 : 马 钢 姑 山 矿 业 公 司 , 2009.
2] ꢀ 马 钢 集 团 设 计 研 究 院 有 限 责 任 公 司 . 姑 山 采 场 西 帮 扩 帮 技 术
改 造 初 步 设 计 [ R] . 马 鞍 山 : 马 钢 姑 山 矿 业 公 司 , 2008.
3] ꢀ 徐 ꢀ 燕 , 佴 ꢀ 磊 , 丁 黄 平 南 芬 铁 矿 大 东 沟 排 土 场 稳 定 性 分 析
与 治 理 对 策 [ J] . 金 属 矿 山 , 2007( 4) : 1922.
图 6ꢀ 排 土 场 内 沿 台 阶 走 向 排 水 沟 断 面
2) 排 土 场 位 移 监 测 。 姑 山 矿 内 排 土 场 在 达 到
(
规 划 设 计 高 度 后 , 应 建 立 位 移 监 测 系 统 , 及 时 跟 踪 了
解 其 变 形 状 况 , 以 保 证 西 侧 采 场 生 产 安 全 。 目 前 常
( 收 稿 日 期 ꢀ 20090821)
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
版 社 , 2002.
(
上 接 第 34 页 )
[
7] ꢀ 唐 春 安 . 岩 石 破 裂 过 程 声 发 射 规 律 的 数 值 模 拟 初 探 [ J] . 岩 石
力 学 与 工 程 学 报 , 1997, 16( 4) : 368374.
[
5] ꢀ 冶 金 部 勘 察 科 学 技 术 研 究 所 . 唐 山 钢 铁 公 司 石 人 沟 铁 矿 露 天
采 场 边 坡 稳 定 性 研 究 报 告 [ R] . 唐 山 : 石 人 沟 铁 矿 , 1989.
6] ꢀ 蔡 美 峰 , 何 满 朝 , 刘 东 燕 . 岩 石 力 学 与 工 程 [ M] . 北 京 : 科 学 出
[
( 收 稿 日 期 ꢀ 20090814)
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
(
上 接 第 41 页 )
止 溜 井 出 现 故 障 , 必 须 在 溜 井 的 设 计 、 施 工 和 生 产 管
理 等 各 个 环 节 严 格 把 关 , 这 样 才 能 保 证 溜 井 的 长 期
服 务 , 为 企 业 创 造 更 大 的 效 益 。
时 , 一 定 制 定 详 细 合 理 使 用 方 案 , 严 格 控 制 入 井 矿 岩
块 度 , 在 溜 井 快 速 填 满 后 才 能 使 用 , 并 做 好 使 用 观 测
纪 录 , 并 严 格 执 行 。 溜 井 使 用 中 要 做 到 满 井 使 用 , 使
入 井 矿 岩 与 井 壁 接 触 由 砸 撞 改 为 磨 擦 , 防 止 直 接 冲
击 井 壁 。 严 禁 泥 粉 入 井 , 防 止 溜 井 “ 跑 溜 ” 或 矿 岩 板
结 。 溜 井 连 续 使 用 , 避 免 间 隔 时 间 过 长 ( 48 h 以
上 ) , 使 溜 井 内 矿 岩 保 持 运 动 状 态 , 减 少 地 下 水 积 聚
和 矿 岩 板 结 程 度 。 加 强 溜 井 科 学 管 理 , 注 意 观 察 溜
井 内 的 矿 岩 及 流 水 变 化 情 况 , 及 时 采 取 措 施 。
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
[
[
1] ꢀ 李 宝 祥 . 金 属 矿 山 露 天 开 采 [ M] . 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 ,
1986.
2] ꢀ 高 文 远 . 兰 尖 铁 矿 科 技 论 文 集 [ M] . 成 都 : 四 川 科 学 技 术 出 版
社 , 2004.
3] ꢀ 中 冶 长 天 国 际 工 程 有 限 责 任 公 司 . 白 马 铁 矿 初 设 说 明 技 术 资
料 ( 一 期 ) [ R] . 攀 枝 花 : 攀 钢 新 白 马 有 限 责 任 公 司 , 2005.
(
4) 溜 井 高 位 堵 塞 处 理 要 慎 重 。 建 设 溜 井 的 费
[ 4] ꢀ 中 冶 长 天 国 际 工 程 有 限 责 任 公 司 . 攀 枝 花 钢 铁 集 团 公 司 白 马
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铁 矿 一 期 工 程 平 硐 溜 井 系 统 1 溜 井 矿 建 施 工 图 [ R] . 攀 枝 花 :
用 投 入 极 高 , 当 溜 井 发 生 高 位 堵 塞 时 , 要 仔 细 的 研 讨
堵 塞 成 因 、 论 证 处 理 方 案 、 选 取 最 佳 处 理 方 案 、 认 真
组 织 实 施 , 这 个 过 程 时 间 较 长 , 在 此 期 间 要 保 证 良 好
的 心 态 , 不 能 急 进 。
攀 钢 新 白 马 有 限 责 任 公 司 , 2005.
#
[
5] ꢀ 攀 钢 冶 建 特 种 公 司 . 白 马 矿 1 溜 井 直 ( 斜 ) 溜 井 段 工 程 地 质 素
描 图 [ R] . 攀 枝 花 : 新 白 马 公 司 , 2005.
(
收 稿 日 期 ꢀ 20090812)
溜 井 系 统 的 管 理 应 贯 彻 “ 预 防 为 主 ” 的 原 则 , 防
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