无底柱分段崩落法合理放矿方式探讨.pdf

“ “ - （1 “ 0 - -2 3 4 “ 5） 5 2 / “ 6 . “ ’ ; A B “ C ’ D E . ’ ;’ F A B “ A “ C B ; ’ G ’ C . G C B . . C A “ A C . ; A B “ G - A ’ ; F ’ D . A ’ ;E ’ C “ ’ F A B “ C - H “ ; AD ’ “ ’ F C - A H ’ F F . “ . I ; ，G ’ I G - A ’ ; . I ; . ; G - A ’ ; G “ . I ; - “ ; ’ “ . I ; ; E G G . G “ - , G “ J H “ G C . J ; ，A B “ . E E G “ ; “ K’ F A B “ A B “ “ . I ; A “ C B ; ’ G ’ “ . ; A B “ E ’ , G “ D C . - “ , / A B “ DA ’ A B “D ; “ . “ . ; . G / “ ; . G G /，G . I G - A ’ ; . I ; A “ C B ; ’ G ’ / C ’ ; “ “ A ’, “ A B “ “ F F “ C A J “I . / A ’ “ - C “ A B “ G - A ’ ; 7 * 8 , 9 / L G G . G “ - , G “ J “ G C . J ; ，6 ’ I G - A ’ ; . I ; ，M G - A ’ ; G “ . I ; 无底柱分段崩落采矿法由于其在地下矿山的应 用最为广泛， 其贫化率高 （一般在* 0 N 0 N） 的缺 点一直以来是采矿工程技术人员致力于攻克的难 题， 近年来随着其采场放矿方式变革的进展， 其贫化 率高的难题得到了解决。 概述 O O 现行无底柱采场放矿 无底柱分段崩落采矿法开采的特点是其崩落矿 石均被已经崩落的松散岩石体所包围， 在放矿过程 中， 在每个步距单元内， 随着放矿的不断进行， 在放 出矿石的同时， 周边岩石也逐步移动并可能被放出， 除放矿初期的纯矿石外， 铲斗中的矿石所占比例会 随着放矿的进行而逐步减少， 品位逐渐下降， 这就是 无底柱分段崩落法采场贫化的主要过程。 O * 截止品位放矿及存在的问题 现行无底柱放矿采用的是截止品位放矿方式， 其着眼点为单个步距， 即把每个步距视为最后一次 的矿石回收， 按边际收支平衡原则确定放矿界限。 按此边界放矿， 企图将有回收价值的矿石都回收出 来。 现行截止品位放矿方式就单个步距而言， 矿石 的损失与贫化两者之间存在着此起彼落的关系， 其 分段的矿石贫化率取决于截止品位， 当截止品位不 变时， 各分段矿石贫化率变化范围不大， 基本稳定。 采用截止品位放矿存在以下主要问题。 由于截止品位放矿采用的是小单元考核， 要求 在小的考核单元内取得最好的放矿结果， 其结果是 要求在小的步距内充分回收所爆落下的矿石， 使得 每个步距在出矿过程中的矿、 岩石得以充分的混合， 致使其总体的矿岩充分混合。因此， 贫化率高是其 必然的结果。同时， 截止品位放矿是以每个放矿步 距单元内的矿石被充分回收为核心， 要求在放矿过 程中必须随时掌握采场的品位变化， 以此来指导采 场的出矿， 但由于目前尚未有一种高效、 及时， 并能 适合井下特殊条件的品位分析仪表能满足该要求， 造成矿山在生产控制时无法进行有效的相关控制与 指导。 ; 无底柱放矿工艺的变革 * O 工艺变革 由于无底柱分段崩落采矿法存在贫化率大的缺 点， 国内工程技术人员在实验室模拟时， 通过多种组 P 万方数据 合放矿工艺的试验与比较， 已经由原来的截止品位 放矿发展形成了无贫化、 低贫化等放矿工艺， 为该采 矿方法的完善、 改善矿山开采效果、 推动矿山技术进 步起到了积极的作用。 “ 无贫化放矿工艺 年由马鞍山矿山研究院、 东北大学等个 单位组成的降低损失贫化研究组在研究降低矿石贫 化的过程中， 通过组合放矿的多方案研究比较提出 了无贫化放矿概念， 即指在上部分层各个步距的放 矿过程中， 见到废石就停止放矿的一种工艺。该工 艺以上部分层每个步距放矿的矿石贫化率为零 （或 接近于零） 为标志， 在放矿过程中残留大量的已经崩 落的矿石在采场内， 该矿石待到最后一个分层再进 行集中回收。 “ ’ 低贫化放矿工艺 低贫化放矿方式的基本特点与无贫化类似， 是 以数个分层作为矿石回收的考核单元， 但该工艺只 要求上部各分层的每个步距在出矿时有意识地适当 残留部分 （残留量多少可以根据矿山的开采等具体 条件进行确定） 矿石在采场内， 最后分层出矿时依据 截止品位放矿要求进行回收的一种放矿方式。 低贫化放矿的核心是以数个分层为矿石回收的 考核单元， 减少每个步距出矿时矿岩的混合程度 （同 时不同于无贫化要求其见到废石就需要停止出矿） ， 使整个上部分层的矿岩混合程度都得到减少， 获得 较大数量的高品位矿石， 待到最后分层出矿时， 虽然 也按照截止品位方式进行该分层的出矿， 其本分层 的贫化率不是很低， 但该分层所放出的岩石量毕竟 有限， 从整体上来讲， 这种方法所获得的矿石回收指 标比截止品位放矿方式要好， 但理论上的放矿指标 不如无贫化放矿效果好。 无底柱各放矿工艺效果分析 ’ “ 低贫化放矿与截止品位放矿区别 低贫化与截止品位放矿相比， 具有以下优点 突破了截止品位放矿时以步距为考核矿石回收效果 的单元， 几个分层统筹考虑， 充分发挥了无底柱 “上 丢下捡” 的特点； 减弱矿岩的混和程度， 减少矿石混 和层厚度， 增加纯矿石的放出量， 使上部残留矿石在 下部以纯矿石形式被放出； 在矿山管理方面避免了 花费大量人力、 物力去研究、 控制放矿截止品位， 在 上部分层步距的放矿中给矿山管理留有了一定的空 间， 可以采用放出量单量进行管理， 简化了采场管 理； 在最终采出指标上， 该工艺在保持回收率基本相 当的情况下， 大幅度地降低了矿石贫化率， 提高了产 品质量， 减少了无效费用， 提高了矿山经营效果。 ’ “ 低贫化放矿与无贫化放矿区别 应该说无贫化放矿工艺具有很高的理论价值， 但由于该工艺的本身要求， 给矿山在生产组织时也 带来了很大的困难。 ’ 工艺间区别 （）低贫化放矿改变了无贫化放矿在上部分层 出矿时见到废石就停的要求， 其在见到废石时允许 再适量采出部分矿石。 （）低贫化放矿工艺在实际应用中可以形成多 种变形方案以适应不同矿山条件。在生产应用中可 以依据矿山的实际情况而采取不同的贫化率降低程 度应用方案； 当矿山资金允许时可以采用大幅度降 低贫化而提高采出品位的应用方案； 当矿山资金比 较紧张时则可以采取适当降低贫化而逐年稳步提高 采出品位的实施方案， 以避免矿山在应用初期需要 投入大量的资金进行三级矿量储备。 （’）基于低贫化放矿工艺更便于矿山区域性地 推广应用， 避免了由于局部应用造成矿山管理上 （包 括采场控制、 矿山考核制度等） 的复杂性。 ’ 低贫化放矿工艺的优势 从理论上讲， 无贫化放矿方式的放矿指标最优， 而任何低贫化放矿方案的放矿指标都要较截止品位 放矿要好。低贫化放矿工艺是介于截止品位与无贫 化放矿方式之间的一种放矿方式， 即截止品位放矿、 无贫化放矿是低贫化放矿的二个极值点放矿方式， 低贫化是介于截止品位与无贫化之间的一个区间， 因此， 在生产应用中低贫化放矿工艺具有较为明显 的优势。 （）低贫化放矿工艺是多分层组合放矿， 在生 产应用中可以采取不同的放矿组合， 给矿山在生产 应用中提供了可以选择的多种方案； （）其在实施过程中， 对三级矿量的消耗速度 可以进行调节， 不需要矿山准备大量的三级矿量， 实 施投资可以较小； （’）由于其不要求矿山有很多的三级矿量储 备， 便于矿山全面推广应用。 “ 低贫化放矿工艺在生产中的应用 在现场应用方面， 无贫化放矿工艺于 年在弓长岭铁矿井下矿西区四区间进行了工 业性试验； ’年 年， 在酒泉钢铁公司镜铁 山铁矿二采区进行了现场试验； 这个矿山均采用 胡杏保等 无底柱分段崩落法合理放矿方式探讨 * * 年第期 万方数据 了无贫化放矿方式， 即在生产控制时均采用见到废 石就停止出矿的应用方式， 进行的是矿块试验。从 试验结果来看均取得了较好的试验指标。 由于无贫化放矿工艺的特点所限定， 在矿山生 产应用该工艺时要求见到废石就停， 在采场内残留 了大量的已崩落矿石， 要求矿山有较多的三级矿量 贮备， 给矿山在应用初期形成了较大困难 （因此而使 该个矿山未能在全矿进行全面推广应用） 。 针对此种情况， “ “ 年， 马钢桃冲铁矿 与马鞍山矿山研究院合作， 在国内首次试验并工业 性地全矿全面应用了逐步降低贫化率 （平均每年降 低 ’ ） 的低贫化放矿方式 ［“］ ， 其主要试验指 标见表“。 表桃冲铁矿低贫化放矿主要指标 指标地质品位 采出品位贫化率回收率备注 试验前 ’ * * , “ 年 “ “ , ’ * “ *年 ’ ““ ’ * “ 年 “ , “ “ * “ , 第三分层 从矿山应用结果来分析， 低贫化放矿工艺由于 其操作简单， 实施难度小， 应用效果明显， 是矿山降 低矿石贫化率的一种有效途径， 该工艺是无贫化放 矿的理论转化为矿山生产力的理想模式， 随着该放 矿方式的逐步改进， 从初期提出的无贫化放矿到目 前应用较好的低贫化放矿工艺， 逐步从理论走向了 实践， 并成功地解决了长期困扰矿山的贫化率大的 难题， 低贫化放矿工艺的形成与应用研究成功， 为我 国无底柱分段崩落采矿法的应用和发展， 为推动我 国地下矿山的技术进步将起到积极的作用。 “ 结语 （“） 低贫化放矿工艺是一种可以较大程度地降 低无底柱采矿的采场贫化率的放矿工艺， 是对现行 截止品位放矿工艺的变革； （） 低贫化放矿是截止品位放矿与无贫化放矿 之间的一个区间， 在这个区间中矿山可以根据自身 条件进行多种放矿方案的对比选择， 从而可以选择 出适合本矿条件的应用方式； （） 低贫化放矿工艺对矿山在应用时的三级矿 量要求低， 便于矿山推广及进行全面应用。 （） 无贫化放矿工艺由于其在实际操作中很难 达到贫化为零 （如以接近零论则就是低贫化放矿， 此 时已经由量变转化为质变） 的目标， 同时矿山是一个 已经形成先期投资的系统， 贫化为零未必就具有最 佳的经济效果， 因此， 真正意义上的无贫化放矿工艺 在矿山尚不具备应用价值。 参考文献 “ 胡杏保， 焦诗云， 王岩炯-桃冲铁矿低贫化放矿工业试验与应用 研究-金属矿山， , , “ （） “ , “ （收稿日期 , , . “ , . ’ ） （上接第页） （）无贫化放矿是以矿岩界面正常到达放矿口 水平作为停止放矿条件， 在矿石回采率与现行截止 品位放矿基本相同情况下， 贫化率大幅度下降， 是贫 化率最低、 经济效益最好的放矿方式。无贫化放矿 的岩石混入率生产试验为 ； 实验室实验体积 岩石混入率约为’ 。 （）受各种条件限制不能一步到位施行无贫化 放矿时， 可用低贫化放矿方式逐渐趋近无贫化放矿， 所以低贫化放矿的截止品位不应是固定不变， 而是 随着向下回采逐渐提高的。 （）对只有一次性回收条件的矿石， 无论是无 贫化放矿或者是低贫化放矿都只能采用现行截止品 位放矿。 （’）无底柱分段崩落法多分段放矿可分为两 段， 前段 （“ 分段） 为变化段， 各分段的矿石损失 贫化各异； 第分段以下为稳定段， 此时的放出体、 矿石残留体和矿岩界面移动基本稳定， 矿石回采率 与贫化率也随之稳定下来。 （）从第’分段起， 各种放矿方式 （截止品位） 的矿石回采率基本相同， 与截止品位和贫化率无关。 此种矿石回采率可作为无底柱分段崩落法可能达到 的矿石回采率。 （）矿石贫化率取决于截止品位， 截止品位低 贫化率就大， 反之， 截止品位高贫化率就低。 （*）无贫化放矿的无底柱分段崩落法可以取代 厚矿体、 允许地表崩落的充填法和空场法， 取代后， 将使生产安全大有改善， 经济效益和生产能力都会 有较大提高。 （收稿日期 , , . “ , . ’） ,“ 总第 期金属矿山 , , 年第期 万方数据