玉石洼铁矿难采矿体采矿方法研究.pdf

S e r i e s No． 2 1 7 J u l y 1 9 9 4 金 属 矿 山 M ETAL M I NE 总 第 2 I 7期 1 9 9 4 年 第 7期 玉石洼铁矿难采矿体采矿方法研究 f 。 √ 6 童 置 撕 1 ／ ’ f 玉 石 洼 铁 矿 霍 惯 反 1 I 凸 『 ’ J 玉石洼铁矿 。 中段 ， 矿岩软破 ， 矿体厚度 。 ～ ， 倾角 。 。 ～ 。 ， 属难采矿体 。原采用有底柱 落法底板括斗方案 ， 存在采准工程量大 、 施工 困难 、 生产效率低和矿石损失贫化大等问题．为此 ， 提 出自 措 施 羹 蓑 嚣 论 芸 床壤 倾 斜 矿 体 方 案 关 键 词软 岩 矿 床壤 倾 斜 矿 体无 底 柱 1分 段 崩 落 法 靳 方 案 锻； f 豫 St ud y o f M i ni ng M e t ho d f o r Di f f i cu l t M i ni ng Or e - Bo dy i n Yu s hi wa I r on M i ne Re n Fe n g y u S ha n S h o u z h i Hu o Z u n f a At 1 7 0 m I e v e I i nYu s h i waI r o nMi n e ， b e c a u s e o f o r e I b 0 d yt h i c k o f 1 O ～2 5 m ． d i p o f O ～ 2 5 。 a n d u n t ． a bl e i n b o t h o r e a n d c o u n t r y r o c k 、 Th e o r i g i n a l b l o c k c a v i n g s y s t e m wi t h fl oo r p i l l a r e x i s t s ma n y e f f e c t s ， s uc h a s d e v e l o p me n two r kl a r g e ， c o n s t r a c t l o n d i f f i c u l t ， p r o d u c t i o n e f f i c i e n c yl o we r a nd o r el o s s g r e a t ． As a r e s u l t ， t h e n e w s c h e me o f s u b l e v e l c a v i n g wi t h f o o t wa I I d r i f t s ， i s r a i s e d ． Th e t e c h n o l o g y e ha r a c t e r i s t ， t e c h nic a l me a s u r e s a n d t h e o r e t i e a f b a s i s． i s s t a t e d i n t h i s p a p e r ． 1 概述 玉石 洼铁矿 以下简称 玉矿 为接触交代矽 卡岩型磁铁矿床 ， 矿体赋存标高 3 7 0 m 1 0 0 m， 上厚下薄 。 2 2 0 m 以下产状背斜 ， 厚度一般 为 1 O ～2 5 m， 倾角 O 。 ～2 5 。 。矿 体与顶板 灰岩不 稳 固 到中等稳固； 底板闪长岩比较稳固； 位于闪长岩 与矿体问的矽卡岩夹层 0 8 m厚 极不稳固。 玉 矿 采 用 皮 带 斜 井 开 拓 ， 设 计 生 产 能 力 7 0 0 k t ／ a 。一期工程 设计到 2 2 0 m 水 平 ， 用无底 柱分段崩落法与部分有底柱崩落法底板漏斗方 案 简称有底柱法 开采 。 进 入 1 7 0 m 中段 二期 工程 矿 体变缓变薄 ， 应用有底 柱法开采 的比倒 占 8 4 。 有底 柱法 采准施 工从 下而上三层 耙道 、 堑 沟、 凿岩巷 作业 ， 矿 、 岩受 此切 割稳定性 急剧下 降， 一旦支护不及时 ， 地压 很快显现且来势迅 猛 ． 生产 中常常未 等开掘凿岩巷 ． 堑 沟巷道的切 12- 割部 位就开始 冒落 ， 被 迫一边维 护 旧工 程一 边 开掘新工 程 ， 不仅 施工难度 大 ， 而且工 程利用率 低 。据有代表性 的 1 O个采场统计 ， 因破坏影 响 生产的采 准巷道 占 4 7 。 其 中固凿岩工 程破坏 不能 正常爆破导 致大块率 升高 ， 出矿 时经常 卡 漏 ， 斗穿眉沿部位二次 爆破 频繁 ， 往往 出矿中期 即 已形成 “ 望天斗” ， 钢 绳和 耙斗经常被压埋 ， 生 产效率低 ， 安全条件差 。这 1 O个采 场平均出矿 能 力 4 ． 8 5 k t ／ 月 ， 矿石 损 失率 3 7 ． 7 4 ， 矿 石 贫 化率 3 2 。 由于有底 柱法 生产 不 够 正常 ， 1 7 0 m 中段 采矿难 度增大 。 为此 ， 矿 山组织 了以提高综合生 产能力为基本 内容 的采矿技术 攻关。攻关组在 现场调研与理论分析基础上， 结合玉矿条件提 出一种 新的开采方 案 自放顶 、 设 回收 进路 的无底 柱分 段崩 落法变形方 案 。新方案采准结 构 如图 1 所示 ， 与现行无底柱分段崩 落法相 比 ， 维普资讯 总 第 2 l 7期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 7期 。 。， r ．。人 ， o 。 r ＼ ． ， ＼ 八八人人 ． ／ ＼ o VVVVV＼ _ VV V ～ ／ i 7 0 圈 l 新 方案票 准结 构示意 一 是不 设专用放顶 工 程 ． 用第 一分段 进路 回采 提 供的空间诱导 顶板 围岩 冒落 。二是在底板 围 岩 里设置 回收进 路 ， 充分回收底 板矿量。 新方案适应了玉矿 矿岩性 质与开 采技术 水 平 ， 实施 后很 快扭转 了生产被 动局 面； 然而 ， 新 方案也 存在 下列 问题 需要 深入研究 1 第一分段 进路 放顶 问题 。 2 回收进路减少岩石混入 问题 。 3 如何降低总的矿石贫化率。 本 文着重介 绍解决这 些问题的技术措施及 其 理论依据 ， 同时讨论新方 案适用 条 件与 优越 性 。 2 用第一分段进路诱导围岩冒落 玉矿顶板 围岩为奥 陶纪 马家 沟组灰 岩 ， 存 在三组主节理 - 倾向 2 0 0 、 2 4 6 。 与 2 9 0 。 ， 倾角分 别 为 7 6 。 、 6 0 。 与 7 5 。 ， 结 构 面 问 距 多 为 5 0 ～ 2 2 0 ram； 生产 实践 表 明， 达到一 定暴露面 积 一 般 不超过 l O O m 后 ， 顶板围岩能够 自然垮落。 另一方面， 团矿体埂角小第一分段进路成片布 置 图 1 ， 回采时可使顶板围岩形成足够大的 暴露面积， 且允许较长的冒落时间。因此 ， 靠顶 板自然冒落， 可达放顶效果。 ’ 鉴于 围岩可崩性好且允许较长的沉陷时 间- 取碎胀系数 1 ． 2 ， 按形成 1 5 m厚覆岩计算 ， 回采第一分段提供的空间高度不应小于2 ． 5 m 按 此要 求 ， 同时考虑崩岩 量不 超出矿 石入 选品 位限制 ， 以矿体 顶板与进路 底板 垂高不小于 7 m 为限度， 作为布置第一分段进路的边界条件。 第一分段 进路布置炮孔的原则， 着重考虑 确保进路之间崩透与放空 2 ． 5 m 以上高度 图 2 ； 此外 ， 在边缘 进 路打深孔 ， 对顶 板形成 切割 沟槽 ， 进一步诱导 围岩 冒落 。 圉 2 第一 分段 进路 炮孔 布置 形式 目前矿山已有两个采场的第一分段进路回 采完 毕， 顶板目岩滞后 回采 3 ～7个步距开始 冒 落 ； 当 回采 面积 达 1 0 0 0 ～ 1 5 0 0 mz 时 ， 围岩 的 冒落 已相 当充分 。 3 回收进路 及其 减少岩石 混人措施 无底柱崩落法放出体形态如图 3 所示， 其 体积只有一小部分位于出矿分段， 绝大部分位 于上一分段 ， 这表 明上分段 矿量 的绝大部分 ， 需 在下分段 回收 。 为适应这种“ 转段 回收 ” 特征 ， 新 方 案最 下分 段 回采 进路 设置在 底板 围岩 里 ， 称 之为 回收进路 。 回收 进 路 的 矿 石 回采 率 Hi 与 贫化 率 P 值 ， 随开掘岩石 从进路底板算起 高度 而变化 ， 当分段 高度 1 0 m、 进路间距 1 0 m、 出矿 步距 3 m、 崩矿边孔角 5 0 时， 实验曲线见图 4 。 据图 4 关系， 同时综合考虑矿山技术经济指标， 确定 回收进路开掘 岩石高度 不大于 1 0 m， 即将 维普资讯 总第 2 1 7期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 7期 矿 体底板 面位 于上 分段进 路底板 水平 ， 作为设 矿减少崩岩量 。 置 回收进路 的边界条件 。 图 3 无 底柱 分 段崩落 法放 出 体位置 卜一 放出体暑 一分段界线 矿炮孔 一 回采进踌 皓 辖 打 针 啭 回 ／ ／ P ， ／ ／ j ， 儿 ， F 掘岩 石 高戊 m 圈 4 回收进路开掘岩石高度 与回采指标实验曲线 回收 进路的最大 问题 ， 是如 何减少 岩石 混 入量。对此， 采取如下技术措施； 3 ． 1 提高边孔 角少崩岩石 回收进路先放纯岩石 ， 后放贫化矿。 提高炮 孔边 孔角 少崩岩 石 ， 可减少 岩石 的放 出与 混入量 。 图 5 a 是 掘岩 高度 hl o re、 放矿步距 L 一3 m 时的实验 曲线 ， 可见从 一5 5 。 到 一7 5 。 ， 纯 岩 石 放 出 量 比例 与 贫 化 矿 混 岩 率 y ， 分 别降低 5 与 2 ． 4 因此 ， 回收进 路 视掘岩高度取 口0 5 ～7 5 ， 呈“ v” 型槽爆破 落 】4 z5 2 。 ls 吖 。 ／ f m 圈 5 回收进路岩石混人牢实验曲线 y一 岩石 混率Y 。 一 纯岩量 占放 出 总基 比侧 Y- 一 贫化矿 岩石{ I l 率y广 岩石 总混凡 事 3 ． 2 加大崩 矿步距少放岩石 崩 矿步距越 大 ， 端部残 留体越大 。 回收进路 的端部残 留主要 由岩石构 成 ， 因此 加大崩 矿步 距可增大崩落岩石的残留量、 减少岩石放出量， 而且开掘岩石高度 越大 ， 减少程度越大 实验 得 出， 若出矿步距从 1 5 m增大到 3 ． O m， 当 h 一3 m 时 ． 岩 石混 入率 下 降 1 2 ． 1 ； h一7 m 时 下降 1 4 ． 9 ； 一l o re时下降 1 6 8 2 。 考虑这 一 关系 ， 回收进 路按开 掘岩石 高度选 取崩 矿步 距 ， 当 h≤ 5 m 时 ， 取 ，一 1 ． 6 m； 当 5 m h ≤8 m 时 ， 一3 O ； 当 8 m h≤1 O m 时 ， f 3 ．2 m 。 3 ． 3 采用分 出与甩掉措施少混 岩石 图 5 b给出 回收进 路岩石 混入率 与掘 岩高 度 实验 曲线， 可见当 h≥6 ～l o re时， 岩石 分 出可使矿石混岩率下降 5 一1 6 因此 在 嚣 ～ 维普资讯 总 第 2 1 7期 金 属 矿 山 1 9 9 4年 第 7期 ≥ 6 m 的采 场 ， 设置 岩石溜井 ， 分 出放 矿前期 的纯岩石 。而对 于 h 8 m后 ， 矿 石回采率增加缓慢， 贫化率急剧升高 。 这表明对 1 5 m 厚 矿体 ， 合 理的开掘岩石 高度 在 4 ． 5 ～ 8 m 之 间。 对 1 2 m 厚矿体 ， 当开掘岩石高度 7 m 时 ， 实 验结果 矿石回采率 7 8 ， 贫化率 2 3 。 附表开 采 l 5 m 厚矿体 模拟 实验 结果 掘岩高度边坡 角度回收进 路放矿石 回采矿石总 贫 m 壹 矿步距 ． m 率 ， 化率 ． 1 o 6 5 3 ． o 8 4 ． 55 2 8 ． 7 7 1 o 6 5 4 ．5 8 4 06 2 7 ． 43 7 6 5 l _5 8 O 3 6 3 O． 7 5 7 6 5 3． o 7 9 ．1 3 1 9 ．3 2 3 5 0 1 ． 5 6 4 ． 21 2 7 ． 4 4 3 5 5 3 ．o 6 1 6 4 1 3 ． 85 * 崩 矿贫化率 按 5 计 算 ， 开 船 石 m b 图 6 1 5 m 厚 矿体 应 用新方 案开 采效 果 -- E l 收进路回采蠢件} 一总回桌指标实验曲蛀 由此可见 当回收进路位置合理时， 新方案 用于开采 1 2 ～1 5 m 厚矿体 ， 可获得较好 的 回采 指标 。以上分 析 ， 是在分段高 度 l O re条 件下进 行的， 对其它分段高度的适用条件， 有待进一步 研 究。 6 新方案的实用优点 新方案使玉矿 1 7 0 m 中段无底柱法采区由 1 6 增大到 7 4 ， 与原有底 柱法相 比的优越性 主要表现在如下五个方面 1 采准作业与现行无底柱分段崩落法相 同。 玉矿第一次攻关 1 9 8 5 1 9 8 8 年 基本解决 了进 路破 坏问题 ， 又经 攻关 后 3年 多的巩 固提 高 ， 对 应用无底 柱法采 矿具有 比较成 熟的生产 技术经 验 ， 新方案容易实现正常生产 。 2 每个 生产 水平直接 与 开段 井联通 ， 运 l 5 维普资讯 总 第 2 1 7期 金 属 矿 山 1 9 9 4牛第 7期 料 、 行人方便。玉矿栗 准工 程 1 0 0 支护 ， 供料 及时对保证及时支护意义重大。 此外 ， 新方案采 准工 程多为水 平巷 遭 ， 比有底 柱 法采准工 程容 易施 工 。 3 安全条件好 。 玉矿 由于矿岩 软破 ， 地压 活 动难 以杜绝 。 新方案地 压显现时容 易处理 ， 且 危 险地 段存 留时间 较短 ， 不象 有底柱 法采 切工 程难 以维护 ， 耙道形成 “ 望天斗” 后仍 需进人 ， 一 直到全采场结束 。 4 结 构简单 ， 采 准工程量小。1 7 0 m 中段 2 2 0 m～ 1 9 0 m 水平 3 0 m 高矿 段 ， 曾提议 用 改 进 的 有 底 柱 法 开 采 ， 采 切 巷 遭 工 程 总 量 6 4 3 0 7 m， 采准 系数 1 4 ． 9 3 m／ k t 。而应用新方案 开 采 ， 采 切 巷 遭 总 计 3 3 3 1 2 m， 采 准 系 数 7 ． 7 3 m／ k t ， 采准工 程量减少 近半 。 5 原 来 有底 柱 法 采 掘 关 系 严 重 失 调 ， 1 9 9 1 年产量出现下降趋势， 1 9 9 2 年下降严重， 此后 3 ～4年 内不容易扭转 。1 9 9 1年 1 1月开始 实施 新 方案后 ， 很 快理顺 了采掘 关 系， 1 9 9 2年 产量非但没降， 反而增产， 并且以后 3 ～5年内 每年 递增 5 万 t 。 7 结语 1 理论分 析与 玉矿生 产实践 证 明 ， 自放 顶 、 设 回收进路的无底 柱分段崩 落法新方案 ， 用 于开采矿岩软破的缓倾斜厚到中厚矿体 ， 与通 常使用 的有底柱 崩落法底板橱 斗 方案相 比 ， 不 仅采准结构 简单 ， 旖工 方便 ， 生 产安金 可靠 ， 而 且 采准工程 量降低近 半 ， 矿 石 回采 率较 高 。因 此 ， 新方 案为该类难 采矿体提 供 了一种较 好的 采矿 方 法 。 2 应用新 方案开 采时 ， 第 一分段进 路 回 采 ， 要确保进路之间形成 2 ． 5 m 以上 空 区高度 ； 回收进路 回采 ， 要适 当增大边孔角与崩矿步距 ， 将掘岩高度大 于 6 m 的岩 石分 出。此外 ， 按“ 不 贫化 ” 放矿的非回收进 路 ， 与按“ 截 止品位 ” 放矿 的回收进路 ， 要搭 配放 出 ， 并在地表设磁滑轮甩 掉废石 。 3 新方案是开采 玉矿 背斜背部厚度大 于 1 2 ～ 1 5 m 矿体 的理想 采矿方法 ； x ,f J J , 于此 厚度 或边角矿体的采矿方法， 有等进一步研究。 收稿 日期 1 9 9 3 0 7 2 8 上接 第 5 4页 钢选矿厂 3 ． 2 X 4 ． 5 m棒磨机为例， 模拟计算 棒磨机产量与常规算法相 比较， 其绝对误差平 均值仅为 1 、 l 7 ％。 筛分与分级本次会 议论文较少 ， 仅 6篇 。 主要有东北大 学 的“ 应 用充气水 力旋流器 改善 磨矿分级的理论 基础研 究” 、 唐钢棒磨 山铁矿的 “ 高频 振动细筛在 唐钢 捧磨山铁矿 二段分级 中 的应用” 、 马鞍山矿 山研究院的“ 聚氨酯弹性体 作细筛筛网的探讨” ， 东北大学的“ 几种不同类 型旋流器的评述及分类 ” 等 。 其 中充气水力旋流 器 ， 作者 研究表 明 ， 流体 流动分 为三个 区 ， 即 薄 流 层区、 泡沫柱区和液柱区 ， 它不仅可 以避免大 密度有用矿物的过磨 ， 而且可望依靠充气水力 旋流 器 内的离心 力场强化 矿粒的 一次粗 选 ， 认 为是一种有前途的新型高效 分级 分选 设备。 固液分离为了实现过滤过程的优化和控 铋 ， 东j L 大学和 中 国科 学院金 属研 究 所合 作开 展 了这方面的研究工作 ， 提交的“ 滤饼 结构 的图 象分析 仪测试” 论文 ， 介 绍 了 S M5 1 5型扫 描 电 镜和 I P S - 5 0 0型 自动 图象分析 仪对 鞍钢 弓长 岭 选矿厂 的重选精矿样 品过滤滤饼孔 隙度和孔 隙 尺寸测试情况 ； 关于“ 液中造粒” ， 西安冶金建筑 学院提交了这方面的论文 ， 介绍 了转筒型 、 盘 型 和 叶片搅拌型造粒 机 ， 并对该 技术应 用的 可行 性作 了探讨 ， 认 为液 中造粒 有可能成为解决细 、 粘难脱水物料围液分离问题的有效方法。 马华麟 维普资讯