摘要：井下铁矿为大型矿山，矿山设计方案为年产660万t铁矿石原矿，结合当地气候特征及自然条件，按照简洁、安全、实用、经济等因素井下铁矿设计开采区域包括西北采区、中央采区和东南采区三个采区。结合矿山目前生产实际情况和存在的问题，考虑矿山各采区开采的规划情况，在满足安全生产要求的基础上进行设计；提高矿山智能化水平，实现矿山安全、高效、智能化开采。
关键词：铁矿,开发利用,开采方式
1矿井概述
1.1矿井储量
井下铁矿位于辽宁省辽阳市弓长岭区苏家街道，北距沈阳70km，西北距辽阳市39km，西距鞍山45km。矿区交通十分便利，本溪—辽阳高速公路（G91）、省级公路沈环线和辽（辽阳）溪（本溪）铁路从工作区西北部穿过，安平站距工作区仅5km，且有专用矿山铁路与辽溪铁路相接，矿山铺设公路网与省道及外界相通。
2005年～2007年辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院，根据国土资发〔2005〕293号《关于下达2005年度危机矿山接替资源勘查项目计划的通知》精神要求，对该矿区进行了接替资源勘查工作。主要目的是对二矿区进行深部找矿（特别是富矿）开展高精度磁测工作，为钻探工程部署提供依据。自9线～30线对第六层铁中的富矿体进行勘查，控制标高-500m～-900m。于2008年提交了《辽宁省辽阳市弓长岭铁矿接替资源勘查报告》，该报告于2011年11月7日在辽宁省国土资源厅以“辽国土资储备字〔2011〕161号”备案。备案资源储量，新增加的铁矿石（333）类资源量12020.85万吨，其中炼钢用磁铁矿5040.96万吨，炼铁用磁铁富矿1910.80万吨，炼钢用赤铁富矿330.20万吨，炼铁用赤铁富矿99.75万吨，磁铁贫矿4639.13万吨。
2015年～2016年辽宁省冶金地质勘查局四〇*队对二矿区采矿权范围内（-460m水平标高以上）进行了储量核实工作，综合收集整理以往地质勘查资料。2016年提交了《辽宁省辽阳市弓长岭二矿区铁矿资源储量核实报告》。该报告于2016年10月17日在国土资源部以“国土资储备字〔2016〕170号”备案。备案资源储量：截止到2015年12月31日，弓长岭二矿区铁矿采矿许可证范围内保有资源储量，贫、富铁矿累计保有资源储量（111b）+（122b）+（333）63576.8万吨，需选磁铁矿石41210.4万吨；需选赤铁矿石17760.2万吨。炼钢用富铁矿2757.8万吨，炼铁用富铁矿1848.4万吨。
1.2工程地质条件
工程岩组划分及力学强度区内岩矿属于半坚硬的、坚硬的和厚层状、块状的工程地质岩组，主要岩性为岩浆岩和变质岩、蚀变岩。
岩浆岩的岩性主要为花岗岩、变质花岗岩，在矿区大面积出露，厚度较厚，一般为40m～200m不等；还有小规模呈脉状的伟晶岩、石英脉及基性侵入岩脉。该工程地质岩组均为整体块状结构，多为原生结构面，岩石质量总体较好，裂隙主要为浅部风化，风化层3m～5m，深部几乎无裂隙发育，裂隙率为0.001～0.002，抗压强度13551750kg/cm2，平均为1553kg/cm2，平行层理抗压强度平均为1432kg/cm2，属坚硬岩石。
变质岩主要为斜长角闪岩、含铁石英岩和黑云变粒岩等，这三种岩性分布在全矿区，含铁石英岩一般厚度为2m～50m，斜长角闪岩与黑云变粒岩厚度为70m～180m，均为整体块状结构，裂隙主要为浅部风化，风化层3m～6m，深部几乎无裂隙发育，裂隙率为0.00001～0.0001，岩石质量总体较好；含铁石英岩，抗压强度，垂直层理1200kg/cm2～3860kg/cm2，平均为2701kg/cm2，平行层理1020kg/cm2～2450kg/cm2，平均为1563kg/cm2，属坚硬岩石；斜长角闪岩其抗压强度，垂直层理1085kg/cm2～1836kg/cm2，平均为1524kg/cm2，平行层理抗压强度635kg/cm2～980kg/cm2，平均为803kg/cm2，属一般坚硬岩石。
1.3矿区井巷围岩稳定性评价
1.3.1矿体及其顶底板岩石
矿床内分布的岩石主要为含铁石英岩类，其矿石坚硬致密，铁矿层厚度大，分布连续，抗风化能力强。矿体走向延长约4800m，厚度5m～160m，矿层延深在-900m标高以下，垂深在1500m以上，为一大型铁矿床。矿体形态较简单，呈层状、似层状。矿区铁矿层上下盘围岩主要有斜长角闪岩、黑云变粒岩、云母石英岩和绿泥岩等。
1.3.2地质构造对矿岩层稳定性的影响
区域内地质构造较复杂，褶皱和断裂构造均甚发育。鞍山岩群、辽河群构造层中的褶皱形态由西向东组成一个“～”型之复背斜，北部被寒岭大断裂切割。主要的褶皱有弓长岭背斜、三道岭－下马塘背斜。主要的断裂有寒岭断裂、偏岭断裂、汤河沿—南芬断裂、三道岭—陈家岭子断裂及东黄泥岗断裂。
1.4开采后工程地质条件变化
矿山经过多年开采，现状条件已形成多个井下开采水平，如-340m、-280m、-220m、-100m，其中-340m为正在开拓阶段。矿山开采过程中发生过冒顶、片帮等工程地质灾害，虽然近些年开采深度和规模增加，冒顶等工程地质事故很少发生，但今后应加以预防。未来继续开采生产，开采规模及开采深度会越来越大，坑道的增多，矿区工程地质条件会变得更加复杂化，在断裂构造发育部位、蚀变岩发育部位及风化带可能会发生工程地质问题，以后的生产应提前做好防护，避免工程地质事故发生。
2开采现状
2.1采区划分
井下铁矿按照开采的铁矿床—辽阳市弓长岭铁矿床二矿区的矿体勘探线划分为三个采区，分别为西北采区、中央采区和东南采区。
西北采区：开采0勘探线～9勘探线之间的矿体，开采方式为地下开采，上、下含铁带矿体同时开采，采用平硐-盲竖井联合开拓方式。水平运输采用窄轨电机车运输，无底柱分段崩落法采矿，生产能力为35万t/a。
据矿山提供的资料及现场踏勘了解，该采区110m水平以上矿体已经开采完毕，50m水平以上的上含铁带矿体的开采接近尾声。现有50m、-10m和-70m等生产水平。现有1条盲竖井、1条盲斜井、西翼回风竖井、1#西北风井、110m～-70m水平采场斜坡道等。
采区在-10m水平生产，-70m水平开拓。矿山近几年的产量维持在33万吨～38万吨之间。
中央采区：开采9勘探线～19勘探线之间的矿体，按照开采区域的上下含铁带又分为上含铁带矿段（开采中央采区上含铁带矿体）和下含铁带矿段（开采中央采区下含铁带矿体）。
中央采区上含铁带矿段，走向开采范围位于9线～19线之间，开采方式为地下，开采对象为上含铁带矿体。该矿段开采历史悠久，是井下铁矿开采深度最深的区段。
该矿段采用竖井开拓，水平运输采用窄轨电机车运输，无底柱分段崩落法采矿，生产能力为130万t/a。
据矿山提供的资料及现场踏勘了解，该矿段-220m水平以上矿体已经开采完毕，目前在-280m水平开采，-340m水平进行开拓。现有-220m、-280m和-340m等生产水平。
该矿段现有1条箕斗主井、1条副井、1条专用进风井（三风井）和2条回风竖井—2#东南风井和2#西北风井。
矿井通风采用专用进风井与副井进风，2#东南风井和2#西北风井回风的两翼对角式通风方式。矿井排水采用机械接力排水方式。
该矿段现有生产采掘设备及辅助配套设施完善，满足矿山生产需要。近几年的产量维持在120万吨～150万吨之间。
中央采区下含铁带矿段：走向开采范围位于13线～19线之间的下含铁带矿体（9线～13线间因地质构造因素，该区段矿体缺失）。开采方式为地下。
该矿段原采用平硐开拓开采140m水平以上矿体，水平运输采用窄轨电机车运输，无底柱分段崩落法采矿，生产能力80万t/a左右。经多年开采，140m水平以上矿体已经开采完毕，现已经进行深部矿体的开采，开拓方式为竖井开拓，目前有80m和20m两个生产水平，其中，80m水平建设、生产，20m水平开拓。
据矿山提供的资料及现场踏勘了解，用于该矿段开采的现有主要井巷为，现有1条混合主井、1条副井（与上含铁带矿段共用）、1条专用进风井（三风井，与上含铁带矿段共用）和1条回风竖井——1#东南风井。
矿井通风采用专用进风井与副井进风，1#东南风井回风的对角式通风方式。矿井排水采用机械接力排水方式（利用上含铁带矿段现有的排水系统）。
近几年的产量维持在60万吨～80万吨之间。
东南采区：开采19勘探线～30勘探线之间的矿体，按照开采区域的上下含铁带又分为上含铁带矿段（开采东南采区上含铁带矿体）和下含铁带矿段（开采东南采区下含铁带矿体）两部分。
东南采区上含铁带，以往进行过露天开采，开采区域为19勘探线～30勘探线，采用公路开拓—汽车运输，最低开采标高为220m水平。目前该区域没有采矿作业活动。
东南采区下含铁带，从上世纪80年代开始进行开采，主要开采该区域下含铁带的Fe1和Fe2两层矿体，采矿方法为无底柱分段崩落法开采，采用平硐开拓，无轨汽车运输。目前，152m水平以上矿体已经开采完毕。
2.2矿石选矿工艺
矿床的需选铁矿石，要进行选矿处理。经过多年来的生产实践，选矿取得了较为成功的经验。磁铁石英岩，可采用磁选，效果十分理想；假象赤铁石英岩选矿工艺较复杂，宜采用多种方法联合进行。
选厂工艺流程，选厂现有磁铁矿、赤铁矿两条生产线。其中，一选处理磁铁矿石；二、三选处理赤铁矿石。一选破碎工艺采用三段一闭路流程，选别工艺采用阶段磨矿、磁选—细筛工艺流程。二、三选破碎工艺采用三段一闭路破碎流程，选别采用阶段磨矿、重选—强磁—阴离子反浮选工艺流程。
3开采方式
弓长岭铁矿床水文地质条件为简单类型，矿区工程地质条件为中等类型，矿区环境地质条件为中等，本矿床类型确定为复合问题的矿床(Ⅱ—4）。
根据地表地形条件、矿山现状和矿体赋存情况，综合考虑技术、经济、安全、环境保护等因素，设计确定采用地下开采方式开采区内铁矿体。
3.1分区开采
井下铁矿自西向东（0勘探线～30勘探线）被划分为三个部分—西北、中央和东南采区，本次设计沿用以往的划分方法。西北采区的平面范围从0勘探线～9勘探线，走向长度约1km；中央采区的平面范围从9勘探线～19勘探线，走向长度约1.6km，按照上、下含铁带关系，又分为中央采区上含铁带矿段和中央采区下含铁带矿段；东南采区的平面范围从19勘探线～30勘探线，走向长度约1.5km，按照上、下含铁带关系，又分为东南采区上含铁带矿段和东南采区下含铁带矿段。
3.2分期开采
按照矿体赋存情况，现有工程的建设情况等，本次设计共分为两期：一期和二期。结合开采工艺要求，西北采区一期开采-70m～50m水平的矿体；中央采区上含铁带矿段开采-400m～-220m水平的矿体、下含铁带矿段开采-400m～+140m水平的矿体；东南采区一期上含铁带矿段开采-280m～+200m水平的矿体、下含铁带矿段开采-280m～+152m水平的矿体。
二期的主要工作是西北采区-70m标高以下、东南采区-280m标高以下矿体的延续开采。
3.3开采顺序
根据井下铁矿开采现状，由于各采区开采标高相差较大，综合考虑各中段的资源量和勘探控制程度，开采范围分述如下。
3.3.1西北采区
西北采区包括上、下两个含铁带矿体。上含铁带由Fe6、Fe5、Fe4三层矿体组成；下含铁带由Fe3、Fe2、Fe1三层矿体组成。两个含铁带间距100m～150m。
因井下铁矿矿区范围内含有一级国家公益林面积为115530m2，均位于西北采区矿体上盘附近，必须进行保护。为了保护好一级国家公益林，根据矿体赋存情况，结合采用的开采方式、开采现状，设计按照保护界线按≥20m，并上盘岩石移动监测角65°,第四系表土岩石监测角45°的取值，划定停采范围，留设保护矿柱。
3.3.2中央采区
据开采工艺需要，中央采区上含铁带矿段本次设计开采范围为9勘探线～19勘探线，开采对象-400m～-220m标高上含铁带的Fe4、Fe5和Fe6三层铁矿体。根据实地踏勘，中央采区上含铁带矿段-340m水平以上开拓工程基本完成。
根据开采工艺需要，中央采区下含铁带矿段开采范围为13勘探线～19勘探线，开采对象为-400m～+140m标高下含铁带的Fe1、Fe2和Fe3三层铁矿体。根据实地踏勘，20m水平以上开拓工程基本完成。
3.3.3东南采区
根据开采工艺需要，东南采区上含铁带开采范围为19勘探线～30勘探线，一期开采对象为-280m～200m标高上含铁带的Fe4、Fe5、Fe6三层铁矿体。东南采区下含铁带开采范围为22勘探线～30勘探线，一期开采对象为-280m～152m标高下含铁带的Fe1、Fe2和Fe3三层铁矿体。
4结语
井下铁矿是一座开采悠久的大型地下开采矿山，该矿共有三个采区：西北采区、中央采区和东南采区；中央采区又分为上含铁带矿段和下含铁带矿段；东南采区又分为上含铁带矿段和下含铁带矿段。各采区均采用地下开采方式。目前，矿山已形成完整的大型地下开采矿山生产运行系统。
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