大水礦床無(wú)公害開(kāi)采的實(shí)踐(20130730)

1、深度匯談中心發(fā)言提綱萊鋼集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司是一個(gè)具有萊鋼集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司是一個(gè)具有5555年開(kāi)采歷年開(kāi)采歷史的地下鐵礦山，其前身為始建于史的地下鐵礦山，其前身為始建于19581958年的萊蕪鐵礦，下年的萊蕪鐵礦，下轄的三座礦山均在距地級(jí)萊蕪市中心轄的三座礦山均在距地級(jí)萊蕪市中心6Km6Km以?xún)?nèi)，區(qū)域內(nèi)地以?xún)?nèi)，區(qū)域內(nèi)地勢(shì)平坦，村莊間距均在勢(shì)平坦，村莊間距均在2Km2Km以?xún)?nèi)。距離現(xiàn)萊蕪市政府以?xún)?nèi)。距離現(xiàn)萊蕪市政府1.5Km1.5Km且最早建設(shè)的馬莊鐵礦早期采用有底柱分段崩落法。受獨(dú)且最早建設(shè)的馬莊鐵礦早期采用有底柱分段崩落法。受獨(dú)特的水文地質(zhì)，區(qū)域環(huán)境的制約，公司從特的水文地質(zhì)，區(qū)域環(huán)境的

2、制約，公司從19911991年開(kāi)始，不年開(kāi)始，不斷探索矽卡巖型磁鐵礦床不疏干開(kāi)采，崩落采礦轉(zhuǎn)變?yōu)槟z斷探索矽卡巖型磁鐵礦床不疏干開(kāi)采，崩落采礦轉(zhuǎn)變?yōu)槟z結(jié)充填回采，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。結(jié)充填回采，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。深度匯談中心發(fā)言提綱一、萊蕪地區(qū)鐵礦床成因一、萊蕪地區(qū)鐵礦床成因 燕山造山運(yùn)動(dòng)晚期，距今約燕山造山運(yùn)動(dòng)晚期，距今約120120百萬(wàn)年百萬(wàn)年地下巖漿突破大理巖、粉砂巖和第四系覆蓋沖出地下巖漿突破大理巖、粉砂巖和第四系覆蓋沖出礦山一帶約礦山一帶約8 km8 km2 2火成巖出露火成巖出露 北東折向南西的礦山弧形北東折向南西的礦山弧形背斜背斜 形狀形狀 弓向弓向SESE、

3、弦向、弦向NWNW的月牙狀彎弓。的月牙狀彎弓。熱液接觸交代熱液接觸交代高溫?zé)嵋盒痛盆F礦床高溫?zé)嵋盒痛盆F礦床弓弓 背：葉莊、曹村、馬莊、山子后背：葉莊、曹村、馬莊、山子后弓弓 弦：劉家廟、谷家臺(tái)、趙莊弦：劉家廟、谷家臺(tái)、趙莊西南端：西尚莊西南端：西尚莊 牛泉牛泉 杜官莊杜官莊 泉河泉河西北端：小官莊、張家洼、港里西北端：小官莊、張家洼、港里深度匯談中心發(fā)言提綱二、谷家臺(tái)鐵礦床的開(kāi)采條件和原方案局限性二、谷家臺(tái)鐵礦床的開(kāi)采條件和原方案局限性礦體產(chǎn)狀礦體產(chǎn)狀 走向近東西，長(zhǎng)走向近東西，長(zhǎng)23002300米米埋藏深度埋藏深度5696256962米米厚度厚度0.2390.810.2390.81米，平均米

4、，平均1515米米傾向北東，傾角傾向北東，傾角30403040，最大，最大6464儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量79007900萬(wàn)噸萬(wàn)噸地質(zhì)品位：地質(zhì)品位： TFe 47.98% TFe 47.98% 最高最高68.8768.87深度匯談中心發(fā)言提綱水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件 區(qū)域內(nèi)主干河流區(qū)域內(nèi)主干河流 汶河汶河 洪峰流量洪峰流量2920m2920m3 3/s/s，離礦，離礦區(qū)南區(qū)南300-1500300-1500米；米； 發(fā)源于北部山區(qū)，流經(jīng)礦區(qū)發(fā)源于北部山區(qū)，流經(jīng)礦區(qū) 向南匯入汶河的河流：向南匯入汶河的河流：中部中部嘶馬河：長(zhǎng)嘶馬河：長(zhǎng)22.5km 22.5km 寬寬80m80m，匯水面積，匯水面積80 km8

5、0 km2 2, ,最大洪峰流量最大洪峰流量528 m528 m3 3/s/s；其上游；其上游10.4km10.4km是青楊行水庫(kù)，是青楊行水庫(kù)，儲(chǔ)水面積達(dá)到儲(chǔ)水面積達(dá)到429429萬(wàn)萬(wàn)m m3 3；西部西部方下河：長(zhǎng)方下河：長(zhǎng)42.5km 42.5km 寬寬180m180m，匯水面積，匯水面積226.4 226.4 kmkm2 2 最大洪峰流量最大洪峰流量180 m180 m3 3/s/s；其上游；其上游13.7km13.7km是大治水庫(kù)是大治水庫(kù)，儲(chǔ)水面積，儲(chǔ)水面積48204820萬(wàn)萬(wàn)m m3 3；谷家臺(tái)鐵礦谷家臺(tái)鐵礦方下河方下河嘶馬河嘶馬河汶河汶河深度匯談中心發(fā)言提綱 礦體底板：礦體底板

6、： 燕山期閃長(zhǎng)巖燕山期閃長(zhǎng)巖 不透水；不透水； 礦體直接頂板：奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r礦體直接頂板：奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r厚度厚度10-400m 10-400m 埋深埋深40-200m40-200m近礦體巖溶裂隙發(fā)育近礦體巖溶裂隙發(fā)育 富水性強(qiáng)富水性強(qiáng) 導(dǎo)水通道暢通導(dǎo)水通道暢通西南、西北部山區(qū)的大面積裸露灰?guī)r西南、西北部山區(qū)的大面積裸露灰?guī)r礦體頂部灰?guī)r礦體頂部灰?guī)r 連通性強(qiáng)連通性強(qiáng) 井下水井下水 側(cè)向強(qiáng)補(bǔ)給源側(cè)向強(qiáng)補(bǔ)給源深度匯談中心發(fā)言提綱第四系：第四系：10151015米米 粗砂礫石層粗砂礫石層 富含孔隙潛水富含孔隙潛水局部為承壓水局部為承壓水 第三系第三系 ：01500150米米 粘土質(zhì)粉沙

7、巖粘土質(zhì)粉沙巖 隔水隔水局部第三系缺失形成天窗，從而局部第三系缺失形成天窗，從而河水河水粗砂礫石層潛水粗砂礫石層潛水灰?guī)r水灰?guī)r水 垂向補(bǔ)給垂向補(bǔ)給查明天窗四處：趙莊、抽水主孔、牛王泉、杜官莊查明天窗四處：趙莊、抽水主孔、牛王泉、杜官莊靜儲(chǔ)量大靜儲(chǔ)量大 動(dòng)儲(chǔ)量特別大動(dòng)儲(chǔ)量特別大 復(fù)雜復(fù)雜 大水鐵礦床大水鐵礦床 2022年2月7日深度匯談中心發(fā)言提綱19701970年動(dòng)工建設(shè)，是當(dāng)年萊鋼的主要原料依托年動(dòng)工建設(shè)，是當(dāng)年萊鋼的主要原料依托常規(guī)地下采礦模式：常規(guī)地下采礦模式： 礦床疏干開(kāi)采礦床疏干開(kāi)采中央泵站中央泵站 -150m-150m水平水平 2020臺(tái)臺(tái) 250D60X6 250D60X6 68

8、0kw680kw水泵水泵地表地表能力大于能力大于1212萬(wàn)萬(wàn)m m3 3/ /日日采礦方法：崩落法采礦方法：崩落法 房柱房柱( (空?qǐng)隹請(qǐng)? )法法 局局部充填法部充填法3.3.初期的開(kāi)采設(shè)計(jì)與施工初期的開(kāi)采設(shè)計(jì)與施工深度匯談中心發(fā)言提綱北部嘶馬河改道：嘶馬河北部嘶馬河改道：嘶馬河新河新河方下河方下河三個(gè)村約三個(gè)村約150150戶(hù)村民搬離塌陷區(qū)戶(hù)村民搬離塌陷區(qū)修建鵓鴿樓水庫(kù)修建鵓鴿樓水庫(kù) 疏干后疏干后 為牛泉、方下還水為牛泉、方下還水水文地質(zhì)條件復(fù)雜，第二次國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整水文地質(zhì)條件復(fù)雜，第二次國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整19791979年緩建，排水維護(hù)礦井年緩建，排水維護(hù)礦井原塌陷區(qū)，目前已經(jīng)治理原塌陷區(qū)，目

9、前已經(jīng)治理深度匯談中心發(fā)言提綱礦床疏干排水后果：礦床疏干排水后果：水位下降，生態(tài)環(huán)境惡化；水位下降，生態(tài)環(huán)境惡化；浪費(fèi)寶貴水資源和電能，加大了生產(chǎn)成本。浪費(fèi)寶貴水資源和電能，加大了生產(chǎn)成本。崩落和空?qǐng)鲩_(kāi)采的后果：崩落和空?qǐng)鲩_(kāi)采的后果：回采率僅回采率僅6060左右，大量資源永久損失；左右，大量資源永久損失；廢石、尾礦地表堆存，占用土地，污染環(huán)境；廢石、尾礦地表堆存，占用土地，污染環(huán)境；產(chǎn)生大量采空區(qū)，易引發(fā)惡性地質(zhì)災(zāi)害；產(chǎn)生大量采空區(qū)，易引發(fā)惡性地質(zhì)災(zāi)害；地表大量塌陷。地表大量塌陷。4.4.常規(guī)礦床疏干開(kāi)采的局限常規(guī)礦床疏干開(kāi)采的局限恢復(fù)礦井時(shí)，技術(shù)上、客觀條件上，疏干開(kāi)采已不可能?；謴?fù)礦井時(shí)，

10、技術(shù)上、客觀條件上，疏干開(kāi)采已不可能。40454045o o傾角的礦體產(chǎn)狀，地表帷幕注漿的工作量大，效果難以保證。傾角的礦體產(chǎn)狀，地表帷幕注漿的工作量大，效果難以保證。深度匯談中心發(fā)言提綱深度匯談中心發(fā)言提綱井下近頂板灰?guī)r注漿補(bǔ)漏，形成封閉保護(hù)。井下近頂板灰?guī)r注漿補(bǔ)漏，形成封閉保護(hù)。高性能廉價(jià)膠凝材料，實(shí)現(xiàn)全尾砂和廢石膠結(jié)充填。高性能廉價(jià)膠凝材料，實(shí)現(xiàn)全尾砂和廢石膠結(jié)充填。不疏干放水，開(kāi)采活動(dòng)不擾動(dòng)地下水系。不疏干放水，開(kāi)采活動(dòng)不擾動(dòng)地下水系。廢石和尾礦全部用于井下充填，地表無(wú)廢棄物。廢石和尾礦全部用于井下充填，地表無(wú)廢棄物。礦石回采率礦石回采率9090以上。以上。地下無(wú)采空區(qū)，地表無(wú)可見(jiàn)變形

11、。地下無(wú)采空區(qū)，地表無(wú)可見(jiàn)變形。完成開(kāi)采后可封閉井口，恢復(fù)地貌。完成開(kāi)采后可封閉井口，恢復(fù)地貌。三、三、無(wú)公害開(kāi)采的技術(shù)路線和預(yù)期效果無(wú)公害開(kāi)采的技術(shù)路線和預(yù)期效果 深度匯談中心發(fā)言提綱四四、坑內(nèi)注漿堵水的三個(gè)階段、坑內(nèi)注漿堵水的三個(gè)階段1 1、注漿堵水試驗(yàn)注漿堵水試驗(yàn)（1 1）19941994年與東北大學(xué)合作進(jìn)行注漿試驗(yàn)和巖體年與東北大學(xué)合作進(jìn)行注漿試驗(yàn)和巖體裂隙注漿計(jì)算機(jī)模擬研究，裂隙注漿計(jì)算機(jī)模擬研究，19951995年年5 5月開(kāi)始谷家臺(tái)鐵月開(kāi)始谷家臺(tái)鐵礦東區(qū)礦東區(qū)-10m-10m水平水平 20A-23A20A-23A間注漿，注漿孔間注漿，注漿孔131131個(gè)個(gè)/6206.39m/62

12、06.39m，注入水泥漿，注入水泥漿3296 m3296 m3 3（水泥（水泥24722472噸），噸），備采礦量備采礦量48.448.4萬(wàn)噸，采出礦石萬(wàn)噸，采出礦石7.057.05萬(wàn)噸，采場(chǎng)直接萬(wàn)噸，采場(chǎng)直接頂板（灰?guī)r）完全暴露幾乎無(wú)滲水。頂板（灰?guī)r）完全暴露幾乎無(wú)滲水。深度匯談中心發(fā)言提綱（2 2）谷家臺(tái)大水礦床近頂板灰?guī)r封閉系統(tǒng)注漿堵水谷家臺(tái)大水礦床近頂板灰?guī)r封閉系統(tǒng)注漿堵水采礦及研究采礦及研究，19981998年年8 8月山東省科委組織鑒定，魯科成鑒月山東省科委組織鑒定，魯科成鑒字字19981998第第4040號(hào)鑒定書(shū)：該成果防治地表下沉，達(dá)到了不號(hào)鑒定書(shū)：該成果防治地表下沉，達(dá)到了不

13、擾動(dòng)、不破壞地下水資源效果，保持了生態(tài)環(huán)境，具有顯著擾動(dòng)、不破壞地下水資源效果，保持了生態(tài)環(huán)境，具有顯著社會(huì)效益。社會(huì)效益。鑒定書(shū)鑒定書(shū)“專(zhuān)家測(cè)試報(bào)告專(zhuān)家測(cè)試報(bào)告”：地勘報(bào)告：地勘報(bào)告-150-150水平礦坑涌水水平礦坑涌水量量77505m77505m3 3/d,1995/d,1995年年1 1月礦坑實(shí)際涌水量月礦坑實(shí)際涌水量2477.8 m2477.8 m3 3/d/d，本次測(cè)試礦坑涌水量本次測(cè)試礦坑涌水量700 m700 m3 3/d/d。2022年2月7日深度匯談中心發(fā)言提綱 19991999年年7 7月月1212日，日，-100m-100m水平水平28A28A線穿脈閃長(zhǎng)巖體線穿脈閃長(zhǎng)巖

14、體掘進(jìn)中突涌水，初期強(qiáng)度：掘進(jìn)中突涌水，初期強(qiáng)度：38000m38000m3 3/ /小時(shí)，惡性事小時(shí)，惡性事故，三個(gè)月堵水無(wú)發(fā)效，被迫封井。故，三個(gè)月堵水無(wú)發(fā)效，被迫封井。 經(jīng)悉心研究，經(jīng)悉心研究，20032003年提交礦井恢復(fù)總體方案，國(guó)家安年提交礦井恢復(fù)總體方案，國(guó)家安全科學(xué)技術(shù)研究中心提交評(píng)價(jià)報(bào)告，評(píng)價(jià)結(jié)論：已經(jīng)基本全科學(xué)技術(shù)研究中心提交評(píng)價(jià)報(bào)告，評(píng)價(jià)結(jié)論：已經(jīng)基本具備恢復(fù)生產(chǎn)的條件和能力，礦井恢復(fù)方案可行。具備恢復(fù)生產(chǎn)的條件和能力，礦井恢復(fù)方案可行。20032003年年1212月月8 8日，山東省冶金總工業(yè)公司組織，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家審查，山日，山東省冶金總工業(yè)公司組織，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家審查，山東省冶

15、金總公司魯冶生貿(mào)字東省冶金總公司魯冶生貿(mào)字2004620046號(hào)文，同意恢復(fù)礦井。號(hào)文，同意恢復(fù)礦井。2.事故與礦井恢復(fù)深度匯談中心發(fā)言提綱2004年，出水點(diǎn)群孔下向分段注漿，2926米/15206噸，大型潛水泵和接力泵串聯(lián)井筒排水，小型群泵喂水完成礦井恢復(fù)。深度匯談中心發(fā)言提綱已按防涌水事故預(yù)案形成的安全系統(tǒng)：已按防涌水事故預(yù)案形成的安全系統(tǒng)： 通達(dá)各個(gè)作業(yè)地點(diǎn)的聲光報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)通達(dá)各個(gè)作業(yè)地點(diǎn)的聲光報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)井下作業(yè)人員區(qū)域分布射頻定位系統(tǒng)井下作業(yè)人員區(qū)域分布射頻定位系統(tǒng)從地表分別下送的信號(hào)和井底車(chē)場(chǎng)照明系統(tǒng)從地表分別下送的信號(hào)和井底車(chē)場(chǎng)照明系統(tǒng)6 6水閘門(mén)水閘門(mén) 1 1座水閘墻座水閘墻

16、 3 3防水密閉門(mén)防水密閉門(mén) 防水系統(tǒng)防水系統(tǒng)。深度匯談中心發(fā)言提綱 人員逃生系統(tǒng)按如下要素構(gòu)建人員逃生系統(tǒng)按如下要素構(gòu)建東西區(qū)各自獨(dú)立東西區(qū)各自獨(dú)立 最低開(kāi)拓水平最低開(kāi)拓水平最上部回風(fēng)大巷的最上部回風(fēng)大巷的 各兩條辟水人行天井各兩條辟水人行天井 獨(dú)立人行斜坡道獨(dú)立人行斜坡道 通暢的泄水系統(tǒng)通暢的泄水系統(tǒng) 中央泵房變電所中央泵房變電所西采區(qū)回風(fēng)大巷的獨(dú)立天井西采區(qū)回風(fēng)大巷的獨(dú)立天井 斜井、東風(fēng)井、主井、西風(fēng)井通達(dá)地表的人行安全出斜井、東風(fēng)井、主井、西風(fēng)井通達(dá)地表的人行安全出口口2022年2月7日深度匯談中心發(fā)言提綱3.技術(shù)方案及探索技術(shù)方案及探索 最初方案：近礦體頂板注漿最初方案：近礦體頂板注

17、漿10X1010X10網(wǎng)度網(wǎng)度 進(jìn)一步方案：上盤(pán)灰?guī)r硐室扇形孔注漿進(jìn)一步方案：上盤(pán)灰?guī)r硐室扇形孔注漿 現(xiàn)行方案：上盤(pán)灰?guī)r聯(lián)通巷平行孔覆蓋注漿現(xiàn)行方案：上盤(pán)灰?guī)r聯(lián)通巷平行孔覆蓋注漿 管理措施：月度注漿堵水會(huì)商制度、區(qū)域注漿堵水效管理措施：月度注漿堵水會(huì)商制度、區(qū)域注漿堵水效果評(píng)價(jià)制度果評(píng)價(jià)制度扇形孔扇形孔平行孔平行孔深度匯談中心發(fā)言提綱1995年1999年7月：4700噸事故搶險(xiǎn)注漿:3000噸礦井恢復(fù)注漿 2926m/15206噸 備采礦量360萬(wàn)噸4. 注漿量與效果注漿量與效果深度匯談中心發(fā)言提綱分段落礦，階段出礦，嗣后膠結(jié)充填。分段落礦，階段出礦，嗣后膠結(jié)充填。上向水平分段膠結(jié)充填。上向水

18、平分段膠結(jié)充填。預(yù)控頂上向水平分段膠結(jié)充填。預(yù)控頂上向水平分段膠結(jié)充填。下向膠結(jié)充填機(jī)械化盤(pán)區(qū)。下向膠結(jié)充填機(jī)械化盤(pán)區(qū)。五、膠結(jié)充填的探索深度匯談中心發(fā)言提綱 現(xiàn)有現(xiàn)有-150m-150m水平以上生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的同時(shí)，新建水平以上生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的同時(shí)，新建-150m-150m至至- -350m350m水平開(kāi)拓系統(tǒng)，建成后系統(tǒng)合并，形成水平開(kāi)拓系統(tǒng)，建成后系統(tǒng)合并，形成-50m-50m、-150m-150m、- -250m250m水平同時(shí)下向膠結(jié)充填機(jī)械化盤(pán)區(qū)開(kāi)采生產(chǎn)系統(tǒng)。水平同時(shí)下向膠結(jié)充填機(jī)械化盤(pán)區(qū)開(kāi)采生產(chǎn)系統(tǒng)。 運(yùn)輸水平實(shí)現(xiàn)坑內(nèi)運(yùn)搬自動(dòng)化；運(yùn)輸水平實(shí)現(xiàn)坑內(nèi)運(yùn)搬自動(dòng)化； 愛(ài)邦破碎機(jī)取在代貯礦溜井

19、和井下破碎的硐室方案；愛(ài)邦破碎機(jī)取在代貯礦溜井和井下破碎的硐室方案； 主提升、通風(fēng)、排水等自動(dòng)化配置、副井電梯式配置；主提升、通風(fēng)、排水等自動(dòng)化配置、副井電梯式配置； 數(shù)字化掘進(jìn)臺(tái)車(chē)；數(shù)字化掘進(jìn)臺(tái)車(chē)； 遠(yuǎn)程遙控鏟運(yùn)機(jī)；遠(yuǎn)程遙控鏟運(yùn)機(jī)；六、基于三水平同時(shí)生產(chǎn)的遠(yuǎn)程遙控建設(shè)方案六、基于三水平同時(shí)生產(chǎn)的遠(yuǎn)程遙控建設(shè)方案愛(ài)邦破碎機(jī)愛(ài)邦破碎機(jī)深度匯談中心發(fā)言提綱1 1、認(rèn)真培育骨干員工隊(duì)伍：、認(rèn)真培育骨干員工隊(duì)伍： 招收專(zhuān)科以上學(xué)生，從事井下直接生產(chǎn)工；招收專(zhuān)科以上學(xué)生，從事井下直接生產(chǎn)工； 考試考核合格者脫產(chǎn)補(bǔ)習(xí)基本知識(shí)；考試考核合格者脫產(chǎn)補(bǔ)習(xí)基本知識(shí)； 簽約員工從事新型生產(chǎn)設(shè)備的操作維修；簽約員工從事新型生產(chǎn)設(shè)備的操作維修； 明確職業(yè)晉升，系統(tǒng)培訓(xùn)、崗次動(dòng)態(tài)考核明確職業(yè)晉升，系統(tǒng)培訓(xùn)、崗次動(dòng)態(tài)考核七、面向未來(lái)的探索七、面向未來(lái)的探索深度匯談中心發(fā)言提綱2、適應(yīng)新裝備特點(diǎn)的管理探索：適應(yīng)新裝備特點(diǎn)的管理探索： 單一作業(yè)的生產(chǎn)組織模式；單一作業(yè)的生產(chǎn)組織模式； 設(shè)備維修模式設(shè)備維修模式定修和計(jì)劃?rùn)z修；定修和計(jì)劃?rùn)z修； 以崗次動(dòng)態(tài)管理體系為主的績(jī)效考評(píng)模式；以崗次動(dòng)態(tài)管理體系為主的績(jī)效考評(píng)模式； 與智能化生產(chǎn)相適應(yīng)的管理和生產(chǎn)組織模式與智能化生產(chǎn)相適應(yīng)的管理和生產(chǎn)組織模式.深度匯談中心