无底柱分段崩落法不贫化放矿理论基础（一）.pdf

S r 1 e s Ho 232 t ob er 1 99 5 ／ k - 鸽 矿 山 M 盯AL M U q E 采矿理论连载 甚 摹 2 3 2期 1 9 9 5 蒂 l 0 期 一 7无 底 柱 分 段 崩 落 法 不 贫 化 放 矿 理 论 基 础 一 文 学 } - 弓 西南I学院 张志贵 摘要 无底柱分段崩落法不贫化放矿理论基础} 拟分 四次刊出． 本期发表第一篇 。 前言中概述不 贫 化放 矿方 式 的提 出 、 特 征和 可行性 等 ， 文 中还 简述 无底 桂分 段崩 落法 在冶 金矿 山曲 应 用情 况亚 放 矿 时 脯 ⋯ ⋯ 规 律 关 键 词磊 豆 誊 t 崩 落 矿 岩 移 动 规 律 ／ Th e o r y Ba s i s o f Or e - dr a wi n g wi t h o u t Di l a t i o n f o r S u b l e v e l Ca v i n g M e t h o d Fi r s t Pa r t Li u Xi n g gu o Z h a n g Zh i g u i Ab s t r a c t Th e o r y b a s i s o f o r e d r a wi n g wi t h o u t d i l u t i o n f o r s u b l e v e l c a v i n g me t h o dh a r e p u b l i s h e d me t h o d i n me t a l mi n e a n d d i s p l a c i n g r e g ul a r o f c a v e d r e - r o c k a t t h e t i me o f o r e- d r a wl n g a r e d e s c r i b e d ． 前言 无底 柱分 段崩落法在我 国地下铁矿 山广泛 应 用 ， 采 出矿 石量 约 占采 出矿石 总量 的 8 5 ， 应 用 中出现两大 问题 矿 石损失大 与矿石贫 化 大 矿石损失大 主要 是 由于圊采巷道破 坏造成 的 。 冶金部组织的“ 七五采矿技术攻关 ” 中 ， 搞 了 一 套地压控制和加强支 护办法 ， 应用得当 ， 基本 上可 解决 巷遭 破坏问题 。 矿石贫化大的问题迄今 尚未解决 ， 在结构 参数 与放矿 管理 等 方面 曾经 进行许 多研 究 ， 实 践表 明收效有限 根据我 们分析 研究查明 ， 矿石 贫化 大主要是 由于现行截止品位放矿方式造成 的 。现行放矿方式基本特 征是 步距为考核矿 石回收指标和经济效益的单元， 使得每个步距 都是 在混入大 量岩 石之后才停止放矿 。 针对上述问题。 我们提出不 无 贫化放矿 ， 其特点是当覆岩到达出矿口时便停止放出， 不 使放矿过程产生贫化， 应用得当， 在矿石回收率 不降 低 的情 况下 ， 矿石 贫化 率 可下 降到 4 ～ 6 。 生产矿 山施行 不贫化放矿 ， 由于上面 2 ～3 个分段的矿石回采率有所下降， 故一步到位的 实施不贫化放矿存在一定的困难。 为此， 我们在 研究中提出种种办法 ， 诸如矿石质量与数量过 渡办法， 即逐渐提高原矿品位与逐渐增大不贫 化放 矿的矿石 量 l 利 用 不贫化放矿 原理 提 出确 定截止品位的额方法 ； 也是在不贫化原理基础 上提出以不贫化放矿和现行截止品位放矿构成 的组合放矿等。这些办法都具有较好的现实性 和 可行性 。 都 可 以达 到 不增大矿 石损 失条件 下 降低矿石贫化率的目标。无底柱分段崩落法矿 山提高截止 品位 降低岩石 混入率 ， 应 是提高 经 5 。 维普资讯 总 第 2 3 2期 金 属 矿 山 1 9 9 5年 第 1 0期 济效益的有效途径 ， 就总体 讲势在必行 。 不贫 化放矿 增添 了放矿理 论 内容 ， 同时也 给放 矿理论提 出的新课题 多分段 放矿 的崩 落矿 岩移动规律 。 根据实验室实验发现 ， 分段矿 石贫化率 主要 取决 截止品位 ， 截止 品位一定时 ， 各分 段的贫化 率变化 范围不太 。而各 种截 止品 位的分段 矿石 回采率 逐 渐接近 ， 放到 第 5分段 时基 本相 同。矿石损失贫化随 回采分段数的变 化情 况需要用多分段放矿理论解说 。 我们 自提 出不 贫化 放 矿之后 ， 并进行 一些 分析研究 ， 随着 研究的深 入 ， 逐渐认识到不贫化 放矿是完全可行 的。 但井下矿生产随机 因素多 ， 在没有被生产实践证 明可行 、 成功 之前 ， 还不能 最终讲 出它 的价值 。 镜 铁 山铁 矿崩 落 矿 岩移 动 空 间条 件 是好 的， 正在 进行 不 贫化 放矿 的 生 产实 践 ， 成 功在 望。我们还 准备寻找侈动空间条件 差一点的矿 山， 若在这样 矿 山进行 不贫化 放矿试 验研究 成 功之后 ， 可以增大 不贫化放矿 的复盖 面。 从理 论 上讲 ， 不 贫化放矿 及其原理 几乎 是所有无底 柱 分段 崩落 法矿 山都 可以采 用 ， 当然需要结合 矿 山具体条件采取相应的措施 。 不贫化放矿 目前仍停 留在理论分析与实验 室研 究阶段 ， 尚没有一个完整的矿 山实践 ， 亦 即 没有得到完全 的矿 山实践检验 。研究 中一定还 存 在 问题 ， 恳 望 同志 们给 予 批评 指 正 ， 衷 心 感 谢。希望有更多 的同路 人 ， 共 同开发研究 ， 将 无 底拄分段崩落法放矿的矿石贫化率降下来， 以 提高冶金矿山的经济效益。本文拟按下列 内容 全面 的阐述不贫化放矿 1 无底 柱分 段崩 落法 在冶金矿 山的应 用； 2 无 底柱 分段崩 落法 放矿时崩 落矿岩移 动基 本规律 ； 3 对现行截 止品位放矿 的分析 I 4 不 贫化 放 矿理 论 基础 ； 5 不贫 化 放矿 原 理 的应 用 ； 6 不贫化放 矿技术 经济分析 。 l 无底柱分段 崩落法在冶金矿山的应 用 无底柱分段 崩落 法 自 1 9 7 0年 在大庙 铁矿 试验成功之后 ， 在冶金矿 山迅速推广应 用， 迄今 应用该采矿法采 出的矿石量约 占地 下铁矿 山采 出矿石总量的 8 5 。 我 国铁 矿床 大部分 为 内生矿床 ， 其 特 点是 矿体零散和矿岩软破 ． 在这种情况下 ， 应用有底 柱崩 落法 ， 由于 方法结 构复杂 ， 巷道 易遭 破坏 ， 同时作业 水平 多、 上下联系困难 而无底柱分段 崩落法结 构简 单 ， 平面作业 ， 此外 ， 设备配套 ， 工 艺要求 不高 ， 这 是该 采矿法被 广 泛应用 的主 要 原 因 。 无 底拄分 段崩落 法在冶 金矿 山应 用 中 ， 存 在的主要问题 是矿石损 失贫 化大 。 矿石损 失大是 由于 回采 巷道破 坏造 成 的 ， 为了解决这个 问题 ， 原冶金部矿 山司组 织 七五 采矿技术攻关” ， 在攻关中针对矿岩软破地压活 动大 的条件 ， 从控 制采场地 压活动和 加强 支护 方面搞 出一套行之 有效办法 ， 基 本上 解决 了 回 采巷道破坏 同题 。以玉石洼铁矿与小官庄铁矿 为 例 ， 解决 了 巷 道 破坏 之 后 ， 矿 石 回 采 率 从 5 0 左 右提 高 到 8 0 以 上 ， 生 产正 常 ， 生 产 能 力也大有提高 。 矿石贫化 的大 问题 迄今 尚未 解决 ， 大部分 矿 山矿石贫化率 为 2 0 ～2 5 ， 构成无底柱分 段崩落法的一个主要缺点 。 为此 ， 曾经在采矿法 结构 、 结构参数 、 工艺方法 和放矿 管理等方面进 行许多研究 ， 实践表 明收效有 限 。 根据 我们 的分析 研究 ， 查 明矿石 贫化 大主 要 是 由于现行 截止 品位放矿 方式造成 的 ， 与其 它因素关联不大。 我们认为 ， 只有改革现行放矿 方式， 重新 确定截止品位， 才能降低矿石贫化 率 ， 消除无底 柱分 段崩 落法 贫化大的缺点 ， 以至 转化 为具有 贫化 低的优 点 ， 使 之进 一步 扩大 应 用范 围。 2 无底柱分 段 崩落 法放矿 的崩落 矿岩移动 基 本规律 在分析 现行 放矿 方 式和不贫 化 放矿之前 ， 讲一 点无底柱分段崩落法放 矿的崩落 矿岩 移动 规律和矿石损失贫化过 程 ，这对 深化分析 和交 维普资讯 总 第 2 3 2期 金 属 矿 山 l 9 9 5年 第 1 0期 流认识是有益处的。 2 ． 1无 底柱分 段崩 落法放矿 的崩 落矿岩 移动 基本规律 无底 柱分 段崩落法 放矿 时 ， 崩 落 矿岩移动 图象 如 图 1所示 ， 放 出体 郎放 出矿石 在原 矿岩 堆体中所占有的形体， 放出体为一近似椭球缺 ， 随放矿 不断扩大 。放矿过程 的移动 范围可近似 认 为是 松动椭球 一 部分 ， 同样移 动 范围 内的放 出漏 斗与移动情 况 也基本相 同 ， 不 过 它们仅是 局部而 已。 圉 1 无底柱分段崩落法放矿时崩落矿岩移动规律 卜一 放出体。 _ 一 橙动体 移动范田 卜 放出罱斗‘ 一移动违线 圉 2 无底柱分段崩落法放矿的矿石损失贫化 一 J 一 脊部残留D一 螭部残留c 一 端璧 维普资讯 总 弟 2 3 2期 金 属 矿 山 1 9 9 5年 弟 1 0期 停 止放矿 时 ， 在进路 出矿 口前方 即步 距之 间有 端部残留 ； 在 回采进路之间有脊 部残留 ， 端 部残留与脊部残留是连结在一起的 图 2 。崩 落矿岩 界面随放 矿 不断下 移 ， 并 圈定着 矿石残 留体 ． 亦 即放 矿最 后的矿 岩界面形状 就是 矿石 残 留体 的形态 ． 同时也是 下一分段放 矿开 始的 状态 。 2 ． 2 无底柱分 段崩 落法放 矿的矿石 损失贫化 无底柱分段崩落 法放 矿的矿石损 失如 图 3 所示 ， 就一个分 段考 察 ， 有下盘残 留 1 、 脊部残 留 2 和端壁残留 3 。其中脊部残留与端部残 留可继 续下移 被下分 段 回收 ， 未被 回收的矿石 一 部分 进入下分 段 的下盘残 留区域 中 ． 另一部 分在下移过程中 由于各种原因与岩石混杂而形 成矿岩混杂层 4 ． 覆 盖 于崩矿分 段 之上 ， 矿岩 混杂层 仍有被部 分 回收的 可能 ， 但 进入下 盘残 留区域 内的脊部残 留与端部残 留同下盘残留一 齐损失于地下。 所以在倾斜矿体条件下， 下盘矿 石损失堪称为矿石损失的基本形式。 当矿体倾角不大时 ， 下盘 矿石残 留数量 含 进入下盘残 留区域 的脊 部残 留与端部 残留 很 大 ， 为 此经常采 用开 掘下盘岩 石的办法 ， 如图 4 所 示 ． 以此减少下盘矿石 损失 数量 。 圈 3 无底挂舟段崩落法放矿后 的矿石 残留 体 1 -- 下盘 残 留争一 督 挪j 叟留 3 一避部残留 矿者棍杂屉 崩落矿石在移动过程 中 ，有一 部分 矿石 以 散乱形式混杂于岩石 中 ． 形成 矿岩混杂 层 ， 覆 盖 圈 4 开掘下盘岩石以减少下盘矿石损失 一 一 维普资讯 总 第 2 3 2期 金 属 矿 山 l 9 9 5年 第 l 0期 于 崩矿分段之上 图 3中 4 。相 当于崩矿分段 上 面覆盖 的是古有 品位 的岩 石 ， 允 许增 大岩石 混入 量 ， 有利于提高矿石 回采率． 由上面讨论可知 ， 无底柱分段崩落 法放矿 的矿石损失主要有二 一为 下盘矿石 损失l 二为 矿岩 混杂层 损失 ， 在 直立矿体 条件 下仅 有矿岩 混杂层与最后分段的矿石损失。 矿石放 出过程是 ， 首 先放 出纯矿石 ， 放 出一 定 数 量之后开 始有岩 石混 入而产 生贫 化 ， 当次 矿石贫化率 随放 出量增大 而增大 。当次 放出矿 石品位一直被贫化到规定的截止品位时停止放 矿 ， 如图 5所示 。 - 宙 5 无底柱舟段崩落法步歪放矿时 矿石圈采率与矿石贫化率 曲线 一 放 出矿石 ■ 一 放 出矿 石品位c 一 当次放 出 矿石晶位H 一 矿石回采事 矿石贫化率只广 ．当趺 矿石贫化事 矿石贫化亦即岩石混入过程可用放出体变 化以及进入其中的矿岩量来解说， 如图 6 所示 ， 起初放出的为纯矿石， 此时放出体在矿石堆体 中。 当放出体扩展到与矿岩界面相切时 ， 纯矿石 量达到了最大值。此后放出体进入岩石堆中而 有岩石混入 ， 混入的岩石量随放出体扩大急剧 增 大 。混入的岩石 ， 有的是崩矿端壁面前方的 ， 有的是脊部残留体顶面与两倒的。 随着放出矿量的增大， 当次贫化率也随之 增大。现行截止品位放矿就是使放出体进入岩 石中， 并且在放出一部分岩石之后才停止放矿。 当次岩 石体积混入率 V 1 0 0 ％ 式 中 △Q 当次放 出矿 石量 ， m △Q， △Q 中混入 的岩石 量 ， m 继续放矿条件是 y y 则停止放矿 。 设 Q 为放 出 当次放矿 量 △ 前 的放 出体 体积 ， a ． 为 包括当次放出矿量 △Q 的放出体体积， 即 Q 一 △ ， 与之对 应 的岩石 量 为 ． ， 和 Q ， 得当次体积岩石混入率 一 ⋯o ％ 田 ‘ 放出体扩展与岩 6 涅人过程 放出体的扩大范围在采矿方法结构参数一 定的条件 下取决 于放 矿截 止品位 。 截 止品位大 ， 即截止放矿岩石混入率小时， 放出体扩展范围 小 ， 随之矿石残留体积大， 从而可以增大下分段 的纯矿石放出体高度。 即可增大纯矿石放出量 ， 不贫化放矿就是这种放矿。反之 ， 截止品位低 ， 截止 放矿 时允许岩石 混入 率大 ， 随之 扩大矿 岩 移动范围， 减少矿石残留体高度和体积， 使下分 段纯矿石放出体高度变 小， 目前应用的截止品 位控制放矿就是这种放矿 ， 它的纯矿石放出量 最小， 矿石贫化率最大。 待续 收稿 日期 l 9 9 5 0 8 O 1 维普资讯