兰尖铁矿无底柱分段崩落法结构参数研究与确定

杨春城 YANG Chun-cheng

（四川机电职业技术学院，攀枝花 617000）

（Sichuan Electromechanical Institute of Vocation and Technology，Panzhihua 617000，China）

摘要： 本文对兰尖铁矿无底柱分段崩落法结构参数的选择进行了研究分析，指出了参数选择的依据，对其它类似矿山选择结构参数提供了参考。

Absrtract： In this paper, the selection of structure parameters are analyzed, and points out the basis for the parameter selection, choice of other similar mine structure provides reference parameters.

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ： 无底柱分段崩落法；结构参数；模拟试验

Key words： non-pillar sublevel caving；structural parameters；simulation test

中图分类号：TD85 文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2015）02-0313-02

0 引言

兰尖铁矿包括兰家火山和尖包包两个矿区，尖山矿区矿体为急倾斜厚大矿体，钒钛磁铁矿矿床，非常适合采用无底柱分段崩落采矿法。无底柱分段崩落法没有底部结构，采场结构十分简单。采准布置简单，在竖向上各个分段从上往下回采，只要建成上部分段就可以投入生产，基建工程量小。无底柱分段崩落法主要结构参数有：中段高度、分段高度、进路间距、崩落步距，其中中段高度主要由矿体产状决定、分段高度主要后设备有效穿孔深度决定，现将兰尖铁矿结构参数确定逐一进行分析。

1 中段高度选择

尖山矿区矿体东起垭口F213断层，西至赖巴石沟F316断层，介于22～28.5号勘探线之间，开采1000m标高以上矿石。原露天采场上口尺寸为850m×650m，露天底为1300m标高，最高地面标高为1690m。矿体走向近东西，倾向北，倾角50°～60°，矿体呈单斜层状、似层状及透镜状产出。从理论上来讲，中段高度越大，矿区中段越少，开拓工程量越少。但是由于矿体倾角原因，中段的矿石溜井会随着矿体下降，距离矿体越来越远，从而增大了铲运机运矿距离，导致铲运机效率降低，成本升高。根据尖山矿体产状以及选取的主体设备的最佳出矿运距，本着减少开拓工程量的原则，参照其他成熟矿山做法，确定中段高度为100m。将开采范围内的挂帮矿体开采区和下部矿体开采区划分为1300m、1200m、1100m和1000m四个中段进行回采，中段之间采用自上而下的开采顺序，中段内各分段也采用自上而下的开采顺序。

2 分段高度选择

分段高度越高，矿山所布置的采准工程量越少，采准成本越低。无底柱分段崩落法总的趋势是朝着增大分段高度的方向发展，但是穿孔设备的有效穿凿深度限制了分段高度。没有高效的穿孔设备，穿孔的效率的穿孔的精度都难以保证，提高分段高度就成了空谈。矿山采用阿特拉斯·科普柯Simba 1354采矿凿岩台车穿凿上向扇形中深孔，在30m内穿孔效率和精度都能得到保证。高效的穿孔设备为采用大结构参数的无底柱分段崩落法提供了技术保证。在参考国内同类型矿山的结构参数后，确定分段高度为20m，这是国内真正意义上的高分段、大参数。

3 进路间距、崩矿步距

在中段高度、分段高度确定后，主要还有进路间距、崩矿步距，这个两个参数属于矿山在生产过程中能够根据自身实际条件可以调节的参数，且相互影响，相互制约。为降低损失贫化，选择合理的采场参数，需要对矿山矿石条件进行模拟试验，通过试验，摸索规律，指导设计及矿山生产。矿山采用通行的物理模拟试验法作为试验方法。根据矿山端壁放矿特征，试验在采用相似端壁情况下，下部预留一出矿口（相当于采场进路），利用铲斗将模型内矿岩逐步铲出，同时，将预装入的标志颗粒进行回收。根据标志颗粒被放出的顺序，可以将不同放出高度下的放出体圈出，因此，可求得端壁条件下各种发育高度的放出体。试验进行3次，计算本矿石条件下的椭球体发育参数。采用分段高度20m，结合国内已采取的高分段、大间距参数，确定模拟参数为20m×18m、20m×20m、20m×22m详细参数见表1。

3.1 试验模型及材料

①一个一面装有玻璃的装矿箱：箱件采用与现场1:100的比例，底部出矿口尺寸4×4.5cm2，相当于现场4×4.5m2的断面。②铲子：采用与现场铲运机铲斗1:100的比例制成，外型与铲斗相似。③标志颗粒：块度大小与现场同样是1:100的比例，刷上显眼的颜色，编上1，2，3，4…等号码。④按照相应参数配置的步距板、进路盒。⑤立体模型架。⑥按照专门粒级配置矿石料。⑦按照专门粒级配置的覆盖岩料。⑧计量仪器。⑨矿岩石分选设备。

3.2 试验矿石粒级

①依据物理相似原理，放矿模拟的矿石粒级组成是试验的基础，粒度参照露天矿石爆破后粒度。试验用矿石为磁铁矿石，覆盖岩层为白云岩。该粒级时矿石松散体重为2.57g/cm3，白云岩的松散体重为1.533g/cm3，两数值均为实验室实测数据。

②截止放矿岩石混入率的确定。实验室截止放矿岩混入率是由生产现场截止品位换算而来。截止出矿按照截止时的当次废石混入率进行确定，即取P′=40%为实验室截止放矿岩石混入率（重量）。

③每一步距报销矿石储量Q（图1）。一个步距所报销的矿石储量为：（近似值）S=2S1+S2

式中：H-分段高度；L-进路间距；h-进路高度；B—进路宽度；γ—矿石体重；Q—单步距承担矿量。

3.3 模拟试验步骤

①标志颗粒的准备。标示颗粒是从矿料中选出的小矿块，在上面涂上油漆，写上编号，在一张标志颗粒盘上按顺序放好，晾干，以免在出矿过程中使编号模糊，难以辩认。②配矿。按照配比，把三种不同粒级的矿料充分搅拌，混合均匀，力求达到现场的情况。③装矿。每隔10cm高度放一层标志颗粒，颗粒间距2cm。共放8层。④出矿。用铲子模仿铲运机在底部出矿口出矿，铲取深度模拟铲运进铲入深度2m，换算为2cm，并要求从出矿的左边到右边依次三铲，轮回出矿，不可仅在一边出矿，出现标志颗粒称一次，并选出标志颗粒，记下号数，每50铲量小计一次重量。

3.4 模拟放矿试验结果统计及分析

从表中的对比结果来看，参数20×18×5m结构条件下，贫化率为13.2%，回收率为95.09%，回贫差为81.89%，均高于其余参数，因此推荐的参数为20×18×5m。

4 结论

矿山最终选定结构参数为：中段高度100m、分段高度20m、进路间距为20m、崩矿步距为5m、设计进路中深孔排距小于2.5m，一次放2排孔。由于试验室分析数据的局限性，建议矿山在生产后寻找适当的时机进行工业放矿试验，通过工业放矿试验消除试验室模拟试验的误差和不足，找出矿山特有放矿规律，及时调整结构参数，争取最大化回收矿石，降低矿石贫化和损失，提高企业经济效益。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：

[1]李迅.无底柱分段崩落法结构参数研究[J].化工矿物与加工，2011，10.

[2]董振民.梅山铁矿无底柱分段崩落法崩矿步距研究[J].金属矿山，2001，05.

[3]罗正泥.大红山采场合理崩矿步距和爆破参数的试验研究[J].云南冶金，2008，04.

[4]张志贵,刘兴国,于国立.无底柱分段崩落法无贫化放矿[M].东北大学出版社，2007．