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第29卷第2期 2007年4月 甘 肃 冶 金 GANSU METALLURGY Vol . 29 No. 2 Apr . , 2007 文章编号 1672244612007 0220037203 某金矿室内放矿试验研究 张 军 1 ,贺昶友 2 ,王 劼 1 1. 山东理工大学资源与环境工程学院,山东 淄博 255049; 2.昭通市铅锌矿,云南 昭通 657602 摘 要介绍了无底柱分段崩落法放矿基本原理,利用室内单体模型和平面模型的放矿试验,分析了放矿体的流动 规律,并据此确定了某金矿无底柱分段崩落法的基本结构参数。 关键词放矿;崩落法;椭球体;放矿理论 中图分类号 TD853. 36 2 文献标识码A Study on Ore Drawing of GoldM i ne in the Lab ZHANG Jun 1 , HE Chang2you 2 , WANG Jie 1 1. ShandongUniversity of Technology, Zibo 255049, China; 2. ZhaotongLead2zincMine, Zhaotong 657602, China Abstract In this paper, non2pillar sublevel caving is introduced. After analyzing the movement law of ore drawing body, the basic parameters of sublevel mine in a gold mine are calculated by the experiment result of single model and surface model in a lab. Key words ore drawing; non2pillar sublevel caving; elliptic; drawing theory 1 前言 某金矿原为露天开采,设计为南北两个露天坑。 北露天坑开采北1 矿体 ,于2004年3月闭坑。南露 天坑开采南1 矿体 ,于2003年闭坑。为延续矿山开 采寿命并稳定矿山生产,该金矿于2001年开始进行 露天转地下开采技改工程建设,采用竖井-平硐- 斜坡道联合开拓方案,设计选用的主要采矿方法为 无底柱分段崩落法。为了确定某金矿合理的爆破步 距和回采结构参数,为金矿回采及出矿管理提供技 术支持和理论依据,据此开展“ 无底柱分段崩落采 矿法试验研究 ” 工作,选择以1 385 m中段北1 矿体 8～16勘探线之间的区间矿块为采矿方法试验矿 段,进行室内放矿试验。 2 地质概况 该金矿大地构造属天山地槽褶皱系,总体构造 线方向为NWW - SEE。金矿有北1 、 南 1 两个主要 矿体,北1 矿体分布于 8～56线之间。矿体总体走 向NE10,倾向SEE,倾角57 ～86,矿体最大厚度 35. 06 m,平 均 厚 度16. 68 m,平 均 含 金 品 位 5. 86 g/t。 南1 矿体是北 1 矿体向南的延续 ,地表出 露8～31线之间。矿体总体走向NE17,倾向SE, 倾角66 ～82 。矿体最大厚度20. 28 m,平均5. 90 m,平均含金品位4. 29 g/t。矿石类型有石英脉型和 蚀变岩型两种,以石英脉型为主。矿石和围岩均为 黄铁绢英岩化角砾熔岩。 3 无底柱分段崩落法放矿基本原理 无底柱分段崩落法的放矿属于端部放矿,此时 放出体的流动规律符合椭球体放矿理论 [1]。由于 受到尚待崩落的端壁影响以及放出体与端壁的摩擦 阻碍作用,此放出体是一个纵向不对称、 横向对称, 并且轴线发生偏斜的椭球体缺 [2 ] ,见图1。此椭球 体缺的基本参数有放出椭球体缺的长半轴a,垂直 进路方向的短半轴b,沿进路方向的短半轴c,轴偏 角θ,放出椭球体的偏心率 ε值。放出椭球体的偏 心率ε值,是表征放出椭球体体形和体积大小的参 数。若偏心率ε值趋于0,放出椭球体接近于圆球, 放出体体积最大,从进路出矿口中所放出的矿石量 也最大;偏心率ε值趋于1,则b趋于0,椭球体接近 于圆筒,放出体成管状。放出椭球体偏心率 ε值由 于受到放出层高度H、 进路宽度B、 矿石粒级和粉矿 含量、 矿石湿度、 松散程度以及颗粒形状等因素的影 响,在实际当中难以测定,故可按下式计算 [3 ] ε 3B 2 4H 2 12 12Q πH3 式中Q -放出散体体积, cm 3 ; H -放出高度, cm;B -进路放出口宽度, cm。 图1 放出椭球体结构参数 12 放矿巷道; 22 放出椭球体; 32 放矿漏斗; a2 放出椭球体长半轴; b2 放 出椭球体垂直进路方向短半轴; c2 放出椭球体沿进路方向短半轴; θ2 放出椭球体轴偏角;L2 崩矿步距; H2 放出高度 4 室内放矿试验研究 4. 1 放矿试验类型 针对金矿实际条件,确定本次室内单体模型放 矿试验和平面模型放矿试验。单体模型放矿试验是 研究单一放矿口端部放矿时松散物料的运动规律、 放出体参数及发育过程、 矿石损失和贫化发生的机 理等问题 [4] ,这种模型主要确定矿石、 废石和磁铁 矿的放出体参数,为其它模型试验提供原始资料。 平面模型放矿是在正面装有的有机透明玻璃壁上, 按设定的分段高度、 进路间距和进路布置形式等要 求,制成一系列放矿口进行放矿试验。用这种模型 可以模拟采场矿岩的运动规律以及确定矿石损失、 贫化指标,确定分段高度、 进路间距和崩矿步距等基 本参数。 室内模型放矿试验,相似模拟比CJ的数值越 小,越接近现场放矿参数,但模拟困难,工作量大。 一般常规试验,都采用相似模拟比CJ 50,即1 50 的模型。因此,两种类型放矿试验相似模拟比均为 CJ50,即放矿试验所采用的放矿模型、 采场结构参 数、 矿岩粒度等几何相似系数均为50。单体模型放 矿试验和平面模型放矿试验见图2。 4. 2 单体模型放矿试验分析 某金矿的矿石单体模型放矿试验数据见表1。 通过试验观察与数据分析,某金矿端部放矿放 出体近似椭球体缺形态,放出体的长半轴、 短半轴、 偏心率,均随着放出高度的增加而增加,并且基本遵 循椭球体的发育模式。轴偏角平均为340′左右。 同时通过对比分析发现,矿石和废石的偏心率相差 图2 单体模型放矿左和平面模型放矿右 不大,表明它们散体性质也基本相似,见图3～5。 基于以上分析,按矿石放出体形态确定结构参数。 表1 某金矿矿石放出体数据 放出高度 cm 放出重量 g 放出体体积 cm 3 放出体参数cm abc 放出体 偏心率 514084. 80//// 10270163. 516. 273. 733. 680. 8034 15610369. 418. 514. 634. 710. 8385 201 050635. 8610. 955. 325. 330. 8740 251 490847. 8213. 595. 515. 470. 9143 302 2301 350. 4515. 936. 396. 380. 9159 353 1901 931. 8118. 367. 117. 120. 9219 404 4002 664. 5720. 797. 847. 830. 9262 455 9103 579. 0023. 238. 598. 590. 9291 放出高度m 图3 矿石放出体长、 短半轴与放出高度关系 ⑴ 回采进路的布置形式。由于菱形布置的回采 进路,放矿时废石出现晚,利于纯矿石的回收,故建 议某金矿回采进路按照菱形布置。 ⑵ 分段高度。分段高度往往受凿岩设备的凿岩 能力的限制。但是为了取得良好的放矿效果,分段 高度应与放出椭球体的高度相适应。建议某金矿的 分段高度为10 m。 ⑶ 回采进路间距。在分段高度已定的条件下, 崩落矿石层的形状与放出椭球体的形状应相吻合。 根据这一原则来确定回采进路间距,可用下式计算 Lh2b B 23. 555 3 10. 11 m 式中 Lh-回采进路间距, m; b -放出体短半 轴,m;B -回采进路宽度,m。 83 甘 肃 冶 金 第29卷 图4 放出高度与偏心率关系曲线 图5 放出量与放出高度关系曲线 ⑷ 放矿步距。放矿步距大小可以依据放出椭球 体的参数确定。其值应介于放矿椭球体短半轴的长 度与短半轴长度的一半之间。若无底柱分段崩落法 的端壁倾角为90,则最大的放矿步距可用下式计算 Lh2b B 23. 555 3 10. 11 m 式中Lb-放矿步距, m; H -放矿高度, m;ε- 放出椭球体的偏心率。 ⑸ 回采进路断面的形状及规格。回采进路的断 面既要考虑断面的稳定性,又要兼顾放矿体的流动 性。建议某金矿采用低拱形的断面规格。 ⑹ 端壁倾角。端壁倾角对放矿有影响,考虑到 凿岩工序的难度,故推荐采用垂直端壁,即端壁倾角 为90 。 4. 3 平面模型放矿试验分析 平面模型放矿试验,是根据单体模型确定的结 构参数进行试验的。采场沿走向布置,矿体倾角为 70,矿体水平厚度为10 m,分段高度为10 m。共布 置4个分段,每个分段在矿体下盘布置一条回采进 路。平面模型放矿验证试验数据见表2。 从平面模型验证试验数据分析,贫化率为0时, 矿石回收率高达59. 78 ,也就是说,纯矿石回收率 较高,这是一个比较好的指标,说明单体试验所选取 的结构参数是合理的。同时,随贫化率的增大,其矿 石回收率也逐步增高,但其增幅越来越小。当贫化 率达到25时,其矿石回收率仅达到81. 14 ,这又 说明沿走向布置进路的无底柱分段崩落法的矿石永 久损失比较多。另外,由于矿体倾角小于放矿静止 角,致使矿体下盘会存留一定量的矿石永久地放不 出来。见图6。 表2 平面模型验证试验数据 平均贫化率 0510152025 矿石回收率 59. 7870. 3073. 8976. 7878. 9681. 14 回贫差59. 7865. 3063. 8961. 7858. 9656. 14 图6 平面模型放矿终了 5 结语 某金矿无底柱分段崩落法室内放矿试验,是根 据矿石流动特性和放出椭球体的形态来确定分段高 度、 进路间距和崩矿步距等基本参数的。在此基础 上进行这些参数的平面模型放矿验证试验。试验表 明,该矿无底柱分段崩落法采用分段高度 进路间 距 崩矿步距10 m10 m3. 9 m的结构参数是 合理和可行的。 另外,由于矿体倾角小于其放矿静止角,沿走向 布置进路时,在每个分段均会存在下盘矿石永久损 失。因此,在生产工作中要根据实际情况对每个进 路的位置进行相应的调整,以减少下盘矿石损失。 参考文献 [1] 刘兴国.放矿理论基础[M ].北京冶金工业出版社, 1995, 05. [2] 杨运林,盛建龙.无底柱分段崩落法放矿方法研究 [J ].采矿技术, 200503. [3] 张志贵.无底柱分段崩落法最优结构参数及确定准则 探讨[J ].矿冶工程, 200401. [4] 张国联,邱景平,宋守志.无底柱分段崩落法最佳结构 参数的确定方法[J ].中国矿业, 200312. 收稿日期 2006211208 作者简介张 军19762 , 男,内蒙古呼和浩特人,硕士,讲师, 2001 年毕业于辽宁工程技术学院。现从事采矿教学与研究工作。 93第2期 张 军,等某金矿室内放矿试验研究