无底柱分段崩落法在白云鄂博铁矿东矿的应用.pdf

S e r i a l No ． 5 5 9 No v e mbe r ． 2 Ol 5 现代矿业 MODERN MI NI NG 总 第5 5 9期 2 0 1 5 年 1 1月第 1 1期 无底柱分段崩落法在 白云鄂博铁矿东矿 的应用 周志刚 郝全 明 牟英杰 1 ． 内蒙古科技大学矿业研究院； 2 ． 包钢集 团矿山研究院 摘 要介绍 了国 内外无底柱分段崩落法的历 史和现状 ， 结合 白云鄂博铁矿 东矿深部矿体分 布情况， 对 东露天矿转入地下开采 时采 用无底柱分段 崩落法的优 势、 开采顺序、 结构参数、 矿块布 置 、 放矿管理以及存在的技术问题进行 了分析 。 关键词 无底柱分段崩 落法 东矿深部地下开采采矿方法 无底柱分段崩落法是 2 0世纪 6 0年代从瑞典引 进到国内的， 在我 国地 下铁矿得 到了广泛 地应用。 目前 ， 在全国冶金重点地下铁矿 中， 按年产量计算 ， 该方法采 出的矿石量达 8 0 ％ 以上。 白云鄂博铁矿 东矿已进入 深部 开 采 ， 截 止 2 0 1 0年 ， 最低 标 高为 1 4 0 4 11 q 水平 ， 境界 内可采矿量 已经不 多， 经理论验 证 ， 采场按 5 0 0万 t ／ a的生产能力 ， 矿山还 可以稳产 5 a 左右 ， 服务年限不超过 1 0 a 。因此 ， 该矿 即将转 入地下开采 ， 为使其生产能力保持稳定 ， 根据 国内大 型露天转地下金属矿 山的生产实践经验 ， 结合东矿 矿体的赋存状态， 研究适合东矿地下开采的采矿方 法是必要的。 1 东矿深部矿体概况 东矿采场露天坑 1 2 3 0 i n水平 以下铁 矿体赋存 情况 矿体从西至东沿走 向两端窄 、 中间宽 ， 呈透镜 状展布， 共划出4层矿体， 分别为 I 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 。 区内最大铁矿体为 I 矿体， 是主矿体的延深， 经工 程控制矿体规模较大， 最大延深 8 0 0 m 2 2线矿 体 ； Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 矿体为 隐伏矿体。 I 、 Ⅱ 、 Ⅲ 铁 矿体产于向斜北翼， 与围岩产状一致并与围岩为同 步褶皱 ， Ⅳ 铁矿体产于向斜南翼。 2 无底柱分段崩落法的优势 无底柱分段崩落法具有基建采切工程量少， 投 资低 ， 综合经济效益较好的特点。突出表现在以下 几个方面 1 没有底部结构 ， 采场结构十分简单 ， 回采和 出矿工艺简单 ， 易于掌握 。 2 采准布置 简单 ， 在竖 向上 各个分段从上往 周志刚 1 9 8 4 一 ， 男， 工程师， 硕士研究生， 0 1 4 0 1 0内蒙古包头 市昆区团结大街 1 3 1号。 下回采 ， 只要建成上部分段就可以投人生产 ， 故基建 工程量小 。 3 东矿深部矿体分支较多 ， 夹层较多 ， 无底柱 分段崩落法能采用多种方式剔 除夹石。比如 ， 对厚 度较大的夹石可以采用重新开切割槽或崩下不放出 的方式剔除， 对于厚度较小的夹石 ， 可以在出矿过程 中视品位情况将其剔除。 4 东矿顶板为露天采场 ， 岩石稳固， 初期需要 强制放顶， 无底柱分段崩落法系分段回采， 上下分段 的下降距离不大， 而且各矿块 问也较容易实现均匀 下降， 因此要求的一次放顶量不大。 3矿床 开采顺序 1 中段之间的开采 。东矿深部矿床开采深度 范围较大 ， 主要集 中在 1 4 0 4～3 0 0 n l 水平 ， 属于急 倾斜厚大矿床。根据矿体 的赋存特点和储量分布特 点， 将其中1 1 0 4 n l 水平的矿体划分为 1 0个中段进 行开采 ， 中段高度 1 0 5 I T I ， 为有轨 电机车运输 ， 1 2 3 0 ～ 1 4 0 4 m水平为露天采场挂帮矿 ， 为首采 区段 ， 即 地下开采的初期 ， 规划矿石生产能力为 1 5 0万 t ／ a 。 首采区段在 1 2 3 0 i n中段 ， 布置有 阶段运输 巷 道和阶段溜井 ， 电机车有轨运输 。1 2 3 0 I n以上的矿 石通过该中段运输巷道运出。 2 分段之间 的开采 。根据矿床 赋存特点 ， 东 矿深部矿床若采用无底柱分段崩落法工艺开采， 中 段高 1 0 5 IT I ， 各中段划分为 7分段进行 回采作业 ， 分 段高度 1 5 m， 分段之间采用从上至下 的顺序进行开 采。 3 分段 内的回采。根据矿体沿走向和垂直走 向的长度 ， 各 回采分段将矿体沿走向划分为两个条 带 ， 每个条带按照每 6条进路划分为一个矿块作为 独立的回采单元进行回采作业。因此， 各回采分段 内的回采顺序是在矿体下盘 北侧 开掘切割槽 ， 向 31 周志刚 郝全明等 无底柱分段崩落法在白云鄂博铁矿东矿的应用 2 0 1 5年 1 1 月第1 1 期 用 的放矿管理方法 ， 按 照截止 品位确定是否继续放 矿 ， 截止 品位与矿石售价 、 提升 、 运输 、 选矿成本等相 关。 2 低贫化放矿方式 。介于截止 品位放 矿和无 贫化放矿之间最新提出的一种放矿方式 。在无底柱 分段崩落法中， 随着矿石被放出， 放出体不断扩大， 废石漏斗不断下移， 当放出体的顶点达到矿岩接触 面的原始位置时 ， 废石漏斗最低点恰好到达放 出口， 此时纯矿石放 出量达到最大值 。再继续放出 ， 放 出 体伸人覆盖岩 中， 废石漏斗顶点被放 出， 成为破裂漏 斗 ， 废石漏斗一旦破裂 就停止放矿 或见 到废 石漏 斗为止 的放矿方式称为低贫化放矿方式 2 ] 。可 见 ， 低贫化放矿方式时 ， 随着开采分段的下降 ， 由于 上部未放出矿量的下移 ， 下分段 的矿石 回收率进一 步提高， 即体现出无底柱分段崩落法 “ 上面丢 ， 下面 拣” 的特点 ， 其总的回收指标 明显改善 。 3 无贫化放 矿是一个理想状 态 ， 它是 以矿石 作为覆盖层 ， 生产中爆破多少矿就出多少矿， 一直保 持崩落矿石上面矿石覆盖层不变 ， 从而达到生产过 程 中无贫化放矿 ， 矿石覆盖层在最后分段 回收。这 种方式需要矿体产状具备倾角较陡的赋存条件和前 期有较大的基建采准投入 ， 采用矿石作为覆盖层。 对 于东矿而言， 推荐采取低贫化放矿方式的放 矿管理方式 ， 但 当回采靠近矿体下盘时 ， 若矿体倾角 缓， 则需要采取截止品位放矿管理， 以避免靠近下盘 矿石 的永久性损失 。 放矿管理是无底柱分段崩落法 中的重要一环 ， 直接影响到矿石回收指标 ， 对矿 山经济效益影 响重 大 ， 因此 ， 在生产 中应加强对放矿管理方式的研究 。 5结论 白云鄂博铁矿东矿 即将进入露采转地采 ， 为了 满足包钢集团公司对 自产铁矿 石的需求 ， 东矿地下 开采须达到一定的生产能力 ， 所 以， 选择适合高效的 采矿方法是必要的。无底柱分段崩落法 以其采切工 程量少、 投资低、 采场结构简单、 回采和出矿工艺易 于掌握 ， 能采用多种方式剔除夹石等优点 ， 被广泛应 用于大型地下铁矿床的开采。但该采矿方法也存在 如下问题 ①矿石损失、 贫化率相对较高； ②由于东 矿地下开采深度约 1 0 0 0 m， 需对深部地压及岩爆活 动控制进行研究 。 东矿露天转地下开采时 ， 可 以考虑采用无底柱 分段崩落法作为采矿方法 ， 但 同时需考虑解决应用 此种采矿所产生的技术 问题 。 参考文献 [ 1 ] 孙毅民 ， 郭海龙 ． 无底柱 分段崩 落法与大型无轨设备 的应 用实 践 [ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 1 1 5 7 _ 9 ． [ 2 ] 周宗红． 夏甸金矿倾斜 中厚矿 体低 贫损分段 崩落 法研 究[ D] ． 沈阳 东北大学， 2 0 0 6 ． 收 稿 日期 2 0 1 4 1 2 - 2 0 上接第 3 0页 [ 3 ] 蔡嗣 经． 充填 采矿技 术的应 用现状 及发展 方 向 第六届 国 际充填采矿 大会述评 [ J ] ． 国外金属矿 山， 1 9 9 8 6 2 5 - 3 2 ． [ 4] 陈尚文． 充填 采矿 法的发 展 [ J ] ． 有 色金 属 矿 山部 分 ， 1 9 8 1 1 1 8 - 2 1 ． [ 5 ] 何哲祥． 中国充填采矿法现状与未来[ J ] ． 世界采矿快报 ， 1 9 9 0 1 3 1 8 - 2 1 ． [ 6 ] 路世 豹， 李晓， 廖秋 林 ， 等． 充填采矿 法的应用前景 与环 境保 护[ J ] ． 有色金属 矿山部分， 2 0 0 4 1 2 4． 『 7 ] 吕 辉， 陈广平． 矿 山胶 结 充填技 术述 评 与展 望[ J ] ． 矿 业快 报 ， 2 0 0 4 1 0 1 - 2， 6 ． 『 8 ] 于润沧． 我 国胶 结充填 工 艺发展 的技 术创新 [ J ] ． 中国矿 山工 程 ， 2 0 1 0 5 1 - 3 ， 9 ． f 9 ] 程金桥 ． 9 0年代 末我国胶 结充填技 术展 望[ J ] ． 新疆有 色金属 ， 1 9 9 6 2 1 1 1 3 ． [ 1 0 ] 施士虎， 李浩宇， 陈慧泉． 矿山充填技术的创新与发展[ J ] ． 中 国矿山工程 ， 2 0 1 0 5 1 0 1 3 ，1 9 ． [ 1 1 ] 李冬青． 我 国金 属矿 山充 填技 术 的研 究与应 用 [ J ] ． 采 矿技 术 ， 2 0 0 1 6 1 6 - 1 9， 5 2 ． [ 1 2 ] 李强， 彭岩． 矿山充填技术的研究与展望[ J ] ． 现代矿业， 2 0 0 7 8 - l 3 ． 。。 。 [ 1 3] 贺辉远 ， 黄天福 ， 许毓海． 高水速凝尾 砂胶结 充填 工艺在凡 口 铅锌矿的试验及应用[ J ] ． 矿业研 究与开发 ， 1 9 9 6 1 1 6 - 2 0 ． 孙恒虎 ， 黄玉诚 ， 杨 宝贵． 当代胶 结充填技术 [ M] ． 北京 台 金 工 业 出版 社 ． 2 0 0 2 ． 谢鹰． 全尾砂胶结充填工艺及应 用[ J ] ． 采矿技术， 2 0 0 1 6 4 6 47， 5 2 ． 胡润夫， 姜寄， 杨 立伟． 全尾砂 高浓度泵送 充填工 艺技 术探 讨 [ J ] ． 中国矿业 ， 2 0 1 3 4 1 2 4 1 2 6， 1 2 9 ． 陈长 杰， 蔡嗣经． 金 川二 矿 区膏体 充填 系统 试运行 有关 问题 的探讨 [ J ] ． 矿业研 究与开发 ， 2 0 0 1 3 2 1 - 2 3 ． 王 洪江， 吴爱祥 ， 肖卫 国， 等． 粗粒级 膏体 充填的技 术进展 及 存在的 问题 [ J ] ． 金属 矿山， 2 0 0 9 1 1 1 - 5 ． 邓 飞 ， 李永 辉． 全尾 砂 高水 固化 胶 结 充填 工 艺前 景展 望 [ J ] ． 中国矿业 ， 2 0 0 7 8 4 1 42 ． 张颂成． 高水充填开采技术 [ J ] ． 山 东煤炭科技 ， 2 0 1 5 1 5 9 6 0． 谢 开维， 张葆春 ． 块石胶 结充填 的应用现状 及发展 [ J ] 矿业 研 究与开发 ， 2 0 0 2 4 1 - 4 ． 杨锡 祥． 混凝 土和块石胶 结 充填 工 艺的应用 [ J ] ． 黄金 ， 2 0 0 2 2 2 2 - 2 5 ． 张浩 强， 刘 音 ， 王其 锋． 城 市建 筑垃圾 膏体充 填性 能研 究 [ J ] ． 矿业研 究与 开发 ， 2 0 1 4 4 3 7 - 3 9 ， 5 4 ． 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 - 2 7 3 3 1 j l l 1 J H 加 f r }r rL