Series N o.334 Apr il 2004 金 属 矿 山
M ET AL M IN E
总第334期
2004年第4期
赵金先,青岛建筑工程学院教务处,副处长,高级工程师,266520山
东省青岛市经济技术开发区长江中路2号。
弓长岭井下矿大断面放矿参数研究
赵金先 原丕业 王军英
(青岛建筑工程学院)
郭友学
(弓长岭矿业公司井下矿)
孙豁然
(东北大学)
摘 要 为提高弓长岭井下矿开采的技术经济指标,结合弓长岭井下铁矿下盘围岩极不稳定的实际,对采用无底柱分段崩落法脉内沿脉布置采矿进路,采矿进路的不同断面、不同位置布置进行了实验室放矿模拟,提出了无底柱分段崩落法在下盘围岩不稳定的矿体中,出矿进路无法靠近下盘布置时,沿脉布置采矿进路的大断面放矿方案,该方案可使该矿矿石总回收率提高14 44个百分点。
关键词 无底柱分段崩落法 矿石回收率 回采进路 大断面放矿 物理模拟
Study on Large C ross Section Drawing Parameter of Gongchangling Underground Mine
Zhao Jinxian Yuan Piye Wang Junying
(Q ingdao I nstitute of
A rchitecture and Engineering) Guo Youxue
(Gongchangling M ining Co. s
Under gr ound M ine)
Sun Huoran
(N or theaster n
Univer sity)
Abstract T o r aise both the technical and economical index es of mining of Gongchang ling underg round mine and in v iew of the g reat instability of the footw all surrounding r ock of the mine,laborator y simulation is made on the or e draw ing in billarless sublevel caving with in vein and along vein mining entrance arr angements with various cross sections at various locations.A large cross sect ion drawing scheme is proposed for an along vein mining entrance arrangement in a condition t hat it is unable to arr ange the entrance of ore remov al close to the footw all in pillarless sublevel caving of an orebody w ith unstable footw all surrounding r ock.It can improv e the gross r ecovery of ore of this mine by14.44percentage points.
Keywords Pillarless sublevel caving,Or e r ecovery,Entrance for extraction,L arge cross section draw ing,P hysical simulation
1 问题的提出
弓长岭井下矿中央区采用无底柱分段崩落采矿法,该矿区矿石类型为磁铁石英岩,矿体的上盘为石英岩和混合岩,下盘为不稳定的绿泥岩,其接触带均有强烈的围岩蚀变和构造带存在。矿体平均厚度为15m,倾角60~80,属急倾斜矿体,矿体的硬度系数为f=10~12,属中等稳固,平均地质品位在53%,密度4.1~ 4.4t/m3,多呈致密块状,矿体内有多组节理,上下盘走向断层发育,常威胁巷道的稳定。根据矿体本身的赋存条件,该矿中央区无底柱分段崩落法全部采用脉内沿脉布置采矿巷道。如图1所示。
采矿巷道的这种布置方式存在以下问题:!矿体倾角为60~80,下盘为不稳定的绿泥岩,造成下盘岩石混入,不利于放矿;?放矿方式与放矿顺序不适应矿体赋存条件,致使放矿时矿岩接触面不能形成均匀水平下沉,造成放矿时矿石提前贫化,岩石混入率高达40%;#由于矿体厚度平均为15m左右
,
图1 无底柱分段崩落法脉内沿脉出矿进路结构示意
致使各分段出矿进路不能形成菱形布置,矿石回收率较低,仅为55%左右。为解决此问题,提出了沿脉进路大断面放矿方案。即巷道高度不变,增加出矿进路的断面宽度。从而增加矿石流动带,减少大块堵塞,实现全断面出矿,以提高矿石回收率,降低混岩率。
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2 实验研究
针对大断面放矿方案,我们进行了不同断面尺寸的出矿进路在矿体不同位置时矿石总回收率、废石混入率的实验对比分析,确定了大断面放矿的合理参数。2.1 实验方案
实验依据井下矿-220m 东车间、-220m 西车间、-160m 西车间开采技术条件,确定矿体平均厚度为15m ,矿体平均倾角75 。实验模型比例确定为1%100。实验结构参数为:阶段高度60cm;分段高度12cm;崩矿步距1.8cm;进路断面尺寸3cm &3cm,4cm &3cm,5cm &3cm,6cm &3cm;拟定3种进路布置方式,分别布置在距矿体下盘1.5cm,5cm 和7.5cm 处。对上述4种断面尺寸的出矿进路在矿体中的不同位置,组成12组实验方案进行了放矿模拟实验,以3cm &3cm 为例,进路在矿体中的布置形式如图2~图4所示。放矿模拟实验最终截止品位为20%,最终截止放矿的混岩率为40%
。
图2
进路靠近下盘布置
图3 进路(中心点)距下盘5cm 布置
2.2 实验结果分析
根据上述实验方案,对不同断面尺寸布置在矿体不同位置时进行了放矿模拟试验。
3cm &3cm 、4cm &3cm 、5cm &3cm 、6cm &3cm 进路位于矿体不同位置矿石总回收率与废石混入率情况对比见表1~表4
。
图4 进路(中心点)距下盘7.5cm 布置表1 3cm &3cm 进路不同位置实验数据
进路断面尺寸/(cm &cm)距下盘距离/cm 矿石总回收率/%废石混入率
/%
回贫差
/%1.5
71.2911.2760.023&3
5.063.6910.0253.677.5
56.63
11.11
45.52
表2 4cm &3cm 进路不同位置实验数据
进路断面尺寸/(cm &cm)距下盘距离/cm 矿石总回收率/%废石混入率/%
回贫差/%1.5
74.3312.5961.744&3
5.070.7813.2957.497.5
66.83
14.13
52.7
表3 5cm &3cm 进路不同位置实验数据
进路断面尺寸/(cm &cm)距下盘距离/cm 矿石总回收率/%废石混入率/%
回贫差
/%1.5
81.1212.1968.935&3
5.075.0412.3062.747.5
71.75
11.04
60.71
表4 6cm &3cm 进路不同位置实验数据
进路断面尺寸/(cm &cm)距下盘距离/cm 矿石总回收率/%废石混入率/%
回贫差
/%1.5
85.7311.0074.736&3
5.080.909.6271.287.5
78.90
13.21
65.69
由上述各组实验数据可以看出:
(1)在进路断面尺寸一定的情况下,进路布置的位置距离矿体下盘越远,矿石总回收率就越低,而废石混入率由于受最终截止品位控制基本保持不
变,进路靠近矿体下盘布置,回贫差较高,效果较好。(2)在同一进路位置,进路断面宽度越宽,矿石总回收率越高,回贫差较高,效果较好。而废石混入率由于受最终截止品位控制基本保持不变。3 结 论
根据弓长岭井下铁矿无底柱分段崩落法沿脉进路大断面放矿物理模拟实验,研究了4种进路断面尺寸,3种不同出矿进路位置,结论如下:
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18?总第334期 金 属 矿 山 2004年第4期
(1)出矿进路距离矿体下盘的位置不同是对矿石回收率影响的重要因素。出矿进路靠近矿体下盘是减少下盘损失的重要措施。无底柱分段崩落法沿走向布置进路的矿石损失有端部残留、上盘残留和下盘损失。上盘残留可在下分段回收,可列为转移矿量,不计入矿石损失中,端部残留只要不进入下分段的下盘残留区,尚有下部回收的机会,而下盘损失一般将作为永久损失,残留在下盘底板上。下盘的损失量主要与出矿进路距离矿体下盘的位置有关,出矿进路距离矿体下盘的距离越小,则下盘损失越小,矿石总回收率越高。在不改变出矿进路断面尺寸的前提下,减小出矿进路与矿体下盘的距离是减小矿石损失、提高矿石总回收率的有效措施。
(2)加大出矿进路断面尺寸是提高矿石总回收率的有效途径和技术措施。无底柱分段崩落法放矿,相同的放出高度,并在同一出矿位置的情况下,矿石的放出量随放出口宽度尺寸的增大而增大,在出矿进路靠近矿体下盘时,进路断面尺寸由3cm& 3cm增大到6cm&3cm时,矿石总回收率提高14.44个百分点。
(3)无底柱分段崩落法放矿,其矿岩移动规律受采场边界条件和放矿口尺寸等因素影响,变化放矿口的宽度,对崩落矿岩移动规律有显著影响。增大出矿进路的宽度,可增大放矿的有效流动范围。
(4)无底柱分段崩落法结构参数确定后,大断面出矿进路可加大上部分段的出矿量,使上部分段矿石提前回收,防止下盘绿泥岩滑移造成下盘废石插入矿石,造成下盘废石混入,矿石贫化。当无底柱分段崩落法分段高度一定时,即各分段放出矿石高度一定,各分段放出矿石量随放矿口尺寸增大而增加。
(5)弓长岭井下矿出矿进路沿脉布置,矿体下盘围岩极不稳固,出矿进路必须向矿体上盘侧布置,此种情况下,增加出矿进路断面尺寸,是提高矿石总回收率的有效措施。
参数文献
1 任凤玉.随机介质放矿理论及其应用.北京:冶金工业出版社.
1994
2 刘兴国.放矿理论基础.北京:冶金工业出版社,1995
3 采矿手册编写组 采矿手册.北京:冶金工业出版社,1999
4 解世俊.金属矿床地下开采 北京:冶金工业出版社,1986
(收稿日期 2004 01 18)
(上接第16页)
构参数的不同,这种增加或减小的幅度有差别,见表3~表5。B/L=3时,纯矿石回收率增长最快、岩石混入率降低最快;而B/L=3、4、5时总的回收率增长速度差不多。
比较B/L=3~5的指标发现:
B/L=3时,1个分段的岩石混入率最高、纯矿石回收率最低,而5个分段累计岩石混入率却最低、纯矿石回收率最高;而B/L=5时1个分段岩石混入率最低、纯矿石回收率最高,5个分段累计岩石混入率却最高、纯矿石回收率最低;B/L=4时,指标则介于中间。这说明某些参数,比如B/L=3,采1 ~2个分段指标并不理想,而4~5分段以后算总帐,越来越好;某些参数,比如B/L=5,采1~2个分段指标很理想,而4~5个分段以后算总帐,越来越不好;某些参数,比如B/L=4,始终介于中间值,由于前后指标起伏相对较小,往往容易被有些矿山接受。
总的回收率在B/L=3、4、5时差别不大,而且随着分段数的增加,回收率增长几乎同步。但是值得注意的是,对于B/L=5,累计岩石混入率最高,为25.38%,说明贫化率很大。
根据回归结果,各分段各种结构参数下的累计回收指标差别不大,纯矿石回收率、岩石混入率B/L小者优;根据实验结果各分段累计最佳回收指标出现在进路间距B=16~17m、放矿步距L= 5~6m的方案。因此从各分段累计回收指标来考虑,推荐小官庄矿进路间距B=15~17m,放矿步距L=5~6m。
以上分析给我们一种提示,无底柱分段崩落法,看中眼前一两个分段的高指标,可能导致长远、总体利益的损失;而看中长远、总体利益,可能导致眼前的利益受损。希望采矿工作者能从全局出发谨慎决策。
参考文献
1 刘兴国,张志贵.无底柱分段崩落法低贫化放矿研究.金属矿
山,1991(7):20~23,52
2 刘兴国,周 骥.放矿理论基础.北京:冶金工业出版社,1995
3 单守智,任凤玉.矿岩软硬缓倾斜中厚矿体采矿方法.东北大学
学报(自然科学版),1995(1):6~9
4 刘兴国,张志贵.无底柱分段崩落法不贫化放矿理论基础.金属
矿山,1995(11):23~28(收稿日期 2003 12 18)
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赵金先等:弓长岭井下矿大断面放矿参数研究 2004年第4期