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§1 镜铁山矿
一 概况
镜铁山矿位于祁连山腹地，甘肃省肃南裕固族自治县祁丰区境内，地理座标为东经98°3′，北纬39°22′。山岳高耸、沟壑纵横、植被稀少、岩石裸露是其主要地貌特征。矿区最高海拔4500米，生活区海拔2640米，镜铁山最高峰海拔5197米。采场海拔2520～3970米，垂直高差1450米。山体岩层大约形成于四、五亿年前，属寒武纪至奥陶纪千枚岩系火山沉积岩层。区内气候干燥、降水稀少、无霜期短、昼夜温差大且多风沙，最高日平均气温为26.5°，最低日平均气温为零下24.3°，年平均降水量仅为84毫米，年平均蒸发量为2737毫米，最大风速12.6米/秒。矿区周围人烟稀少、牧业为主、无农业生产。交通便利，距嘉峪关市铁路里程78公里、公路里程136公里，向东到肃南裕固族自治县和向南至青海境内有简易公路。讨赖河作为常年性河流流经矿区，将矿区分割为桦树沟矿区和黑沟矿区。水量随季节的变化大，冬季冰封，七八月份水量最大，曾多次发生洪水灾害。矿区处于祁连山地震带上，地震裂度为七度。
1955年藏民报矿发现镜铁山矿，1956年开始勘探，1958年建设。铁矿石主要由镜铁矿、菱铁矿和褐铁矿组成。桦树沟矿区地质储量4亿吨（初步设计地质储量2.7亿吨），由七个矿体组成，最高品位60%，最低品位20%，平均品位37.86%，设计规模为年产铁矿石500万吨，设计服务年限为87年。桦树沟矿区1958年10月建设，196１年建设中断，1965年重建，开采方案由原来的露天开采改为坑内开采，1970年6月1日建成投产。
黑沟矿区地质储量为1.5亿吨（初步设计同），最高品位55%，最低品位20%，平均品位35.52%，属山坡采用露天矿，设计服务年限53年，1998年9月建设，2002年8月投产，设计规模为年产铁矿石300万吨。
白云石矿位于镜铁山矿生活区南23公里处，1987年5月建设，1988年4月投产。矿石地质储量为6169万吨，平均品位为21.07%,采用露天开采方式，设计服务年限为91年。根据1993年设计规模，生产能力为年产白云石原矿50万吨。
炸药厂建于1967年，生产规模为年产铵松蜡炸药1500吨，1984年和1994年进行过两次大的技术改造，改造后生产规模为年产铵松蜡炸药2500吨。2006年新建一条乳化炸药生产线。
二 技术装备
桦树沟矿区主要设备有：TORO-400E电动铲运机5台、EST-5C电动铲运机5台、EST-6C电动铲运机4台、ST-5C柴油铲机2台、Simba H252深孔凿岩台车4台、Boomer-282掘进台车4台、破碎机（SP-900、Φ2200、PYB-1200-115）6台、皮带机（B=1000、B=1400等）30条、1800×12000重板给矿机2台、B=1400中板机3台、矿用提升机（Φ1750×6型多绳提升机、JK2.5/30卷扬机）2台、强力磁选机（H-FΦ100×1500、H-FΦ600×1500、 H-FΦ300×1500）14台、各种铁道车辆（20吨电机车）20辆。此外，井下还有2950米的主斜坡道和1609米的采区斜坡道及罐笼提升系统1套。
黑沟矿区的主要设备有WK-4B电铲2台、WD-400A电铲2台、KY-250牙轮钻2台、ROC L8潜孔钻2台、TEREX矿用自卸汽车（45吨）8台、液压挖掘机（PC-400、EX300 ）2台、推土机2台、破碎机（PXZ-900、PYB-2200）2台、1800×7200重板给矿机1台、皮带机（B=1200等）4条、HSCE-Φ1750×6多绳提升机1台、各种铁道车辆（20吨电机车）4辆。另外，还有21公里的上山公路及罐笼提升系统1套。
白云石矿区主要设备有：ZL-40装载机1台、ZL-50装载机1台。 三 采矿工艺 1 采矿技术改造
1985年～1987年，投资8763.1万元用于改造，主要在Ⅰ～Ⅱ矿体、Ⅲ～Ⅳ矿体、西Ⅱ矿体的8～9勘探线。掘凿2950米的主斜坡道和1609米的采区斜坡道，掘凿9号主溜井，开拓2640水平运输平巷，掘凿Ⅱ、Ⅲ～Ⅳ矿体总回风巷，建设2640水平微机集中联锁控制系统和破碎信号楼。在桦树沟矿区掘凿通向采区的斜坡道、让无轨设备能够方便通行。
1986年～1989年，镜铁山矿与马鞍山矿山研究院进行了无底柱高分段大间距崩落采矿法工业实验，通过采用分段高度20米和进路间距12米的结构参数、采用切割井与深孔联合拉槽及单进路硐室切割拉槽工艺、确定扇形深孔凿岩的合理参数、应用物理模拟放矿实验和电算模拟及正交回归放矿实验等三种研究方法来确定和分析了结构参数的合理性等内容，年平均获益206.57万元。该项目分别于1993年和1995年获得冶金工业部科技进步一等奖、国家科技进步三等奖。
1993年末，镜铁山矿与马鞍山矿山研究院合作，开展了Ⅵ～Ⅶ矿体自然崩落法采矿技术攻关。此次攻关主要围绕“工程地质调查及矿体可崩性评价、采矿方法选择及设计、破碎矿体掘进与支护工艺、边界剥弱与拉底扩漏工艺、
采场地质监测与控制”等课题进行试验研究。该项目通过鉴定验收后，较好地解决了破碎矿体的回收问题。该方法比无底柱崩落法采矿掘采比低28%左右，采矿成本低5-10%。“九五”期间，镜铁山矿针对井下中深孔爆破存在的炸药单耗高、爆破器材消耗大等情况，与武汉安全环保研究院合作，在桦树沟矿区Ⅰ～Ⅱ矿体进行孔底起爆技术应用。通过采用非电导爆管孔底起爆新技术取代过去的导爆索孔口起爆技术，使铁矿石大块率由原来的８～12%降低到6%左右，效果明显。
2002年，投资4135万元，在镜铁山矿建成了矿石预选系统，对粒度小于50毫米的矿石进行预选，达到提高输出矿石品位的目的。工程由酒钢设计院设计，嘉峪关龙泰矿山建设公司(现甘肃龙泰矿业集团有限责任公司)承担主要施工任务，主要设备采用美国INPROSYS公司生产的永磁强磁选机。工程于2001年7月开工，2002年建成，2003年9月达产达标。2003年进行了大间距采矿技术的应用研究工作。将结构参数由12×15米(进路间距×分段高度)调整为 18×15米，首先从Ⅱ矿体2955米水平5川以东开始实验，于2005年出矿，降低采矿成本效果良好。目前Ⅱ中矿体已全面推广该技术，随后在全矿推广。
2 采矿方法
桦树沟矿区矿体属于急倾斜厚矿体，矿石和围石稳定。共有七个矿体，矿床均采用无底柱分段崩落法开采，为坑采，其中Ⅲ-IV矿体坑采已结束。个别矿体的地表露头处，采用露天开采，有I矿体东部露天、II矿体2940m露天，Ⅲ-IV矿体3060m露天。
桦树沟矿区无底柱分段崩落法的生产特点为：矿块中每60m为一阶段，在每一阶段中每15m为一分段。在分段中沿矿脉走向的巷道为沿脉，穿透矿脉走向的巷道为穿脉。穿脉间距为10-12m，每隔60-100m设一条采区溜井。上下分段的穿脉交错成棱形布置。随着分段矿石的回采，上部崩落的围岩及部分矿石形成覆盖层。回采是在穿脉内凿向上的扇形中深孔，然后在中深孔内充填炸药，以1.8m的步距向崩落区挤压爆破，崩落的矿石在松散的覆盖层下，由铲运机运至溜井。然后，在主运输巷，由电机车在溜井底部将矿石装运至粗破站，进入破运系统。
3矿床开拓
开拓是为了到达矿体而开凿的竖井、斜井、平巷等井巷掘进工程。 桦树沟矿区开拓方式为平峒-溜井-斜坡道-胶带斜井联合开拓。主平峒在
2640m水平，与罐笼井相联。主斜坡道开口位置在2640m水平，一直通至3060m水平。主运输巷有两条，分别在2640m、2520m水平。胶带斜井贯联于2488m水平粗破与2640m水平中破。
4采准
采准是在开拓工程的基础上为回采矿石所做的准备工作。目前采准工作主要是在矿块中掘进阶段平巷，再在其端部掘切割巷及切割天井。
I、II矿体井巷掘进主要采用Boomer282掘进台车，配备EST-5C电动铲运机铲运。其它矿体井巷掘进采用YT-28型凿机，配备C-30型装运机装运。
5 中深孔
中深孔在分段块矿中成扇形分布。是为崩矿作准备的。设备主要采用SimbaH252深孔台车。
6 回采
回采是在矿块内进行采矿工作，主要包括崩落矿石和搬运矿石作业。采用BQ-100型风动装药器，将铵油炸药吹入扇形中深孔中，进行爆破崩矿。矿石崩落后，由铲装设备搬运至采区溜井。I、II矿体主要采用TORO 400E电动铲运机，其它矿体多采用C-30型装运机。
7 破运系统
主要包括运输、破碎、预选三个工序。矿石运输过程主要为:
①2670m以上矿石经由溜井溜至2640m主运输巷。然后由电机车运至曲轨卸矿站，分别经过粗破、中破后进入预选系统。
②2760m以下矿石经由溜井溜至2520m主运输巷。然后电机车运至2488m进行粗破，再由胶带斜井运至2640m水平进行中破，最终进入预选系统。
③矿石进入预选系统后，经过筛分，φ>50的矿石直接进入保温矿仓。 φ<50的矿石经磁选后，φ<15的粉矿进入1-4#预选矿仓；φ>15的块矿进入5-8#预选矿仓。粉矿与块矿经均匀布料，进入保温矿仓。
黑沟矿采区有两条溜井，1#溜井深318 m， 2#溜井深498m，主溜井深566m，为我国最深溜井。黑沟矿区采用平峒-溜井-斜坡道-胶带斜井联合开拓方式。为露天开采，分为I期和II期两个采场。目前I期最低工作平台为3718m水平，II期最低工作平台为3922m水平。I期和II期相对高差204m。I期和II期各有一条采区溜井，由采场垂贯于3400m主平峒运输水平。主溜井从3400m至2834m。胶带斜井贯联于2834m水平与2677m水平之间。主斜坡道开口位置在2677m水平上通至2834m罐笼井，罐笼井上达3400m水平。
回采时先进行公路开拓，形成12m高的分段。采用KY250D型牙轮钻机在分段上进行下向的中深孔凿岩。之后在中深孔内装入乳化炸药。爆破后，由WK-4B或WD-400A电铲将矿（岩）石铲装入3307A矿用汽车。岩石运至山坡处排碴场外排，矿石经过采场前期均衡配矿后倒入采区溜井。矿石溜至3400m水平，在主平峒运输巷内由电机车转入粗破机站。破碎后倒入主溜井溜至2834m水平，然后通过胶带斜井运至2649m水平中破。之后转入露天保温矿仓。