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崩落法矿山含矿覆盖层回收研究 乔登攀陶干强任凤玉 （东北大学 沈阳 “““） 摘要本文分析了含矿覆盖层的形成原因及可行的调查方法，结合工程实例提出了利用正常采矿 实行含矿覆盖层的顺带回收方案，值得其它矿山借鉴。 关键词含矿覆盖层顺带回收崩落法 中图分类号 （2023 A3/B2/ C23034 “““） /5678972 5052 030DE2 2 F1G0/13 H0;2 03I F20/JD2 /3B2/40/13 G21I 1F 12KJ20/34 1B2J;I23 D02，51512 2 2H1B2 5D03 1F 12KJ20/34 1B2J;I23 D02 I;/34 2 31G0D G/3/34 1520/13，L/H H03 J2 ;2I F1 2F223H2 J 12 G/32M ;86N2KJ20/34 1B2J;I23 D02，O3H/I230D 2H1B2，P0B/34 G21I 问题的提出 无底柱分段崩落法是我国黑色地下矿山和部分 有色地下矿山的主体采矿方法。在覆盖层下直接放 矿是无底柱崩落法的本质特点，矿岩直接接触且接 触面积大，受放矿方式及其它多种因素影响，在整 个放矿过程中不可避免地存在矿岩混杂现象，放矿 过程对矿石而言是“贫化过程” ，而对覆盖层是 “富化过程” ，经多分段放矿后则形成具有一定厚度 的矿岩混杂层 含矿覆盖层。然而目前我国绝大 多数崩落法矿山将含矿覆盖层视为损失量并不重视 其回收价值。许多矿山的含矿覆盖层经多年与崩落 矿石混杂，已形成稳定层，含矿量大。随着矿山采 深加大及矿体开采技术条件变化，大部分含矿覆盖 层已被丢弃，无法再回收。此外，含矿覆盖层的回 收价值毕竟有限，回收措施不当会造成成本过高出 现亏损。因此，在崩落法矿山研究如何进行含矿覆 盖层回收非常重要。 -含矿覆盖层的形成原因 （）覆盖层是一种结构非常复杂的非均匀松散 介质，长期存放于采场中，频繁地受到生产中爆破 的挤压、冲击作用和移动过程中相互碰撞而发生破 碎现象，形成大量粉岩和小块，这些粉岩和小块具 有移动速度快、渗透性强的特点。随矿岩界面下降 逐渐向矿岩界面聚集并随放矿而迅速渗入矿石层 中，这样造成不同层位的散体相互交叉或混杂，导 致界面不清或层面不清，对放矿来讲这就意味着矿 岩混杂层的形成和矿石贫化的提前产生。图 为某 试验截止放矿时留在漏斗中不同高度上岩石颗粒的 分布情况。其分布特征为距放矿口较远的地方， 大块度颗粒多而小块度颗粒少，而距放矿口近的地 方，小颗粒比例增加，大块度颗粒比例减小，特别 是放矿口附近，由于粉状颗粒的沉积，小颗粒含量 很高。 图 漏斗中不同层位散体颗粒分布情况 ’崩落法矿山含矿覆盖层回收研究 （）截止品位放矿模式，造成各分段各步距均 存在矿岩混杂现象。截止品位放矿方式注重单分段 单步距的回收结果，造成放矿过程中的每个步距的 废石漏斗破裂，使矿岩接触面积扩大和不规整，加 剧了矿岩混杂程度，这是造成放矿贫化损失高和覆 盖层大量含矿的主要原因。因此崩落法矿山应推广 应用低贫损放矿模式。 （“）放矿残留体（脊部残留体和端部残留体） 不能完全回收。无底柱崩落法放矿中各步距均存在 放矿残留体（如图 ） ，理论上讲在下分段可回收 该部分残留体，但实际生产中由于工程原因如回收 进路不能呈菱形布置，使残留体的回收条件恶化， 常常是残留体过早被覆盖层隔离而不能正常回收。 图 放矿残留体形态 （）工程因素造成，如立槽、悬顶和立墙现象 等。立槽、悬顶和立墙均是由于布孔及爆破质量不 高或其它原因，矿石未能有效崩落或崩落矿石未得 到充分破碎，不能自行松散，因此无法将其放出。 我国的崩落法矿山大多采用扇形布孔方式，扇形孔 的主要缺陷是炸药分配不均，常常是近放出口部分 爆破效果较好，而孔底部分的矿石则得不到有效破 碎。立槽、悬顶和立墙在无底柱崩落法中经常出 现，因现场处理困难较多，致使矿石未能有效回收 而被迫丢弃混杂于覆盖层中。 （）初始覆盖层的形成，如崩落表外矿或小规 模矿体充当覆盖层造成矿岩混杂，露天转井下矿山 则以崩落边坡矿岩形成覆盖层。 “含矿覆盖层的调查方式 覆盖层一般存在于较大采空区内，调查难度很 大且安全性差，直接进行取样分析几乎是不可能 的。另外多数矿山由于对覆盖层的重视程度不够， 并且经多年生产其有关采场的详细资料（如各采场 出矿管理资料，立槽、悬顶和立墙出现位置，中段 闭段资料等）已不全，使对覆盖层的保有情况、准 确高度、品位分布情况及堆集状况进行综合分析也 已不可能。笔者认为现实的调查方法应是以放矿理 论为指导，根据放出体体积与高度的理论方程及速 度场与高度的关系，通过在回采采场内布点，在超 过正常步距放矿量时对不同放出量进行取样分析， 获得对应高度时放出体的综合出矿品位，以当次放 矿品位来代表这一高度范围内的品位，进行综合分 析来确定含矿覆盖层品位分布，同时也可获得相关 的散体参数，以此作为含矿覆盖层的回收分析依 据。 实例 深部铜矿西部含矿覆盖层的回收 深部铜矿为露天转井下矿山，生产能力 万 ’。矿体赋存于石英角斑凝灰岩中，走向 *, - ,.，倾角 ,- ,，矿石类型为浸染状黄铜矿和 块状含铜黄铁矿。西部采区主要开采 号、“ 号和 / 号矿体。0/1* 年白银露天矿以大爆破方式崩落南 边坡和北边坡残矿和围岩营造西部采区覆盖层，实 现了露天转井下开采。此后南边坡和西边坡先后发 生三次大滑坡，滑落至露天坑底的废石亦充当覆盖 层。 20覆盖层的消耗及问题 采矿方法为无底柱分段崩落法，一中段共回采 五个分段，备采矿量 0*2 万 ，实际采出矿石量 0*2/ 万 （不含副产） ，多出覆盖层近 /2 万 ，覆 盖层消耗不到 3，覆盖层的保有厚度超过 4。 然而西部矿体自一中段向下已由上部的厚大矿 体逐渐转变为多条分枝矿体产出，并且分枝复合、 尖灭再现现象较普遍，严重影响着含矿覆盖层的整 体下移，部分区段的含矿覆盖层已成永久损失。据 统计在西部 - 00 线间因矿体变化造成含矿覆 盖层的损失量约 0*，铜金属约 0，价值约 0 万元。 2含矿覆盖层调查 由于露天坑底有边坡滑体的隔离，使直接进行 含矿覆盖层调查已不可能。经研究决定以随机介质 放矿理论为指导，其放出矿石量与高度关系方程如 下 5 6 0“ （7 0） “ 7 0， 6 07 式中5 放出矿石量， （） ； “ 放出体高度， （4） ； 端壁切余系数； ， 散体沿进路方向的流动参数； 0，0 散体垂直进路方向的流动参数； 矿石容重，’4 “ 松散系数，02-02*，具体依块度而定。 *“中国矿业 “ 年第 0 卷第 期 根据深部铜矿矿岩体流动参数可得 “ （’ *,）- 现场调查采用多进路等间距跟班取样统计分 析。部分进路出矿点出矿品位与出矿高度关系如图 。该品位为个放出体发育到对应高度的品位，在 放矿高度超过崩矿高度较大值时，对应高度的品位 可表征为放出含矿覆盖层对应的品位。根据含矿覆 盖层最优可回收品位在放矿高度上进行圈定，即可 保到相应的可回收覆盖层高度和品位，进而统计可 回收矿覆盖层量结果见表 。 图 部分进路出矿点放出品位与高度关系 表 含矿覆盖层调查结果表 分布区域’,- ,-,- .. .-.- 合计 平均厚度（/）-.-.- 含矿覆盖层量（0）*...-*-.’*-’,*-.. 平均品位（1）,-’-*.--- 铜金属量（0）*-,-,,*-.’ *含矿覆盖层的块度组成及流动性 含矿覆盖层的块度组成及流动性对其能否顺利 回收影响很大。试验在调查品位的同时进行块度调 查，结果是含矿覆盖层的孔隙率为 1，与采场 崩落矿石的孔隙度相差不大，此外含矿覆盖层中粉 状体比例很小。含矿覆盖层具有与崩落矿石相当的 流动性。如果能及时处理出矿口大块阻塞，大量放 出含矿覆盖层是完全可行的。 **方案制定原则 含矿覆盖层因其品位低，对回收方案要求更 高，否则会造成亏损，试验中制定如下原则 （）在不增加采切工程量的前提下单独回收含 矿覆盖层不亏损； （）满足全矿东西部两大采区生产配矿要求； （）尽量采用无底柱分段崩落法正常采矿的同 时顺带回收含矿盖层。 *-回收方案 室内模拟放矿实验分别选取放矿步距 /、 */、’/ 进行对比，结果在 2 / 结构参数 下 */ 步距放出的纯矿石量最大且上部覆盖层的 整体性较好，故确定 2 2 */ 为现场放矿参 数。经对试验数据拟合分析，每个步距出矿量可按 下式计算 “ （’ *,）（“ 3 ） - 式中 每个步距实际出矿量，0； 出崩比为 时的放矿高度，/； 该进路顶部对应含矿覆盖层厚度，/； 放出体控制系数，与覆盖层含矿品 位和开采区域进路布置方式有关，品 位越高取值越小，取值依表 。 表 取值范围表 品位分布（1）- ,, 进路垂直走向布置* * * 进路沿走向布置 -,* 则对应的崩出比为 ““ （ 3 “ ） - 试验方案的实质就是根据对应步距的崩矿量， 并结合上述两式确定对应含矿覆盖层品位下各步距 的最佳出矿量，以此编制放矿管理计划指导生产。 另一个问题是单分段完全回收含矿覆盖层会造 成整个西部采区的供矿品位下降，给全矿生产配矿 带来很大困难，造成企业效益下降，因而只能多分 段多步距顺带回收。深部铜矿东西两大采区的配矿 比为 4，经核算确定分三个分段进行回收，即 ’*-/、’/、’/ 水平，具体如下 （）矿体厚大地段放矿 西部矿体厚大地段集中在 ’,- .- 地段，回 采进路垂直矿体走向布置，扇形中深孔落矿， 567- 型电动铲运机出矿。其中 ’*-/、’/ 分层上盘切槽部位出崩比为 4，每条进路靠下盘 ,崩落法矿山含矿覆盖层回收研究 部位 “ 个步距的出崩比为 ’，其余严格按出 崩比 “ ’ 进行出矿，靠下盘部位 “ 个 步距的出崩比为 ’，其余严格按出崩比 “ ’ 进行出矿，其中 * 线附近 条进路出崩 比可相对大一些。, 分层为含矿覆盖层的最终 回收分段。 （）中厚分枝矿体放矿 西部二中段部分区段矿体己呈多条分枝矿体产 出，回采进路只能沿矿体走向布置，放矿过程中存 在很大的底盘损失，另外分枝矿体的上下对应关系 变化很大，故采用集中放矿方法进行含矿覆盖层回 收。在 ,、, 分层将进路布置向下盘适当 推移，加大每个步距尤其是靠下盘侧的出矿量，出 崩比控制在 ’ 左右，具体视对应的含矿覆盖 层的品位和厚度而定。局部含矿覆盖层品位高且无 法继续下移部位增加适当工程进行集中回收。 结果 根 据 上 述 方 案 对 深 部 铜 矿 西 部 采 区 ,、, 及 , 分段编制放矿计划，进行 现场放矿管理。在 ,、, 分段 * “ * 采 场 条进路中共多回收含矿覆盖层 -，铜金 属量 .-，获利润近 . 万元。 结论 许多崩落法矿山均存在含矿覆盖层的调查与回 收问题，然而大部分含矿覆盖层却被丢弃，资源是 不可再生的，因此崩落法矿山应对覆盖层含矿问题 予以重视，并在适宜条件下予以回收，这对延长矿 山服务年限及合理开采矿产资源具有重要意义。深 部铜矿西部含矿覆盖层的回收结果表明，利用正常 生产实行含矿覆盖层的顺带回收是一个可行的回收 方案，值得其它矿山借鉴。 参考文献 〔〕马玉亮等，放矿过程中岩石混入与输出矿石块矿率的关系研 究，中国矿业，..*/ 012/ ，31/ 〔〕李昌宁，考虑崩落矿岩非均匀度的低贫化放矿方式，中国矿 业大学学报，，012/ ，31/ 〔〕任凤玉，随即介质放矿理论及其应用［4］ / 北京冶金工 业出版社，.. 〔〕含矿覆盖层下低贫化崩落采矿法试验研究，西北矿冶研究 院，..5 （收稿日期 年 月 日） 〔作者简介〕乔登攀（..）东北大学 “ “ “ “ 资源与土木工程学院博士研究生 青海锂镁资源 开发进展顺利 目前，参与青海柴达木盆地锂、镁资源开发的中信国安公司、青海天际稀有元素科技开发公 司、青海锂业有限公司 家公司项目工艺性实验已取得实质性突破，工作进展顺利。 中信国安公司同青海格尔木昆仑机械集公司合作开发东台吉乃尔湖锂镁资源，总投资 * 亿 元，建设规模为年产碳酸锂 万 -、硫酸钾 万 -、硼酸 万 -，首期建设年产- 碳酸锂、 万 - 硫酸钾和 - 硼酸试验生产线。目前已完成投资 万元，分别在东台和加尔苏建设盐田、初 产品和精产品加工车间，东台车间建设完成已进入试生产。 青海天际稀有元素科技开发公司提锂工业性试验取得圆满成功，与青海盐湖集团签订合作协 议，完成项目选址工作。目前，5- 生产规模的先导试验厂设计工作已全面开始，大部分设计已 于去年底前完成，其余子项目的设计及主要生产系统标准设备采购工作在今年 月底前完成。 5- 先导试验厂建设资金约 万美元已基本到位，后期建设资金由台商以及澳大利亚、加拿 大等外商股东组成，正在筹资当中。 青海锂业公司开发东台吉乃尔湖锂资源，建设年产碳酸锂 -、硫酸钾 - 和硼酸 - 生产线，项目总投资 亿元。目前，引水、引气等项目辅助设施工程设计建设已完成，车间建 设工程正在实施之中，已完成投资 万元，所需资金全部到位，建设期共 年。 5中国矿业 年第 卷第 期