无底柱分段崩落法在东大山矿的试验研究.pdf

第 3 3卷第 5期 2 0 O 1 年 9月 叵 文章 编号 1 0 0 41 2 7 3 2 0 1 1 0 5 0 0 0 1 0 4 无底柱分段崩落法在东大山矿的试验研究 奠 志勇 酒钢河西堡铁厂 ．甘肃 金 昌 7 3 7 0 0 0 摘要 通 过平 面放矿 实验和经济分析 改进 了东大 山矿无底柱 分段 崩落法 结构参 数 并进行 了工业试验 ． 依此提 出丁优化采矿方睦指标的方向 关键词 无底柱分段 崩落睦 ；职进蹄 ；分段高度 放矿截止品位 中图分 类号 T D 8 5 3 ． 3 1 文献标识码 A Exp e r i m e n t a l s t u d y o n s u b l e v e l c a v i ng me t h o d wi t h o u t flo o r pi l l a r i n Do ng d a s ha n m i n e M e Zh i - y o n g Abs t r a c t Thr o u g h p l a n e o r e d r a ,An g e x p e r i me nt a n d e c o n o mi c a n a l y s i s ，t h e s t r u c t u r a l p a r a me t e r s o f s u b l e v e l c a v i ng me t ho d wi t ho ut flo o r p i H a r i n Do ng d a s ha n mi n e we r e i mp r o v e d，t h e c o mme r c i a l t e s t wa s c a r r i e d o u t a nd t h e o r i e n t a t i o n o f。 p t i mi z i ng i n d e x e s o f mi ni ng me t ho d Wa S p ut f o r wa r d Ke y wo r d s s u b l e v e l c a v i n g me t h o d wi t h o ut flo o r pi l l a r ；d o u bl e d e v e l o pme nt r o a d s ；s u b l e v e l h e i g h t；c ut o f f gr a d e o f OlY e dr a wi ng l 概述 东大山铁矿开采 区有大小 2 1 条 矿体 ， 其 中 主要矿体 4条。矿体上 、 下盘围岩主要是混合 岩化片麻岩 、 片岩、 条带状棍合岩。在矿带 及两 侧小断层发育 ， 对 矿体有不同程度的破坏作用 围岩发育 四 组 节 理 且 与 小 断层 关 系 密 切 ， 但 下 盘 围岩的 稳 固性 还 是 比较 好 的 ， 伟 晶 花 岗岩 脉 侵人矿体致使矿体 内夹石含量 增多 ， 影响矿石 质量。矿体倾角在 3 5～6 O 。 之间， 三中段 以上平 均 4 5 。 ． 三 中段 以下 平均 4 0 。 矿 体厚 度在 3～l 5 m之 间 ， 平 均 6 m。矿 石 硬 度 f5～1 6 体 重 收稿 日期 2 0 0 1 0 3 2 8 作者简介 莫志勇 1 9 6 6 一 ，男 ．甘肃 ．酒 钢河 西 堡铁厂工程 师 ．学 l ，主要从 事采 矿设 计 与研究。 3 4 6 t ／ m ， 松 散 系数 1 ． 5～1 6 ． 围岩 硬 度 f7 ～ 1 1 ， 体重 2 ． 7 8 t ／ m3 ， 矿岩 为中等 稳固。总而 言之 ， 矿体的完整性较好 ， 但存在厚度和倾角 急 剧变化 的现 象 ． 对 探 矿 造 成 很 大 的 难 度 矿 体 上盘 1 ～3 m厚 的不稳 固含铁片岩在 Ⅱ矿体 中 普遍存在 ， 其它矿体中少见 ， 在 回采时应注意 这 一 特 点 矿 山按照 3 6～4 0 m 划 分 中段 ， 分段 高 度 为 9 m． 根据穿脉巷间距 ， 矿块长度 3 O～ 4 0 m 2 采矿方法 的确定 2 1 采矿方 法演 变 东大山铁矿在建矿初期按照原冶金部的总 体规划 ， 设计年产铁矿石 1 0 0万 t 。采用中段 留 矿法回采方案， 中段高度 5 0 m， 由于矿体倾 角和 顶板不稳等诸多原因 ， 改为有底 柱分段崩落法， 维普资讯 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 第3 3 卷 第5 期 分段高度 9 1 “1 1 。后来又对较薄 、 较缓的Ⅳ矿体采 用分段全 面留矿法 回采。历年采准 比均在 2 4 7 m ／ 万 t 上 ， 回采 率 为 4 0 ％ ～5 5 ％之 间 ， 贫化 率 在 2 8 ％ ～3 5 ％之间， 因此经济技术指标极不理 想 ， 生 产 能力 也徘 徊 在 2 O～3 O万 t ／ a之 间 对 此， 矿山技术人员和科研 院校共 同合作 ， 对东大 山矿体条件下的合理采矿方法进行 了不断 的完 善和试验 2 2 采矿方法选择 东大山矿体复杂多变， 探矿难度大， 由于矿 体与围岩 的界 线不清， 造成 回采的贫化损失 较 为严重 经 过 对 采 准 比 和生 产 能 力 及技 术 经 济 指标 比较， 选 用无底 柱分段 崩落法 简称无 底 柱 是 比较理 想的 ， 指标 比较 见表 1 。 表 1 两种采矿法的主要指标 比较 3 无底柱分段崩落法结构参数的确定 3 ． 1 结构参数要素 影响矿石损失贫化 的主要参数 有 矿体 倾 角 。 矿体 厚度 B； 分段高 度 H和进 路位 置 e 如图 1 ， 在无底柱条件下 ． 。与 B是 自然因素 ， 不 可变更， 只能改变 e和 H 值 ， 使之与 B、 构成 最 佳参 数组 。 图 1 无底柱 结构 参数示意 图 3 ． 1 1 分段 高度 H 分段高度是重要 的结构参数 ， 对矿石损失 和贫化的多少 、 采准 工程量的大小具有显著影 响 ， 分段过高时增大矿石损失 ， 过低时覆盖岩石 很快到 达 出 矿 口水 平 ， 阻截 了矿 石 回 收 也 将 增 大矿石的损失和贫化 3 1 2进路 位 置 e 进路位置影响着下盘岩石开凿 量的大小， e 值增大 ， 下盘矿石损 失减小 ， 但贫化增加 ， 反之 损失增大 、 贫化减小。 3 ． 2 平面模型实验 针对 不 同 的 e 、 H， 东 北 大 学 采 矿 教 研 室 进 行 了平面模型实验 ， 如表 2 。 表 2 不同的分段高度实验数据 1 5， ， 69 7 3 。 从表 2看出， 分段 高度 8 m时指标较好 ， 但 由于中段高度已确定为 3 6 m， 故 H取 9 1“1 1 ， 对 e 进行选择试验 如表 3 。 表 3 近路位置 选 择试 验 3 3 经济计算 对进路位置 e的选择 ， 是根据 进路在下盘 岩石中的开凿量与回采过程中矿石的损失量 的 关系 经济合理 的品位 确定 截止 品位 ， 即台 理的进路位置应是回采 混人 的岩石与回收的矿 石形成的品位不低于经济品位为原则。对分段 高度 H的选择 ， 应根据 采出矿石其加工费用最 低的 原则 选取 。 3 3 ． 1 放矿截止品位 c 根据 报销 单位 工业 储 量盈 利额 最大法 确 定 。 I I 式中 c ． 铁精矿品位 ， 取 6 3 ％ ； H 选矿金属 回收率 ， ％ ； C 尾 矿 品位 ， 取 7 5 ％ ； 维普资讯 2 0 0 1年第 9月 莫志勇 无鹿 柱分段崩落岳在 东太山矿的试验研 究 3 L ， 铁精矿售价 ， 取 2 8 0元／ t ； ， ， 采准 到 精 矿 粉 原矿 的 生 产 费 用 ， 取 6 2 ． 5 8元／ t 。 经整理 后 c c f 2 c 一c ／ 【 2 经计算 c 1 9 ． 9 1 ％， 即进路 向下盘移动 后 ， 使下盘 回收的矿 石与混入的岩石形成 的矿 石品位不小于 1 9 9 1 ％时为经济品位值 ， 此时 e 0． 0 7 H～0 ． 3 4 H， 可见 H取 6～9 m值 时， 进 路贴近矿体下盘边线开凿。 3 3 2 分段 高度 日 分段高度 日 按照截止 品位原则， 确 定采矿 投入 分 为 采 准 工 程 投 入 、 回采 投入 、 产 出 为付 产矿 和矿 石 售 价 ， 根 据 不 同分 段 高 度 列 出 总投 人公式 ， 并对 H求导， 当总投入的导数为零时投 人最 小 ， 此 时 可列 出关 于 H 的 方 程 ， 解 得 H 9 ． 1 5 m， 即经 济合理 的最佳分段高度结合中段 3 6 m的高度 ， 取 9 m为最优。 3 ． 4 经济合理的结构参数 按照放矿截止品位 1 9． 9 1 ％的要求 ， 采出的 原 矿 石 品 位 最 低 。因 此 贫 化 率 不 能 大 于 3 3 ． 6 3 ％， 否则会 出现 经济亏损 ， 在此基础 上寻 求 最高 回采率所 对 应 的 分段 高 度 。 由表 2 、 表 3 按照经济合 理技 术可行 的原则综台 考虑 ， 选得 经济合理的分段高度 H 9 m、 进路位置 e3 m， 此 时 实验 指标 为 回收 率 7 5 ． 7 1 ％， 混 人 率 31 ． 2 2％ 4工业 试 验 4 1 采准工 程布 置 采准工程于 1 9 9 4年 6月 1 7日开工 ， 进路按 照半岩半矿的要求布置 。1 9 9 5年与东北大学采 矿教研室联合攻关 ， 确定 3 m， 因此将试验 区 段四分段作覆盖层 ， 三分段开始按 3 m要求 在矿 体倾角缓 的 地段 朴 做 一条 进 路 形成 双 进 路 如图 2 。采准工程历时 4年 ， 于 1 9 9 8年完成 ， 同时对中孔 参数 也作 了试验 ， 选取参 数组为三 组 第 一组 W1 ． 8 m 01 ． 8 m； 第 二 组 1 6 m， 2 - 2． 0 m； 第 三组 W1 ． 2 m 02 2 四舟 段 舟 段 圈 2 双 进路布 置圈 m。试验后确定最优参数组为第 组 4 ． 2 回采工 艺 按照试验方案和 工艺要求 ， 四分 段进行 回采并形成覆盖层 ， 三分段 回采时 ， 首先对下盘 进路进行 回采， 当出矿达截止 品位时 ， 再出沿脉 进路中的矿 石， 以减少贫化 ， 提高 回采率。因为 沿 脉进路 中所 含 的上 盘 残失 可 以通 过 下分 段 回 收， 所以出矿工艺要求不象下盘进路那样严格 4 ． 3 经济技术试验指标 通过对三分段和 四分 段的 回采 、 获得经济 技术指标如表 4 襄 4回采试验主 要指标 项 目 指 标 矿块 生 产 能 力 ． t ／ d 采 准 比 ． m／ 万 t 回栗 率 ， ％ 贫化 率 ， ％ 吨矿储 量投、 元／ t 3 o 0 I 7 6 5 6 2 5 2 7 9 2 4 2 9 从 表 4可以看 出， 改进 后的无底柱采矿法 的技术经济指标 已获得改 善， 特 别是 采准 比减 少， 采准带矿量大 ， 冲减 了一部分采 准投入 ， 使 经济效益显著化。 5 结论 5 ． 1 关于进路位置 矿体 倾角在 3 5～6 o 。 之问 ， 沿 走 向呈现澎 涨、 收缩 、 变化多 端的矿体 ， 采 用无底柱分段崩 落法进行采准工程 时， 使用双进 路是较为合理 的， 因为只有探清矿体形态才能台理确定 e值 ， 并且双进路增加 了出矿作 业面 ， 有利于采场生 产能力的提高。如果采准巷断面由 3 2 m3 m 改为 2 ． 6 m x 2 ． 6 m， 出矿设备 由 T c改 为金一 O 7 5小 断 面电动 铲运 机 ， 采 准 工程量 可下降 维普资讯 4 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 第3 3卷第5 期 3 0 ％ ， 故不 失 为 以后 改进 采矿 方法 的一 个思路 。 5 2 关于贫化损失指标 无底柱分段崩落法与有底柱分段崩落法相 比较 ， 在指标上有所进步 ， 这主要是 由于双进路 位置使下盘矿石损失减少 的原 故， 而有底柱分 段崩落法却无法布置双进路。试验区段 下盘矿 石永久损失 为 1 5 ． 6 ％ ， 倾角越缓损失越大 5 3 关 于 采矿 方法 从试验结果看 ， 只有 当矿体倾 角大 于 5 0 c 、 厚度大于 4 1T I 的矿体才适合用无底柱分段崩落 法， 经济技术指标也较理想 ， 这种条件下的矿体 在东大山矿所 占比重不 足 4 0 ％， 大部分矿体倾 角在 3 55 0 。 之间， 因此适合东大山矿体条件的 采矿方法的研究仍有很大的拓展空间。 5 3 ． 1 采矿 方 法改进 为 了便 于 探 采 结 台 ， 进 路 位 置 应 当 沿 矿 体 下盘开凿 ， 如图 3 。弄清矿体走向和倾 向上的变 化后 ， 针对下盘 7 3 。 放出角以 F的矿体可于采准 同 时用 空 场 法 回采 出 ， 相 应 提 高 了采 准 付 产 矿 訇；≮ 图 3 采后 空区充填方 法 的 比重 当上分 段崩落 回采结束后 ， 崩落 顶柱 使上分段废石 充填 空区 ， 最后形成 正常 的无底 柱崩落法回采方案 5 3． 2指 标 改进 由于减少一个百分点 的贫化率所产生 的效 益远远大于一个百分点回采率 升高所产生 的效 益， 因此降低贫化率对生产成本而言尤为重要。 如表 3所示， 进路位置 e从 一1 ． 5 m至 3 1 T I ， 贫 化率 降低 十个百 分点 ， 因此采用 图 3方法可以 获得回采率 7 5 ％， 贫化率 2 1 ％的良好指标 ， 使经 济效益明显改善。 口 国土资源 部部长 田凤 山于 2 0 0 1 年 9月问表示 ， 针对 目前 矿业秩序 混乱 、 非法 采矿屡 禁不止 的情 况 ， 中 国将集 中力 量 、 加大力度 ， 坚决依 法治理整顿 矿产资源管理秩 序 到年底 ， 所 有非法 采矿行为将被全 面取缔 。 田风 山在 9 月 召开的全国矿 产资糠管理秩序 治理 整顿工作 会议上 说 ， 当前 矿业 秩序 方面 出现 的混 乱 问题 ， 已经成 为社台普 遍关 注的焦 点 ， 其严重程度 已经到 了威胁人民生命 安 全 、 地 区经济运行安全 的地 步 ， 治理和整顿矿业秩序 势在 必行 田风 山说 ， 治理整顿矿产资矩管理秩序 ， 是～项社会系统工程 ， 必须 长抓 不懈 。当前 集 中治理 整顿 矿产资糠管理 秩 序的重点 一 是无证采矿、 越界开采 、 持勘查许可证非法采矿 、 非法承包转让矿业权等违法行为 ， 在 2 0 0 1 年底之前要全面取缔 。 二是对乱采滥 挖破坏浪费资源的矿山 ， 限期停产整顿 经整顿仍不能达标 的， 依法注销或 吊销 采矿许可证 三是矿山布局 不台 理的问题 要进一步得到解决 ， 优势矿产的开采总量 要进行有效 控制。 四是已发放 的勘查许 可证 、 采矿许可证 今年底 之前要 全面进行严格 清理 ， 同时 进一步 建立 起严 格的探矿 权 、 采矿 权审批 与管 理的制 度。 【 邦英 嘲 经过激烈 的竞争 ， 中国冶金建设集团公 司击 9 } ；[ 西方竞争对手 ， 中标 巴基斯坦 山达克铜盒项 目租赁台 同 ． 租 赁期 为 1 0 年。2 0 0 1年 5月 I 1日， 该台 同的框架 协议在朱锗基 总理 方巴期间正式鉴订 。 该台 同案值 3 ． 5 亿美元 ， 每 年还可带动 劳务 、 技术 、 设 备 、 材料 出口 1 0 0 0多万 美元 ， 1 0年可刨 汇 1 亿 多美元 中冶 集团公 司董事 长杨长恒和 巴基斯坦石 油资源部常务秘 书约瑟夫在合 同框架协议上 签字 该项 目是我国国际承包 商首 次到境外租赁大型工业项 目。 岜的启 动标 志着我 国国际工程承包事业进 人更高层 次 郎 从劳务 、 技术输 出上升到经 营管理和管理技术的输 出， 从生产经营发展到资本经营 ， 为我 国“ 走 出去” 战略进行 了新的探索 【 本刊通讯员 维普资讯