祁雨溝金礦崩落法采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究*

王慶祥 劉冬生 陸玉根

（1.河南金源黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

放礦工作是無底柱分段崩落法的核心工作，為了探尋適合祁雨溝金礦崩落法采礦最佳采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，為礦山優(yōu)化回采技術(shù)指標(biāo)提供支撐，據(jù)此開展實(shí)驗(yàn)室放礦相似模擬試驗(yàn)，探尋最優(yōu)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。本研究對(duì)提高回采指標(biāo)及礦山開采設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義［1-2］。

1 礦山概況

祁雨溝礦區(qū)采用無底柱分段崩落法，主要開采J4 號(hào)角礫巖體、標(biāo)高范圍在400～280 m 的金礦體，年生產(chǎn)能力為100 萬t，采用平硐、副井聯(lián)合開拓，主要開拓工程包括580 m 主運(yùn)輸平硐、副井、主井、采區(qū)斜坡道等。目前，祁雨溝金礦井下J4 礦體無底柱分段崩落法主要開采325 m 水平以上礦體，采場結(jié)構(gòu)參數(shù)為15 m×15 m（分段高度×進(jìn)路間距），進(jìn)路尺寸規(guī)格為2.8 m×3 m，炮孔排距1.3 m。

分段高度的選取需與分段放礦形式及鑿巖出礦設(shè)備相匹配，盡可能地取較大值，以充分發(fā)揮鑿巖設(shè)備工作性能，降低采切比，提高生產(chǎn)能力。根據(jù)前期對(duì)礦山井下開采實(shí)際情況的調(diào)研，目前J4 礦體井下無底柱分段崩落法分段高度為15 m 左右，本次放礦試驗(yàn)中參數(shù)組合將分段高度提高到20 m，進(jìn)路間距提高到18、20 m，以充分發(fā)揮大結(jié)構(gòu)參數(shù)放礦的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)放礦橢球體理論，隨著分段高度和進(jìn)路間距的提高，放礦步距和進(jìn)路尺寸應(yīng)同步提高，立體模擬試驗(yàn)在此分段高度及進(jìn)路間距下，匹配不同的進(jìn)路間距及放礦步距進(jìn)行放礦試驗(yàn)，從中尋求適合最佳采場結(jié)構(gòu)參數(shù)組合和出礦管理方式。

2 試驗(yàn)原理及方案

2.1 試驗(yàn)原理

放礦過程可以表述為耙礦—篩礦—稱重—記錄。祁雨溝金礦井下J4 礦體采用爆破出礦量進(jìn)行截止出礦，所以實(shí)驗(yàn)室也模擬該種進(jìn)路口爆破量來進(jìn)行相似出礦。在無底柱分段崩落法放礦時(shí)，一般通過現(xiàn)場進(jìn)路實(shí)際放出礦量與進(jìn)路口所承擔(dān)的礦量之比作為礦石回收率，再計(jì)算貧化率。每個(gè)進(jìn)路口承擔(dān)的礦量由進(jìn)路口上部近似菱形多面體體積計(jì)算得到［3］。

試驗(yàn)分別采用金礦石與鐵礦石進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，金礦石為祁雨溝金礦井下采場礦石，鐵礦石為梅山鐵礦井下采場礦石。采用金礦石做放礦試驗(yàn)時(shí)，由于金礦石無磁性，因此采用梅山磁鐵礦作為覆蓋巖，以便礦巖混合后的分離。采用梅山磁鐵礦做對(duì)比試驗(yàn)時(shí)，采用純凈白云巖作為覆蓋巖，兩者礦巖的塊度級(jí)配均按照祁雨溝金礦井下采場爆破礦巖塊度級(jí)配配比，以達(dá)到塊度相似。實(shí)驗(yàn)室放礦試驗(yàn)得到的回貧指標(biāo)不能簡單地與實(shí)際生產(chǎn)中的回貧指標(biāo)畫等號(hào)，但可用于對(duì)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)組合的評(píng)價(jià)。本次試驗(yàn)主要是比較不同參數(shù)組合下回貧指標(biāo)大小，以達(dá)到優(yōu)選采場參數(shù)的目的［4］。

2.2 試驗(yàn)方案

通過實(shí)驗(yàn)室立體放礦相似模擬試驗(yàn)尋求最佳采場結(jié)構(gòu)參數(shù)組合（分段高度、進(jìn)路間距、放礦步距及進(jìn)路尺寸等）［2］。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅壤捎?∶100，框架為木質(zhì)結(jié)構(gòu)。下部放礦口斷面尺寸為2.8 cm×3.0 cm，采用厚度約1 mm 鐵管制作。巷道采用菱形交錯(cuò)布置，共設(shè)置了5 個(gè)分段，每分段設(shè)置3～4 個(gè)出礦進(jìn)路，每個(gè)進(jìn)路共設(shè)置4 個(gè)步距，各個(gè)步距都可向外抽出。模型結(jié)構(gòu)布置如圖1 所示，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場模型見圖2。

試驗(yàn)共設(shè)置了15 組不同的立體試驗(yàn)參數(shù)，完成了15組多參數(shù)放礦對(duì)比試驗(yàn)。參數(shù)對(duì)比包括進(jìn)路口布置方式、出礦量、分段高度、進(jìn)路間距、放礦步距、進(jìn)路口尺寸、不同礦種，試驗(yàn)參數(shù)組合見表1。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 進(jìn)路口布置方式及不同出礦量對(duì)比

試驗(yàn)表明，進(jìn)路口上下交錯(cuò)布置的回收及貧化指標(biāo)優(yōu)于進(jìn)路口上下對(duì)齊的指標(biāo)。分別按照出礦量100%與115%進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明出礦量為爆破量的100%時(shí)，參數(shù)組合回收及貧化指標(biāo)優(yōu)于出礦量115%參數(shù)組合［5］。

3.2 不同分段高度及進(jìn)路間距對(duì)比

按照分段高度15、20 m，進(jìn)路間距分別為15、18、20 m 分別進(jìn)行了交叉試驗(yàn)，各參數(shù)組合試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，可見15 m×15 m 組合回貧差要高于15 m×18 m、20 m×20 m 參數(shù)組合。在鐵礦對(duì)比試驗(yàn)中，結(jié)論一致。

3.3 不同放礦步距及進(jìn)路口尺寸對(duì)比

進(jìn)路口尺寸分別按2.8 m×3 m 與3.8 m×4 m 進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，放礦步距按照3.64 m和4.4 m對(duì)比試驗(yàn)，各參數(shù)組合試驗(yàn)結(jié)果見表3。

試驗(yàn)結(jié)果表明，單獨(dú)調(diào)大放礦步距或者是進(jìn)路口尺寸不能提高回收及貧化指標(biāo)，但是同時(shí)調(diào)大放礦步距和進(jìn)路口尺寸時(shí)，所得到的回收及貧化指標(biāo)要高于目前所使用的參數(shù)組合。

3.4 工藝參數(shù)選擇

建議礦山在355 m 水平及以下采用上下分段進(jìn)路口交錯(cuò)布置的采準(zhǔn)方式，同時(shí)可適當(dāng)提高進(jìn)路口尺寸及崩礦步距，進(jìn)路口尺寸可提高至3.8 m×4.0 m，崩礦步距調(diào)至1.5～1.6 m（按1 次崩礦2 排，松散系數(shù)1.4 計(jì)算），同時(shí)嚴(yán)格控制放礦管理，不能超量出礦。

4 結(jié)語

（1）單純?cè)龃蟪龅V量并不能直接提高回貧指標(biāo)；提高分段高度及進(jìn)路間距可提高生產(chǎn)能力，充分發(fā)揮大結(jié)構(gòu)參數(shù)放礦的優(yōu)點(diǎn)，但并不一定能直接提高回貧指標(biāo)；調(diào)大放礦步距或者是進(jìn)路口尺寸均不能提高回收及貧化指標(biāo)，但是同時(shí)調(diào)大放礦步距和進(jìn)路口尺寸時(shí)，所得到的回收及貧化指標(biāo)要高于目前所使用的參數(shù)組合。

（2）建議礦山在355 m 水平及以下采用上下分段進(jìn)路口交錯(cuò)布置的采準(zhǔn)方式，同時(shí)可適當(dāng)提高進(jìn)路口尺寸及崩礦步距，進(jìn)路口尺寸可提高至3.8 m×4.0 m，崩礦步距調(diào)至1.5～1.6 m，同時(shí)嚴(yán)格控制放礦管理，不能超量出礦。