梅山鐵礦過渡分層鑿巖爆破參數(shù)優(yōu)化

楊潘磊 徐志強

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

梅山鐵礦通過不斷優(yōu)化無底柱分段崩落法的結(jié)構(gòu)參數(shù)和鑿巖爆破參數(shù)，使得采礦生產(chǎn)能力、設(shè)備效率及資源回收指標(biāo)不斷提高。2001年將結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化為15 m×20 m×3.2 m(分段高度×巷道間距×崩礦歩距)，2009—2010年，為了進一步降低資源損失貧化和礦山開采成本，將-303 m水平崩礦步距優(yōu)化為2.4 m，鑿巖炮孔由單中心鑿巖改為三中心鑿巖，并將-330 m水平以下的水平結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化為18 m×20 m×4.4 m。結(jié)合梅山鐵礦井下開采水平現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，二期工程-303～-318 m水平分段高度為15.0 m，二期工程-318～-330 m運輸水平分段高度為12.0 m，三期工程-330～-348 m水平分段高度為18.0 m，如此便形成了二期工程與三期工程之間連續(xù)3個分層分段高度變化的過渡分層，因而有必要選擇合理的鑿巖爆破參數(shù)實現(xiàn)對過渡分層資源的有效回收。

1 實驗室物理模擬放礦試驗

1.1 試驗方案

采用物理模擬試驗法，在試驗過程中通過重力進行放礦，重力放礦過程中應(yīng)滿足幾何相似、動力相似和運動相似關(guān)系，但由于受到多方面因素的限制，無法滿足所有的相似條件。因此在幾何相似的基礎(chǔ)上，采用與現(xiàn)場崩落礦巖近似的礦巖作為模擬材料，同時滿足內(nèi)摩角相等(一般采用自然安息角代替)，以達(dá)到重力放礦模擬試驗的要求。由于梅山鐵礦3個過渡分層存在3個參數(shù)的組合，即15 m×20 m(分段高度×巷道間距)、12 m ×20 m、18 m ×20 m，其中15 m×20 m采用的崩礦步距為2.4 m，根據(jù)該礦以及同類礦山已有的工業(yè)試驗研究成果，選擇在12 m×20 m結(jié)構(gòu)參數(shù)下使用2.0，2.2 m步距進行試驗;18 m×20 m分段高度下使用2.4，2.6 m步距進行試驗，并據(jù)此制定的試驗方案見表1。

1.2 建立放礦試驗?zāi)Ｐ?/h3>

此次放礦試驗采用模擬比為1∶100，模型為木質(zhì)框架結(jié)構(gòu)，尺寸為1 400 cm×545 cm×1 800 cm。放礦巷道斷面尺寸為5 cm×4 cm，用厚1 mm鐵皮制作，巷道呈菱形交錯布置。模型共5個分層，18條進路，其中第1、2分層參數(shù)為15 cm×20 cm，第3分層參數(shù)為 12 cm×20 cm，第 4、5分層參數(shù)為18 cm×20 cm，分別配以不同步距進行試驗，每個步距參數(shù)進行2次，以確?；刎殧?shù)據(jù)具有代表性、可比性。試驗?zāi)Ｐ椭?，步距板長160 cm，根據(jù)需要試驗的參數(shù)及現(xiàn)場模擬比例，高11 cm(模擬15 m段高)的步距板12個，高8 cm(模擬12 m段高)的步距板5個，高14 cm(模擬18 m段高)的步距板12個。根據(jù)梅山鐵礦實際礦石粒級組成，選取的試驗礦石粒級組成見表2。

表2 礦石粒級組成

1.3 試驗流程

放礦過程按照耙礦→篩選→稱重→記錄的流程進行試驗，要求每次耙礦量為400～500 g，耙至截止出礦巖石混入率約為40%時，再耙1～2次，即可停止該步距的出礦。在模型放礦試驗時，相同步距參數(shù)進行3次試驗，取3次試驗數(shù)據(jù)的平均值，以減小系統(tǒng)誤差。另外在數(shù)據(jù)處理時，為了消除端壁影響，剔除第1和最后1個步距的數(shù)據(jù)，另外第1、3、5分層左右兩端的巷道因與板壁接近，因而其試驗數(shù)據(jù)也應(yīng)被剔除。剔除以上數(shù)據(jù)之后，便可計算相同步距的平均放出礦巖總量、平均放出礦石量、平均放出巖石量，并計算礦石回收率、廢石混入率、相應(yīng)的回貧差等參數(shù)。

2 試驗數(shù)據(jù)分析

試驗中，15 m×20 m分層采用2.4 m的崩礦步距，而12 m ×20 m 分層采用2.0，2.2 m 的崩礦步距;18 m×20 m分層采用2.4，2.6 m的崩礦步距。試驗結(jié)果見表3。

表3 試驗結(jié)果

由表3可知，若過渡分層崩礦歩距仍為2.4 m時，試驗回收率由88.155%降低至84.44%，巖石混入率由25.6%增加至28.86%，回貧差降低了6.98%，相對降低率為11.15%。因此，改變結(jié)構(gòu)參數(shù)組合后不改變崩礦步距將降低放礦效果，導(dǎo)致礦石資源的損失。不同崩礦步距的放礦試驗結(jié)果均小于原參數(shù)條件下的放礦效果，其相對差別分別為-11.15%、-10.24%、-3.34%、-32.61%、-6.75%，可以認(rèn)為，分度高度的變化不利于回貧指標(biāo)的控制。通過不同崩礦步距參數(shù)的組合試驗，在進路間距不變時，在分層高度由15 m減小為12 m，再由12 m增大到18 m的現(xiàn)場參數(shù)條件情況下，12 m分段高度組合，2.0 m的崩礦步距、18 m分段高度組合，2.6 m的崩礦步距所對應(yīng)的回貧差為60.460%，相對分段高度為15 m×15 m×15 m、崩礦歩距為2.4 m時，對應(yīng)的相對差別為-3.34%，相對分段高度為15 m×12 m×18 m、崩礦歩距為2.4 m時，對應(yīng)的相對差別為﹢8.78%(表4)，總體放礦效果較好。

表4 以2.4 m步距為基礎(chǔ)的相對差別

根據(jù)上述試驗結(jié)果，對過渡分層鑿巖爆破參數(shù)進行了優(yōu)化，結(jié)果見表5。

表5 過渡分層鑿巖爆破參數(shù)

3 結(jié)語

通過6組結(jié)構(gòu)參數(shù)組合、18組實驗室放礦試驗對梅山鐵礦現(xiàn)階段即將面臨的15 m×12 m×18 m過渡分層結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取進行了研究，得出在分段高度與進路間距由15 m×20 m過渡至12 m×20 m、18 m×20 m時，其最佳崩礦歩距可由2.4 m分別調(diào)整為2.0和2.6 m。結(jié)合結(jié)構(gòu)參數(shù)對過渡分層鑿巖爆破參數(shù)進行了優(yōu)化，對梅山鐵礦即將進入的-330 m水平的生產(chǎn)準(zhǔn)備與施工具有一定的參考價值。