大紅山礦山地下開采施工方案一、工程概況1.1地理位置與交通條件大紅山礦山位于云南省玉溪市新平彝族傣族自治縣戛灑鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)東經(jīng)101°39′，北緯24°06′，地處哀牢山脈東側(cè)戛灑江（紅河上游）東岸。礦區(qū)對外交通便利，往東有公路通往新平縣城（87km）、玉溪市（179km）、昆明市（272km），往西可達(dá)楚雄市（178km），至昆鋼本部公路距離260km，至戛灑鎮(zhèn)10.5km。礦區(qū)海拔500~1850米，屬侵蝕剝蝕山地地形，地形復(fù)雜，最大高差達(dá)1350米。1.2礦產(chǎn)資源特征礦山資源儲量共計5.67億噸（鐵礦石量4.84億噸，銅礦石量0.83億噸，銅金屬量53.94萬噸），以磁鐵礦為主（占比60%），赤鐵礦為輔（占比40%），屬磁-赤鐵礦型酸性混合礦石，脈石礦物以石英為主。具有工業(yè)價值的鐵礦含礦帶共5個（I-V礦帶），其中規(guī)模最大的Ⅱ1礦組為主要開采對象，表內(nèi)礦石量24510.74萬噸，平均品位43.52%，賦存標(biāo)高25.7～945m，埋深362.5—988.3m，總體呈緩傾斜向西傾伏，平均傾角18°，礦體長1969m，平均寬517m，面積1.02km2，厚度2.61～221.61m（平均72.58m）。1.3工程規(guī)模與目標(biāo)本工程為地下開采礦山項目，設(shè)計采礦能力13000噸/日，選礦處理能力15000噸/日，年產(chǎn)銅精礦含銅1.8萬噸、鐵精礦40萬噸。采用無底柱高分段崩落法為主的采礦工藝，配套建設(shè)長距離鐵精礦管道輸送系統(tǒng)（直線距離170km），最終形成集采、選、運一體化的特大型地下礦山生產(chǎn)系統(tǒng)。項目建設(shè)需實現(xiàn)資源回收率≥85%，貧化率≤12%，綜合能耗≤8.5kgce/t礦的行業(yè)領(lǐng)先指標(biāo)。二、施工總體部署2.1施工分區(qū)規(guī)劃根據(jù)礦體賦存特征及開采工藝要求，將礦區(qū)劃分為三個施工大區(qū)：北部主采區(qū)：對應(yīng)Ⅱ1礦組主體區(qū)域，布置3個采礦分段，采用智能化無底柱崩落法開采，設(shè)計生產(chǎn)能力9000噸/日，配置2套獨立的出礦、運輸系統(tǒng)。南部輔助采區(qū)：涵蓋Ⅲ、Ⅳ礦帶，設(shè)計生產(chǎn)能力4000噸/日，采用分段空場膠結(jié)礦柱兩步驟回采法，配套建設(shè)充填系統(tǒng)。西部探采結(jié)合區(qū)：針對V礦帶及深部資源，實施邊探邊采，布置5個勘探穿脈巷和2個回采分段，為后續(xù)產(chǎn)能接替做準(zhǔn)備。2.2施工順序安排采用"先地下后地上、先開拓后采準(zhǔn)、先主體后配套"的施工原則，分三期組織實施：一期工程（0-12個月）：完成主井、副井、風(fēng)井三大井筒施工及井底車場系統(tǒng)建設(shè)，形成井下通風(fēng)、提升、排水基本能力；同步建設(shè)地面破碎站及選礦廠粗碎車間。二期工程（13-24個月）：實施主要運輸巷道、采準(zhǔn)切割工程，完成北部主采區(qū)首采分段建設(shè)；建成選礦廠主體車間及尾礦處理系統(tǒng)，實現(xiàn)部分系統(tǒng)帶料試車。三期工程（25-36個月）：完成南部輔助采區(qū)及西部探采區(qū)工程，貫通長距離管道輸送系統(tǒng)，全系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)試并達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能。2.3施工平面布置地面工業(yè)場地：布置在戛灑鎮(zhèn)東北側(cè)10.5km處，占地28萬m2，分為生產(chǎn)區(qū)（選礦廠、破碎站、壓風(fēng)機(jī)房）、倉儲區(qū)（炸藥庫、油料庫、備件庫）、辦公區(qū)及輔助設(shè)施區(qū)，各區(qū)之間設(shè)置環(huán)形消防通道及綠化隔離帶。井下系統(tǒng)布置：主井（直徑5.5m，深980m）承擔(dān)礦石提升，副井（直徑6.0m，深965m）負(fù)責(zé)人員、材料運輸，風(fēng)井（直徑4.5m，深950m）采用抽出式通風(fēng)，形成"三井一面"的開拓系統(tǒng)。井下主要運輸巷道采用3.5m×3.8m（寬×高）的半圓拱斷面，鋪設(shè)600mm軌距軌道，配置智能有軌電機(jī)車運輸。三、主要施工工藝與技術(shù)措施3.1采礦工程施工3.1.1無底柱高分段崩落法施工針對Ⅱ1礦組緩傾斜厚大礦體，采用國內(nèi)領(lǐng)先的無底柱高分段崩落法，主要參數(shù)如下：分段高度：25m（傳統(tǒng)方法的1.5倍），分5個分段回采（標(biāo)高820-945m）進(jìn)路間距：10m×10m（沿走向×垂直走向）鑿巖參數(shù)：采用YGZ-90型鑿巖機(jī)，鉆鑿直徑65mm炮孔，孔深18-22m，炮孔排距1.2m，孔距1.5m爆破工藝：采用非電毫秒雷管起爆網(wǎng)絡(luò)，孔內(nèi)裝φ60mm乳化炸藥（裝藥密度1.2g/cm3），單循環(huán)爆破方量3500-4000m3，大塊率控制在8%以內(nèi)。施工關(guān)鍵技術(shù)措施：采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化：通過三維地質(zhì)建模，確定分段高度與進(jìn)路間距的最佳匹配關(guān)系，采用數(shù)值模擬驗證頂板穩(wěn)定性，確保最大暴露面積≤3000m2爆破參數(shù)動態(tài)調(diào)整：根據(jù)礦巖物理力學(xué)性質(zhì)（f=8-12），采用逐孔起爆技術(shù)，控制最小抵抗線1.0-1.2m，單響藥量≤300kg，降低爆破振動對保留礦柱的影響出礦管理：配置ST-3.5型電動鏟運機(jī)（斗容3.5m3），采用"間隔式出礦"制度，控制放礦速度200-250t/h，當(dāng)放出礦石品位降至截止品位（TFe25%）時停止出礦3.1.2分段空場膠結(jié)充填采礦法施工針對南部高品位礦體及銅鐵礦共生區(qū)域，采用分段空場膠結(jié)充填兩步驟回采法：礦房劃分：礦房沿走向長度50m，寬度15m，高度25m（與分段高度一致）一步驟回采：礦房先行回采，采用中深孔爆破（孔深15m），出礦后立即進(jìn)行膠結(jié)充填（充填體強(qiáng)度≥3MPa）二步驟回采：間隔一個礦房回采間柱，采用尾砂充填（濃度65-70%），形成連續(xù)回采工作面充填系統(tǒng)施工要點：充填材料制備：采用"尾砂+水泥+粉煤灰"膠結(jié)體系，膠結(jié)料配比1:4:8（水泥:粉煤灰:尾砂），料漿濃度72-75%，通過Φ200mm充填管路輸送至采場分層精準(zhǔn)充填：構(gòu)建立式充填體強(qiáng)度模型，實現(xiàn)不同采深充填體強(qiáng)度梯度變化（淺部2-3MPa，深部4-5MPa），充填成本控制在79.08元/m3以內(nèi)充填質(zhì)量控制：在采場設(shè)置3-5個測壓點和密度監(jiān)測儀，實時監(jiān)測充填體沉降速率（≤50mm/月）和強(qiáng)度增長情況，養(yǎng)護(hù)期不少于28天3.2井巷工程施工3.2.1井筒施工主井、副井和風(fēng)井均采用普通法施工，主要工藝如下：表土段（0-50m）：采用鋼筋混凝土支護(hù)（厚度500mm），人工配合機(jī)械掘進(jìn)，日進(jìn)尺3-4m基巖段（50-980m）：采用光面爆破，周邊眼間距450mm，抵抗線600mm，裝藥集中度0.3kg/m，配合傘鉆鑿巖（炮孔深度4.5m），全斷面一次爆破，錨噴支護(hù)（錨桿Φ20×2200mm，間排距800×800mm，噴砼厚度150mm），日進(jìn)尺6-8m井筒裝備：主井裝備4套16t箕斗，副井裝備2套雙層罐籠（每層載重10t），風(fēng)井安裝2臺280kW軸流式通風(fēng)機(jī)（一用一備）3.2.2巷道施工井下主要巷道采用鉆爆法施工，根據(jù)用途不同分為三類：開拓巷道（主要運輸巷、井底車場）：采用半圓拱斷面（寬×高=4.5m×4.0m），錨網(wǎng)噴+混凝土支護(hù)（噴層厚200mm，混凝土強(qiáng)度C30），采用CMJ17型掘進(jìn)臺車鑿巖，耙斗裝巖機(jī)出碴，月進(jìn)尺250-300m采準(zhǔn)巷道（分段運輸巷、溜礦井）：矩形斷面（寬×高=3.5m×3.2m），錨噴支護(hù)（噴層厚100mm），采用氣腿式鑿巖機(jī)，月進(jìn)尺180-220m切割巷道（回采進(jìn)路、聯(lián)絡(luò)巷）：梯形斷面（寬×高=3.0m×2.8m），錨桿支護(hù)（間排距1.0×1.0m），局部破碎帶采用U型鋼支架加固，月進(jìn)尺150-180m3.3選礦廠施工3.3.1碎礦系統(tǒng)施工采用三段一閉路破碎流程，主要設(shè)備包括：粗碎車間：配置1臺PE1200×1500顎式破碎機(jī)（處理能力800t/h），安裝在-15m平臺，基礎(chǔ)采用C30混凝土（體積56m3），設(shè)置減震墊層（厚度200mm）中細(xì)碎車間：配置2臺HP500圓錐破碎機(jī)（一用一備），采用閉路篩分（2層篩網(wǎng)，孔徑15mm/5mm），破碎產(chǎn)品粒度控制在-12mm占85%半自磨系統(tǒng)：安裝1臺Φ5.5×8.5m半自磨機(jī)（容積國內(nèi)最大），配套Φ3.2×4.5m球磨機(jī)，形成階段磨礦流程，磨礦細(xì)度-200目占72%3.3.2選別工藝施工采用"磁重聯(lián)合"選別流程，關(guān)鍵施工內(nèi)容：磁選系統(tǒng)：安裝3臺CTB-1230型永磁筒式磁選機(jī)（粗選）、2臺CS-100型磁選柱（精選），磁場強(qiáng)度分別控制在1200Oe和1800Oe，鐵精礦品位提升至64%以上浮選系統(tǒng)：配置16臺XCF-8型充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)（銅浮選），采用"一粗二精二掃"流程，藥劑制度為丁基黃藥（用量80g/t）+2#油（用量20g/t），銅回收率達(dá)91.68%濃縮過濾：采用2臺Φ30m高效深錐濃縮機(jī)（底流濃度65%），配套4臺GPJ-120型盤式過濾機(jī)，鐵精礦水分控制在8%以下3.4管道輸送工程施工170km長距離鐵精礦管道輸送系統(tǒng)是本工程的關(guān)鍵配套設(shè)施，主要施工內(nèi)容包括：管道敷設(shè)：采用Φ273×10mm20#無縫鋼管，設(shè)計輸送壓力22MPa，最大高差1520m。管道敷設(shè)采用溝埋式（埋深≥1.2m），穿越戛灑江采用定向鉆施工（穿越長度850m），山區(qū)段采用"之"字形敷設(shè)，坡度控制在15°以內(nèi)加壓站建設(shè)：沿線設(shè)置3座加壓泵站，每站配置4臺高壓柱塞泵（三用一備），單泵流量280m3/h，電機(jī)功率4000kW自動化控制：采用SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，配置壓力、流量、濃度在線監(jiān)測儀表，設(shè)置27處緊急切斷閥，實現(xiàn)管道"心跳"實時監(jiān)測與智能調(diào)度四、施工設(shè)備配置4.1采礦設(shè)備設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量（臺）主要參數(shù)用途鑿巖臺車SimbaH13546鉆臂數(shù)3，鉆孔直徑51-89mm采場中深孔鑿巖電動鏟運機(jī)ST-3.512斗容3.5m3，功率110kW采場出礦有軌電機(jī)車ZK14-6/5508載重14t，軌距600mm井下礦石運輸振動放礦機(jī)FZC-1.236處理能力200t/h溜井放礦裝藥車ANFO-8002裝藥能力800kg/h炮孔裝藥4.2井巷施工設(shè)備設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量（臺）主要參數(shù)用途傘形鉆架FJD-63鉆臂數(shù)6，鉆孔直徑45-65mm井筒鑿巖掘進(jìn)臺車CMJ175鉆臂數(shù)2，鉆孔深度5m巷道掘進(jìn)耙斗裝巖機(jī)P-60B8耙斗容積0.6m3，功率37kW巷道出碴噴砼機(jī)組HPS-64生產(chǎn)率6m3/h，工作壓力8MPa巷道支護(hù)激光指向儀YBJ-100012射程1000m，光斑直徑≤50mm/100m巷道掘進(jìn)導(dǎo)向4.3選礦設(shè)備設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量（臺）主要參數(shù)用途顎式破碎機(jī)PE1200×15001給礦口1200×1500mm，處理能力800t/h粗碎圓錐破碎機(jī)HP5002排礦口調(diào)節(jié)范圍13-38mm中細(xì)碎半自磨機(jī)Φ5.5×8.5m1有效容積240m3，電機(jī)功率4800kW磨礦磁選機(jī)CTB-12303滾筒直徑1200mm，長度3000mm鐵粗選浮選機(jī)XCF-816單槽容積8m3，充氣量0.3m3/m3·min銅浮選過濾機(jī)GPJ-1204過濾面積120m2，處理能力15t/h·臺鐵精礦脫水五、質(zhì)量安全與環(huán)保措施5.1質(zhì)量控制措施地質(zhì)編錄與礦量管理：建立"三量"動態(tài)管理體系，每月進(jìn)行采場實測，提交地質(zhì)素描圖及礦量計算表，確保礦量誤差≤5%爆破質(zhì)量控制：采用爆破振動監(jiān)測儀（測振儀型號TC-4850），控制質(zhì)點振動速度≤12cm/s，每循環(huán)爆破后進(jìn)行爆堆測量，大塊率（>500mm）控制在8%以內(nèi)混凝土工程質(zhì)量：井筒、巷道支護(hù)混凝土采用集中攪拌（HZS120攪拌站），嚴(yán)格控制水灰比（0.45-0.55），坍落度120±20mm，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊（每50m3一組），抗壓強(qiáng)度達(dá)標(biāo)率100%設(shè)備安裝精度：半自磨機(jī)安裝水平度≤0.1mm/m，主軸垂直度≤0.5mm/m，采用激光對中儀進(jìn)行聯(lián)軸器找正，同心度誤差≤0.05mm5.2安全生產(chǎn)措施頂板管理：采用"敲幫問頂"制度，配置2臺YTC200型液壓鑿巖臺車進(jìn)行錨桿支護(hù)，空頂距離嚴(yán)格控制在作業(yè)規(guī)程規(guī)定的1.8m以內(nèi)，每月進(jìn)行頂板離層監(jiān)測（測點間距50m）通風(fēng)防塵：建立"機(jī)械抽出式+局部通風(fēng)"復(fù)合通風(fēng)系統(tǒng)，主扇風(fēng)量250m3/s，井下作業(yè)面風(fēng)速≥0.25m/s。采用濕式鑿巖（水壓力0.3MPa）、爆堆灑水（用水量5m3/循環(huán)）、轉(zhuǎn)載點噴霧（覆蓋率100%）等綜合降塵措施，作業(yè)場所粉塵濃度≤2mg/m3機(jī)電安全：井下電氣設(shè)備均采用礦用隔爆型（ExdⅠ），設(shè)置3套獨立的接地系統(tǒng)（接地電阻≤2Ω），高壓電纜采用MYJV22-8.7/10kV型，每天進(jìn)行絕緣電阻檢測應(yīng)急管理：建立三級應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，配置2個井下避難硐室（容納100人/個），儲備72h應(yīng)急物資，每季度組織1次防冒頂、防透水應(yīng)急演練5.3環(huán)境保護(hù)措施廢水處理：建設(shè)日處理能力8000m3的污水處理站，采用"調(diào)節(jié)池+中和沉淀+過濾+消毒"工藝，外排水質(zhì)達(dá)到《鐵礦采選工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28661-2012）表2標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)用水循環(huán)利用率達(dá)92%以上固廢處置：設(shè)立危險固廢暫存間（面積300m2），廢油、廢乳化液等危險廢物委托第三方處理；尾礦砂全部用于井下充填（利用率100%），廢石用于道路路基和采空區(qū)回填生態(tài)修復(fù)：實施"邊開采邊治理"，已完成哈母白租上部廢石場復(fù)墾治理3000余畝，礦區(qū)綠化覆蓋率達(dá)可綠化面積的93%，在南恩河上游建設(shè)200畝人工濕地節(jié)能減排：建設(shè)分布式光伏發(fā)電項目（裝機(jī)容量5MW）、深井水能發(fā)電站（利用井下排水勢能，年發(fā)電量864萬度），每年減少碳排放4554噸，相當(dāng)于新增700畝森林碳匯六、施工進(jìn)度計劃與管理6.1關(guān)鍵線路計劃采用Project軟件編制四級進(jìn)度計劃體系，關(guān)鍵線路如下：主井施工（0-10個月）→井底車場（11-14個月）→主要運輸巷（15-20個月）→首采分段準(zhǔn)備（21-24個月）→試生產(chǎn)（25個月）選礦廠粗碎車間（5-12個月）→半自磨系統(tǒng)（13-20個月）→選別系統(tǒng)（21-28個月）→濃縮過濾系統(tǒng)（29-32個月）→聯(lián)動調(diào)試（33-34個月）管道輸送系統(tǒng)：起點站（20-26個月）→中間加壓站（27-30個月）→管道敷設(shè)（22-34個月）→終點站（31-35個月）→通水試壓（36個月）6.2進(jìn)度控制措施三級進(jìn)度管控：建立公司、項目部、施工隊三級進(jìn)度控制體系，周進(jìn)度考核、月進(jìn)度分析、季進(jìn)度調(diào)整，關(guān)鍵線路偏差超過5%時啟動預(yù)警機(jī)制資源保障：高峰期投入施工人員2800人（其中專業(yè)技術(shù)人員320人），設(shè)置3個混凝土攪拌站、2個機(jī)修車間，主要材料儲備量滿足3個月需求趕工措施：井筒施工采用"四班三運轉(zhuǎn)"作業(yè)制，月進(jìn)尺確保200m；井巷工程配置2套掘進(jìn)設(shè)備平行作業(yè)，實現(xiàn)"掘支平行"；選礦廠鋼結(jié)構(gòu)采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼裝，縮短安裝工期6.3成本控制措施優(yōu)化設(shè)計：通過采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，降低貧化率1.2個百分點，年節(jié)約成本1200萬元；采用尾砂充填代替水泥，充填成本降至12.43元/m3物資管理：建立"集中采購+超市化供應(yīng)"模式，主要材料價格較市場價降低5-8%；炸藥、鋼材等大宗物資實行招標(biāo)采購，年節(jié)約采購成本800萬元能耗管控：實施"避峰就谷"用電策略，井下排水、提升等設(shè)備安排在低谷時段運行，年節(jié)約電費140萬元；更換高效節(jié)能電機(jī)120臺，節(jié)電率達(dá)15%七、智能化與信息化建設(shè)7.1智能采礦系統(tǒng)鑿巖爆破智能化：配置3臺全自動鑿巖臺車，通過三維地質(zhì)模型自動生成鑿巖計劃，鉆孔定位精度±50mm，爆破設(shè)計參數(shù)自動優(yōu)化，炸藥單耗降低至0.32kg/t出礦運輸無人化：12臺電動鏟運機(jī)實現(xiàn)自動鏟裝、自動避障、遠(yuǎn)程監(jiān)控；8臺智能有軌電機(jī)車實現(xiàn)自主運行、自動會車、智能調(diào)度，井下作業(yè)人員減少400人安全監(jiān)控可視化：部署"冒頂片幫危險源可視化系統(tǒng)"，在23個重點區(qū)域安裝微震監(jiān)測儀（監(jiān)測范圍500m）、應(yīng)力傳感器（采樣頻率100Hz），實現(xiàn)風(fēng)險提前預(yù)警7.2數(shù)字選礦系統(tǒng)生產(chǎn)過程自動化：選礦、充填、提升系統(tǒng)實現(xiàn)PLC自動控制，關(guān)鍵工藝參數(shù)（磨礦濃度、浮選pH值等）閉環(huán)調(diào)節(jié)，數(shù)控化率達(dá)70%以上質(zhì)量在線監(jiān)測：安裝X射線熒光分析儀（分析時間30秒/樣），實現(xiàn)原礦、精礦品位在線檢測