無(wú)底柱崩落法采礦在大紅山鐵礦的應(yīng)用

曾未曾 向海龍

摘要：為使大紅山鐵礦采礦方法最優(yōu)化，投產(chǎn)期在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不同崩礦步距的爆破試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)取得不同情況下的回收率及貧化率并對(duì)比，最終確定采用20m×21m的大結(jié)構(gòu)參數(shù)及與其相對(duì)應(yīng)的爆破參數(shù)。通過(guò)近兩年在生產(chǎn)中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)的應(yīng)用后所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較為顯著、使作業(yè)條件得到改善、采礦強(qiáng)度的增加及勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，表明該結(jié)構(gòu)參數(shù)及相應(yīng)的爆破參數(shù)是適合大紅山鐵礦的采礦參數(shù)。

Abstract： In order to optimize the Dahongshan Iron Mine mining method， blasting tests with different collapsing steps were conducted at the site during the production period. Through experiments， the recovery rate and depletion rate under different conditions were compared and the large structural parameters of 20m×21m and corresponding blasting parameters were finally determined. Through the application in production of the past two years， it has been found that the economic value resulting from the application of the 20m×21m structural parameters is more significant， the operating conditions are improved， the mining intensity is increased， and the labor productivity is increased， indicating that the structural parameters and the corresponding blasting parameters are suitable for the mining parameters of Dahongshan Iron Mine.

關(guān)鍵詞：大紅山鐵礦；爆破試驗(yàn)；大結(jié)構(gòu)參數(shù)；采礦參數(shù)

Key words： Dahongshan Iron Mine；blasting test；large structural parameters；mining parameters

中圖分類(lèi)號(hào)：TD861 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）19-0172-02

0 引言

大紅山鐵礦礦區(qū)位于滇中臺(tái)坳南段、紅河斷裂與綠汁江段斷裂所夾持的三角地帶，一期設(shè)計(jì)范圍內(nèi)Ⅱ1礦體是其主要開(kāi)采對(duì)象，其表內(nèi)礦量達(dá)2.45億t；礦體埋藏深362.5～988.3m，f系數(shù)多為8～10，礦巖具有良好的穩(wěn)固性。礦體形狀似船形，南北翹起、東高西低，總體傾角平均18°；礦體分支厚度不等，復(fù)合較多。

采用斜坡道、盲豎井及膠帶斜井聯(lián)合開(kāi)拓方案進(jìn)行開(kāi)拓，無(wú)底柱分段崩落法為其采礦方法，其一期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400萬(wàn)t/a。

配套出礦設(shè)備以阿特拉斯3.5～6m3鏟運(yùn)機(jī)（電鏟）為主，中深孔鑿巖設(shè)備以阿特拉斯HB1354為主。

雖然大紅山鐵礦的一期基本建設(shè)已基本完成，主要工序逐步進(jìn)入一期的采礦生產(chǎn)，但由于其礦體的復(fù)雜多變，還存在諸多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究，最適宜的大紅山鐵礦的無(wú)底柱崩落法采礦參數(shù)的確定就是其中的關(guān)鍵。

1 無(wú)底柱崩落法的發(fā)展動(dòng)態(tài)

1.1 國(guó)外狀況

目前國(guó)外的無(wú)底柱發(fā)展趨勢(shì)為“兩大一高一減少”，即采用大結(jié)構(gòu)參數(shù)、裝備大型高效設(shè)備、高強(qiáng)度開(kāi)采、減少采切工程量，并且以進(jìn)路間距大于分段高度為基本特色。如瑞典的基魯納鐵礦，分段高度×進(jìn)路間距采取的發(fā)展方式是10m×10m→12m×11m→12m×16.5m→20m×22.5m→27m×25m，同時(shí)采用重型液壓鑿巖機(jī)和全液壓鑿巖臺(tái)車(chē)，一次崩礦量從800t逐漸增加到5000t，采用斗容4～6m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦，使采礦強(qiáng)度得到明顯提升，采取上述措施之后發(fā)現(xiàn)該礦采礦成本降低約30%，采準(zhǔn)工程量減少約50%，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。由此可知，在近三十年國(guó)外的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生了較大變化，其基本特色是進(jìn)路間距大于分段高度。并且由于在采礦工藝方面，加大進(jìn)路間距的變化不大，所以大結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)底柱崩落法具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

1.2 國(guó)內(nèi)狀況

我國(guó)地下鐵礦的主要方法是無(wú)底柱分段崩落法，全部產(chǎn)量的80%以上都出自該方法。自該方法被引入我國(guó)后，受到傳統(tǒng)放礦理論的制約，通常采用的是10m左右的小結(jié)構(gòu)參數(shù)，作業(yè)地點(diǎn)分散，開(kāi)采方式落后，生產(chǎn)成本高，設(shè)備效率低，嚴(yán)重影響了我國(guó)地下礦山的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

但是，近年來(lái)梅山鐵礦在放礦理論研究中取得的突破，奠定了大間距無(wú)底柱分段崩落法的理論基礎(chǔ)。而大紅山鐵礦是個(gè)年輕的礦山，正趕上無(wú)底柱崩落法采礦的變革時(shí)代。借鑒梅山鐵礦的在大結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)底柱崩落法的經(jīng)驗(yàn)，出礦采用3.5～6m3電動(dòng)、柴油鏟運(yùn)機(jī)，中深孔鑿巖采用阿特拉斯HB1354（可鑿巖炮孔直徑為78mm～108mm的中深孔）。

2 大間距結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)底柱崩落法采礦在大紅山鐵礦的應(yīng)用

為確定適合大紅山鐵礦的無(wú)底柱采礦的結(jié)構(gòu)參數(shù)，2004年有昆鋼大紅山礦業(yè)公司組織昆明有色研究院、中南大學(xué)全面開(kāi)展高分段大間距無(wú)底柱分段崩落法的研究工作，并借鑒梅山鐵礦的研究成果。

2.1 大結(jié)構(gòu)參數(shù)布局方式的選定

進(jìn)路間距的取值原則：保證每一分段最大限度地放出純礦石量，同時(shí)為下分段形成良好的礦巖接觸面。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)公式

L=（0.78～0.96）H

2005年確定結(jié)構(gòu)參數(shù)，并460m、440m分段的4#、7#礦塊分別設(shè)置20m×21m和20m×15m兩種結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合我們2004年至2005年底在480m分段3#礦塊進(jìn)行無(wú)底柱分段崩落法的試采工作，最終選定7#礦塊的20m×21m大結(jié)構(gòu)參數(shù)的試驗(yàn)采場(chǎng)，在不同崩礦步距下的試驗(yàn)爆破。

2.2 爆破參數(shù)的確定

2.2.1 因在10m×10m小參數(shù)情況下，一般以1排炮孔作為一個(gè)崩礦步距，當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)選定在20m×21m的情況下，可相應(yīng)增加步距，根據(jù)炸藥單耗和排距確定大紅山鐵礦的炮孔密集系數(shù)在1.4～2.1之間，且在實(shí)踐中效果較好，因此隨著步距的增加，一個(gè)崩礦步距內(nèi)炮孔排數(shù)隨之增加，保證在合理的炮孔密集系數(shù)范圍內(nèi)，以保證爆破效果。

2.2.2 在分段高度和進(jìn)路間距已經(jīng)確定的條件下，崩礦步距和爆破參數(shù)就成為生產(chǎn)優(yōu)化的重要指標(biāo)，爆破參數(shù)包括最小抵抗線、炮孔直徑、炮孔密集系數(shù)和邊孔角等爆破參數(shù)合理與否，直接影響礦石爆破效果，影響放出體的發(fā)育，進(jìn)而影響損失貧化指標(biāo)，為尋求適合20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)的鑿巖爆破參數(shù)，從06年開(kāi)始進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)爆破工作。試驗(yàn)結(jié)果如表1。

根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果，可以看出在20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，合理的崩礦步距為3.4m左右。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)，在大紅山鐵礦的圍巖穩(wěn)固條件下，排距小于1.5m時(shí)，前排爆破對(duì)后排的炮孔影響較大，出現(xiàn)的堵孔率為18%左右，且出現(xiàn)破壞后排埋線口的情況，當(dāng)排距超過(guò)1.7m時(shí)，這些情況就基本消除，而且在崩礦步距達(dá)到3.4m時(shí)的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比較優(yōu)，綜合以上因素的考慮，最終確定崩礦步距為3.2m，采用最小抵抗線1.6m布置上向扇形炮孔，每米炮孔崩礦量為8.9t左右，大塊率可控制在4%以?xún)?nèi)。

2.2.3 邊孔角是無(wú)底柱分段崩落法的重要參數(shù)之一，一般依據(jù)落礦條件、功能及散體流動(dòng)特性來(lái)確定。大紅山鐵礦的第一分層是強(qiáng)制落頂，給下分層創(chuàng)造回采條件，此時(shí)邊孔角宜小些，由此在設(shè)計(jì)中選取30°。而從第二分層（即落礦分層）開(kāi)始，在覆蓋巖下放礦，依靠擠壓二次松散的散體獲得補(bǔ)償空間，此時(shí)根據(jù)散體流動(dòng)參數(shù)確定最佳邊孔角為60°，設(shè)計(jì)邊孔角采用60°。

3 大結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)底柱崩落法的實(shí)際應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)半年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定大紅山鐵礦一期設(shè)計(jì)范圍內(nèi)主要開(kāi)采對(duì)象為Ⅱ1礦體全部采用結(jié)構(gòu)參數(shù)為20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)的無(wú)底柱分段崩落法開(kāi)采。并于2006年底確定一期400萬(wàn)t/a三年達(dá)產(chǎn)規(guī)劃，2007年順利投產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)鐵礦石260萬(wàn)t，2008年就完成了一期的400萬(wàn)t/a達(dá)產(chǎn)規(guī)劃，并形成500萬(wàn)t的生產(chǎn)能力，為將來(lái)的持續(xù)生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。綜合分析當(dāng)前結(jié)構(gòu)參數(shù)在大紅山鐵礦的應(yīng)用，總結(jié)如下幾個(gè)方面：

在技術(shù)上：同比進(jìn)路間距15m的設(shè)計(jì)，當(dāng)前參數(shù)的設(shè)計(jì)，可減少采切量25%；且對(duì)中深孔鑿巖設(shè)備的設(shè)計(jì)鑿巖效率無(wú)影響；因大紅山設(shè)有落頂層，且采用低貧化放礦，則第一、二落礦層就可充分回收礦石，其回收率達(dá)86%以上，貧化率在12%左右。如此看來(lái)，20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)在技術(shù)上是可行的。

作業(yè)更加安全，作業(yè)環(huán)境得到進(jìn)一步改善，同一分層內(nèi)采用20m×15m結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的進(jìn)路常出現(xiàn)巖爆狀況，而且采用錨噴支護(hù)也只能維持短時(shí)間的安全，而采用20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)路則不需任何支護(hù)就能保證安全作業(yè)環(huán)境。這表明在20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)情況下，其支護(hù)費(fèi)用大為減少、抵抗地壓能力更增強(qiáng)，為井下安全作業(yè)創(chuàng)造良好的環(huán)境。

采用20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)，采用崩礦步距3.2爆破后，一次崩礦量增加到4000t左右，且大塊率大為降低，減少了二次破碎的炸藥用量；其回收率增加，回收的純礦石量也同比增加，而貧化率并未因此而增加，這樣出礦品位得到提高，為選礦提高回收率提供了有利的條件；由于采準(zhǔn)量的減少，采礦回收率的提高，原礦品位的提高及二次破碎炸藥量的減少，大大降低了采礦成本。

4 結(jié)語(yǔ)

自2006年大紅山鐵礦選定20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)底柱分段崩落法后，在近兩年的實(shí)際操作與應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，采準(zhǔn)工程量的減少，采礦成本的降低，緩解了地壓對(duì)井下安全作業(yè)的威脅，提高了礦山的開(kāi)采強(qiáng)度、勞動(dòng)生產(chǎn)率及生產(chǎn)管理水平，為企業(yè)創(chuàng)造的巨大的經(jīng)濟(jì)效益，這充分證明了20m×21m結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)底柱分段崩落法采礦在大紅山鐵礦的應(yīng)用是比較成功的。此結(jié)構(gòu)參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用在國(guó)內(nèi)屬首次的成功應(yīng)用，為推動(dòng)我國(guó)冶金礦山的技術(shù)進(jìn)步、提高經(jīng)濟(jì)效益做出了貢獻(xiàn)。

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