大台沟铁矿简介及采矿技术构思
董振民
本溪大台沟矿业有限公司
摘要 大台沟铁矿是近年发现的世界级特大型地下铁矿，它储量大、埋藏深、开采难度大，
无论矿山设计、还是矿山建设都不能按常规进行。本文简单介绍了大台沟铁矿概况，并讨论了采矿技术构思。
关键词 地下开采 崩落法 技术构思
大台沟铁矿是本溪大台沟矿业有限公司(以下简称“大台沟矿业”)的主体矿山，是目前世界上最大的单体铁矿山，已探明铁矿石资源储量52亿吨，远景储量在100亿吨以上，本溪大台沟矿业有限公司由深圳市亿众鑫矿业投资有限公司（万利加集团下属公司）、辽宁省地质矿产调查研究院联合组建。
大台沟矿业以“第二找矿带”找矿思路为指导，并充分利用已有的资料，在2008～2013年对大台沟矿区的8～23线地段进行钻探，共施工35个钻孔，总进尺61000多米，查明大台沟铁矿为一厚度巨大、急倾斜板状矿体，控制矿体走向长度3200米，平均宽度870米。
在当前国际矿石垄断集团控制矿价的形势下，大台沟铁矿的发现对中国的矿业具有十分重要的战略意义，开发大台沟铁矿，对缓解国内矿产品供需矛盾、减少矿石进口数量、平抑进口矿石价格将发挥重大作用。 1.大台沟铁矿简介 1.1地质概况
大台沟铁矿位于辽宁省本溪市桥头镇，距沈阳市南87千米，距本溪市16千米，沈丹、本辽高速公路、铁路、国道从矿区东部和北部通过，有村镇级柏油公路通往沈丹、本辽高速公路，交通
十分便利。
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大台沟铁矿位于华北陆块的北缘，胶辽地块上太子河-浑江台陷的边部，中国鞍山-本溪沉积变质型(BIF)铁矿重要成矿区带上。区内地质构造较复杂，变形变质作用明显。出露地层有太古界鞍山群，下元古界辽河群，上元古界青白口系和震旦系、古生界及新生界地层等。 区内已发现特大型铁矿6处，大中型31处，约占全国总储量的1/5，我国著名的鞍山钢铁集团、本溪钢铁集团都坐落在本区之内。
2010年大台沟矿业递交的《辽宁省本溪市大台沟矿区15-4线铁矿详查报告》通过了辽宁省矿产储量评估专家组评审，并完成了储量认定。辽宁省国土资源厅以辽国土资储备字[2010]358号文对大台沟铁矿15-4线详查报告予以备案，共提交铁矿资源量34.74亿吨，平均品位32.59%。
2011年在详查基础上增加9个钻孔，至此累计施工35个钻孔，完成进尺6.1万余米，除有3个钻孔未见矿外，其它钻孔均见到铁
矿体，见矿深度一般在1100～1400米，终孔深度在1701～2465米，其中有4
孔穿透矿体北东边界，其余钻孔均未穿透矿体，估算增加资源储量8亿吨。 大台沟铁矿体为一厚度巨大、陡倾斜的板状体，推断矿体走向长大于6 千米，矿体下延大于1.5千米。详查范围为磁异常中心部位15-4线，控制矿体走向长2000米，矿体顶界面埋深1100～1200米（标高-900～-1000米），宽度578～1152米，平均宽度870.68米，控制矿体最大垂直延伸809米，矿体呈单斜层状产出，厚度变化小，变化系数Vm19.67%。
铁矿石中主要含铁矿物有：磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿，以前两种为主。矿区TFe品位一般在25～40%之间，最高达62.41%，MFe最高达50.63%。全矿床平均品位32.59%，矿体品位变化系数20.2%，属均匀型。
对施工的9个钻孔进行了井中温度测量。井中测量温度范围48-61℃，高于正常地温，属正常地热梯度变化范围。
矿区放射性元素测试结果显示，矿区放射性不超标。
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1.2矿山特点
1.2.1储量大、埋藏深
大台沟铁矿是目前世界上发现的资源量最大的单体铁矿，矿体为一厚度巨大、陡倾斜的板状体，倾角80-90°，中部隆起，向北西和南东两侧倾伏，推断矿体走向长大于6 千米，矿体下延大于1.5千米，且走向两端不封闭。
矿体顶界面埋深1100～1200米（标高-900～-1000米），区内共施工42个钻孔终孔深度在1701-2465米，其中只有4孔穿透矿体北东边界，其余钻孔均未穿透矿体。 1.2.2开采难度大
大台沟铁矿属于特大型超深、超厚矿床，矿体为较脆硬的层状，岩石质量、完整性及其稳定性较好，首采区段地压在35MPa左右。可能存在岩爆、开采地表塌陷等工程地质灾害问题；在今后井下开采过程中具有岩爆倾向的主要井巷，确保其长期稳定性的支护与防治措施；岩爆突发区的圈定、监测与控制等，是大家密切关注的问题。
矿区内地表水系发育，东部有细河由南向北通过，矿区构造发育，其中一条断层穿过细河，是否沟通细河河水尚需进一步查明。
钻孔测量温度范围48-61℃，高于正常地温。对未来矿区通风降温、生产组织、成本控制等造成困难。
矿山建设面临着高地压、顶板含水、高井温的三重自然不利因素的挑战，使得我们必须提前做好准备，积极引进外部力量，同国内外重点科研机构展开合作。 1.3大台沟铁矿建设对国际国内的影响
大台沟铁矿的勘查开发完全符合国家矿业发展的大方向，对中国矿业具有十分重要的战略意义，表明了“第二矿带”找矿的宽广前景。
在当前国际铁矿石市场供应紧张，矿价上涨的形势下，开发利用大台沟铁矿，乃大势所趋，十分必要。大台沟铁矿一期建成以后，可年产铁精矿1000万吨，对缓解国内矿产品供需矛盾和抑制铁矿石进口数量与平抑进口矿价格有着重要作用。
2.地下开采的技术构思
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在当前国际铁矿石市场价格波动，国外三大矿业集团垄断的情况下，作为目前世界上最大的单体铁矿，探索可行的开采技术方案，控制并降低建设和运营的成本是大台沟铁矿开发建设的核心。在充分考虑国内外钢铁市场，并借鉴国内外矿山的成功建设经验基础上，提出了大台沟铁矿地下开采的关键技术构思。 2.1设计模式
大台沟铁矿储量巨大、矿体埋藏深，要建成“大规模化，大机械化，自动化和数字化”的四化矿山，须按当前世界最先进水平进行规划、设计。国内没有同类矿山设计先例，世界范围内，只有瑞典基律纳铁矿与大台沟铁矿在资源储量、矿山规模、矿体埋深等方面相似。
为了更快更好地开发大台沟铁矿，自2008年开始，我们开展了一系列国内外考察，足迹遍及国内外相关典型矿山、设计研究机构和设备供应商，以及矿建施工单位。
经过两年多的国内外矿山交流考察实践，最终确定了“通过引进国际优秀设计团队，应用国际先进的设计理念，采用最先进的矿山生产工艺、设备，配合国内大型矿山设计院，联合设计”的思想。具体实施方法是：由国外具有井下大型矿山设计经验的设计公司承担主体技术设计，同时在提升、运输、爆破、通风、精矿管道输送等工艺均邀请外国公司参与专项设计，再由国内具有井下大型矿山设计经验的设计院承担集成设计。 2.2 与国内外顶级公司团队的合作 （1）矿山勘探和资源评估
与澳大利亚MicroMine公司合作，请其担任国际矿产资源量评估报告咨询顾问，以国际标准规范探矿工作。 （2）岩石力学与地下水防治
与Itasca公司通过国际合作建立其大台沟铁矿崩落法开采矿山设计、岩石力学评价及地下水防治的工作流程，确保大台沟铁矿设计和开采实践活动生产流程上的国际化标准。 （3）爆破
与澳大利亚澳瑞凯（Orica）公司就凿岩爆破，炸药，起爆器材及装药设备进行了深入的合作，探讨合作建立散装炸药原料制备站。Orica将以优质的爆破
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产品和先进的爆破设计方法配合大台沟铁矿，解决大结构参数的凿岩爆破难题。 （4）矿山设计与咨询
拟聘请WSP、Hatch 、AF、AMC、PSI等外国矿山设计公司参与大台沟铁矿的技术设计，包括提升、运输、爆破、通风、精矿管道输送等工艺专项设计，最后由国内设计院进行设计转化，形成完整的施工图设计文件。
除此之外，还与长沙矿山研究院、长沙矿冶研究院等国内顶级的专业研究院所和高校合作。
（5）国际一流的供应商团队
大台沟铁矿采矿、提升、运输和通风设备均采用国际一流的装备。拟选择的供应商团队有瑞典ABB、德国SIEMAG、瑞典SANDVIC、芬兰ATLAS、瑞典GIA、澳大利亚ORICA、德国SCHALKE等。 2.3超深地下采矿的关键技术构思 2.3.1超大结构参数无底柱分段崩落法
大台沟铁矿建设计划达到3000万吨/年这样的产能规模目前在世界范围内的地下矿山是最大的。根据有关资料显示，国内大型地下矿山规模在400万吨/年-800万吨/年，近几年有在建的矿山达到1500万吨/年或更大。世界范围内的大型地下矿山如下表：
表2-1 世界范围内大型在产或拟建地下矿
产量 矿山 昆钢大红山铁矿(在建) 亨德森（Henderson） 河北钢铁司家营铁矿(在建) 马尔姆贝里耶（Malmberget） 安迪那（Andina） 基律纳（Kiruna） 自由港-DOZ（Freeport – DOZ） 奥尤陶乐盖（Oyu Tolgoi）（在建） 大台沟铁矿一期（在建） 特尼恩特（El Teniente）* 开采方法 分段崩落法 自然崩落法 充填法 分段崩落法 自然崩落法 分段崩落法 自然崩落法 分段崩落法 自然崩落法 所在地 （吨/天） 中国云南 美国 中国河北 瑞典 智利 瑞典 蒙古 中国本溪 智利 智利 24, 000 36，000 45，000 45，000 72，000 76，000 80，000 85，000 90，000 120，000 130，000 160，000 5
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