无底柱分段崩落法的矿石贫化原因分析与控制措施

魏弼臣 臧春龙 张孝龙

摘要：无底柱分段崩落法受其自身采矿方法的缺陷，矿石与围岩的频繁接触是导致矿石贫化的直接原因。采用无底柱分段崩落法回采矿石过程中，如何减少矿石与围岩的接触次数，合理运用低贫化放矿技术，稳定矿石质量和提高矿石回采率，达到推动技术经济指标进步的目的，一直是采矿技术人员研究和努力的方向。本文结合敦德铁矿相关低贫化技术的实践运用经脸，仅供大家参考。

关键词：无底柱分段;崩落法;矿石贫化;配矿技术;低贫化放矿

1 矿石贫化的影响因素分析

目前国内外地下金属矿山放矿技术日渐成熟，低贫化放矿技术因其自身的独特优势被广泛使用，是无底柱分段崩落法控制矿石贫化的重点，而矿石与岩石的频繁接触是矿石贫化直接原因。如果放矿技术水平高，矿石铲装过程中围岩混入少，矿石贫化率低，反之，矿石贫化率高。而低贫化放矿技术受多方面因素的影响，结合敦德矿山关于矿石贫化的现场管理经验，可以从以下几个方面来阐述。

1.1 采矿方法的影响

无底柱分段崩落法主要缺点之一就是矿石损失贫化大。由于采用扇形中深孔放矿，放矿时矿岩接触面积大，主要表现为岩石混入覆盖层，爆破后围岩块度较矿石小，能迅速混入矿石覆盖层中，甚至到矿石中，造成矿石的贫化。另外，由于无底柱分段崩落法的局限性，围岩的混入会造成脊部损失和端部损失。

1.2 巷道施工和中深孔施工的影响

巷道的工程质量和中深孔施工是矿石贫化的又一重要影响因素。具体影响因素主要分为以下几点。

（1）巷道尺寸不够或不规则时会造成放矿口过小，影响矿石的流动性，岩石块度小，流动速度大于矿石的流动速度，能迅速混入矿石中，使矿石快速贫化。

（2）无底柱分段崩落法巷道要求菱形布置，施工过程中巷道可能会偏菱形布置。

（3）由于围岩流动性好，此时围岩混入过快，造成矿石贫化，对矿石的回收极为不利。

（4）中深孔的排距过大、侧倾角偏差过大导致孔底距超标、中深孔不在一个排面上等因素的影响使采矿过程中很容易产生大块或推排现象。

1.3 爆破效果的影响

在矿石回收过程中，爆破占据非常重要的位置，爆破效果的好坏直接影响矿石回收。爆破效果又受其他一些因素的影响，如中深孔的装药密度，炸药性能，地质构造和一些人为因素等。在正常的生产过程中，受炸药生产工艺的局限性，炸药性能是比较难以掌控的因素。

1.4 铲装过程的影响

在低贫化放矿过程中，铲装技术能有效控制覆盖层的运动方式。铲装造成矿石贫化分为两类。一类是在单一爆堆的单帮出矿、单点出矿，会造成围岩从边帮或放矿漏斗的一点提前混入，造成放矿漏斗不均匀落矿，甚至会出现围岩堵住放矿漏斗口，导致该进路矿石贫化;另外，在一个矿块的平行几个进路中，独立一个穿回采超前，会造成覆盖层围岩从该穿混入，破坏覆盖层的整体移动，导致矿石贫化，这也是截止品位放矿技术与低贫化放矿技术的最大区别。

1.5 覆盖层的影响

为了形成崩落法正常回采条件和防止围岩大量崩落造成安全事故，在崩落矿石层上面必须覆以岩石层，即覆盖层。覆盖层不仅满足了挤压爆破的条件和安全的需要，还能在回采过程中形成矿岩缓冲区，减少围岩混入，降低矿石的贫化。

敦德铁矿采用矿石垫层的方法形成覆盖层，受无底柱分段崩落法的局限性，回采矿石过程中，矿石和岩石接触面积大，覆盖层很好地解决了围岩混入的难题。在回采过程中一般只回收首采分层（2～3个分层）50%的矿石，余者暂留采空区作为覆盖层，这样就通过一部分矿石把矿石和岩石分隔开，适当减少了围岩混入，条件好的地方甚至可以达到完全隔离，在接下来的回采过程中，就可以实现低贫化甚至无贫化放矿的目的。

2 降低矿石贫化率的措施

针对采矿过程中矿石贫化的问题，敦德铁矿也采取了大量相关措施，实际过程中也取得了一定的效果，矿石贫化率基本能控制在12%左右，对提高回采率和节约成本起到了很好地作用。

2.1 优化采矿设计参数

受采矿方法缺陷的制约，如何减少矿岩接触次数是优化设计参数的判断依据。目前敦德铁矿进路间距为18m，中深孔邊孔角为58°，孔径为78mm，排间距一般为2m，部分区域2.2m，放射中心为1.5m。敦德铁矿紧跟技术发展的潮流，在采矿设计参数优化主要采取的大间距、大排距的方法。通过采取大间距、大排距的方法来减少矿岩接触次数，从而能相对减少矿石贫化，提高回采率。目前敦德铁矿中深孔排间距从1.8m、2m逐渐过渡到现在的2.2m，这些都体现了大间距、大排距的设计理念，其目的一方面能提高生产效率，扩大产能，同时也能有效减少矿岩接触次数，提高回采率。

2.2 爆破方式的优化

爆破技术是评价一个矿山水平的重要依据，高水平爆破技术能为采矿创造良好条件。目前敦德铁矿针对不同的爆破外部条件，分别采用了孔底起爆技术、孔口起爆技术、全程导爆索起爆技术、分段微差起爆技术，推排处理和悬顶扩孔处理等爆破技术，很好地解决了采场中实际难题，大大降低了矿石贫化率，推动了采矿技术经济指标进步。

（1）孔底起爆技术是敦德铁矿一种常见的起爆方式，这种起爆技术能满足中深孔正常爆破条件，有效减少悬顶，使采矿生产正常有序进行。

（2）孔口起爆技术作为一种辅助起爆方式，主要用于解决铲装过程中粉矿大，围岩提前混入的现象，是重点解决矿石提前贫化难题的重要手段之一。该种方法利用炸药传爆时间上的微差，中深孔孔口区域矿石最先破碎并开始下落流动，能有效隔绝顶部覆盖层的围岩提前混入矿石中，杜绝矿石的提前贫化。该类方法缺点是容易产生悬顶，影响采场的正常退采次序，实际生产中可以与孔底起爆技术结合使用，防止悬顶的产生。

（3）全程导爆索起爆技术目前主要用于防止推排的产生。推排产生后，为围岩混入提供了直接通道，导致掌子面矿堆迅速贫化，还堵住了矿石的正常流动，导致矿石无法回收，俗称“包饺子”现象。由于敦德铁矿爆破主要使用的炸药是散装重铵油炸药，不能根据矿岩性质准确确定装药密度是造成中深孔爆破推排的主要原因之一，在装药过程中全孔加导爆索，能有效提高炸药性能，减少推排的产生，同时还能减少大块的产生，防止放矿口大块“卡漏”现象的发生。

2.3 铲装技术

敦德铁矿推行的采场配矿技术在生产过程中取得了良好效果，配矿技术很好地利用了循环铲装的概念，充分体现了采矿过程中的平行退采原则，使放矿椭球体中的矿石左右往复下落，保证了覆盖层整体向下移动，减少了矿岩接触次数，从而达到降低矿石贫化率的作用。低贫化放矿技术主要通过矿石运动和覆盖层的控制来降低贫化率，而配矿技术恰好解决了上述难题。采矿过程中的循环配矿，能保证进路之间在水平空间上平行退采，使覆盖层中的围岩沿着与矿柱的切线方向向后滑落，减少围岩混入矿石的运动之中;同时在垂直空间上，相邻几条进路的循环铲装，使矿石的下落呈现左右往复运动，能有效控贫化率。

2.4 覆盖层的管理

覆盖层管理是控制矿石贫化的重要手段，敦德铁矿采用的矿石垫层的覆盖层管理与回采出矿管理存在重要矛盾，随着采矿成本的增加，企业为获取更大的直接效益，矿石垫层可能会被逐渐破坏。为降低矿石贫化率，稳定质量，在生产管理中须加强覆盖层的管理，从以下两个方面着手：

（1）覆盖层中的矿石垫层占有一部分矿石资源，如果在回采过程中无限制回收矿石，矿石垫层将被破坏，从而影响后续阶段的采矿生产。因此，回采过程中，应严格控制出矿总量，中深孔爆破后，当出矿量达到一定要求后，要求操作人员能自主封停，杜绝“超挖现象”，即杜绝回收矿石垫层中的矿石，才能保留覆盖层矿石的厚度。

（2）覆盖层的管理还需要电铲操作工人在出矿过程中做到循环铲装，才能保证覆盖层整体下移。同一矿块中，如有一条进路超前其他进路回采，或一条进路出现单点出矿、单帮出矿，势必会造成覆盖层出现小漏洞、缺口，破坏覆盖层的整体下移，圍岩就能从这些缺口、漏洞中混入，导致矿石贫化。

3 结语

矿石质量对选矿厂的生产尤为重要，自生产以来敦德铁矿采矿厂对低贫化放矿技术的探索，敦德铁矿对该技术的实践和运用已经积累了一定的经验，该技术在实际生产中不仅能减少矿石贫化，稳定矿石质量，为选矿厂提供优质产品，控制矿石贫化，为企业创造良好经济效益。放矿技术的实践运用需要更加系统地技术标准和规范，在实际生产过程中，只有形成成熟的管理模式和配套技术标准，才能真正实现低贫化放矿的良好目标，取得可观的经济效益。

参考文献

[1]刘永胜.无底柱分段崩落法配矿管理初探[J].采矿技术，2011.

[2]胡杏保.低贫化放矿现状及应用前景[J].金属矿山，2002，1.