大结构参数条件下无底柱分段崩落法多分段放矿效果

(辽宁科技大学 辽宁 鞍山 114051)

无底柱分段崩落法具有低成本、高效率、易管理以及出矿安全等优点，在我国铁矿资源地下开采中发挥着重要作用，目前采用该方法的铁矿石开采量约占国内地下总开采量的80%[1]。无底柱分段崩落法放矿结构带来了明显优势的同时也造成了另一个技术问题，由于覆盖岩石下放矿，矿石与废石直接接触，损失贫化问题比较严重[2]。调整结构参数是目前降低损失贫化的关键方法之一，为此，国内外专家学者做了大量的研究工作，力求通过优化结构参数提高放矿效果，提高企业效益，具有重要的科学价值。但目前针对大结构参数下尤其是多分段无底柱分段崩落法放矿效果研究较少，实践表明，大间距、高分段是无底柱分段崩落法的发展方向，增加结构参数能够减少采准工作量和生产成本，提高生产能力，其优势明显。本文采用多分段多进路放矿模型，研究大结构参数下无底柱分段崩落法放矿的贫化率、回采率的变化规律，对设计采场结构参数、放矿管理有一定的指导意义。

一、实验过程

实验模型由有机玻璃板制作，按几何比 1：50 模拟大结构采场参数，进路间距×分段高度×放矿步距(20m×20m×3m)，进路高×宽(4m×5m)，边孔角55°。矿石、废石分别采用磁铁矿和石英岩模拟，按松散系数1.89进行装填，装填效果如图1所示。每个进路口左右交替均匀出矿，每6铲称重一次，记录出矿量、废石量。从上到下逐个分段出矿。采用截止品位放矿方式终止放矿，即当单次出矿中废石量达到70%时停止出矿。

图1 模型填装图

二、放矿指标的变化规律

根据实验结果，各分段出矿过程中贫化率随出矿量的变化走势如图2所示。

图2 贫化率走势图

由图2可知，放矿过程前期没有废石的侵入，当放矿量达到0.7kg左右时，正面废石开始侵入，贫化率开始变化，各分段贫化率变化情况不同。第一分段放矿初期以正面废石侵入为主，贫化率小幅度增长，当放矿量达到12kg时，顶部废石入侵，在正面和顶部废石侵入同时作用情况下，贫化率增长很快，由于仅回收本分段矿石，顶部废石侵入量增加，缩短了到达放矿截止品位时间，总放矿量减少；第二分段实际有四个放矿口同时出矿，受侧壁边界条件以及上一分段残留矿石影响，废石侵入缓慢，在达到同一贫化率情况下，第二分段出矿量最多；二、三分段贫化率变化趋势大致相同，前期没有贫化，放出的是纯矿石，中期随着正面废石侵入量增加，贫化率及其增长速率变大，后期总出矿量越来越大，顶部矿石持续被放出，贫化率虽仍在增加但其增长速率缓慢下降。

根据实验结果，各分段出矿过程中回采率随出矿量的变化走势如图3所示。

图3 回采率走势图

由图3所示，各分段回采率放矿量达到15kg以前变化情况相差不大，而后第二分段随着放矿量增加而大幅度增加，第三分段次之，各分段增长速率随放矿量增长而降低。回采率变化特征原因是放矿过程中正面和顶部废石侵入量随着放矿量增加而增加，前期废石侵入较少，矿石放出量很多，回采率增长速率很高，随着废石侵入越来越多，单次放出矿石量占比越来越少，其增长速率降低。

从图2和图3上可知，放矿截止时，贫化率最高为第三分段，第二分段次之，第一分段最低；而回收率最高为第二分段，第三分段次之，整体放矿效果第二分段最优。这说明第一分段残留矿石影响了第二分段矿石的回采效果，而第二分段截止时赋存矿石影响着第三分段。二、三分段放矿指标差异性很大，究其原因是上一分段截止时矿石残留体差异性较大，各分段放矿截止时本分段残留矿石会在下一分段放矿过程中回收，残留矿量以及形态影响下一分段的放矿效果，二、三分段由于上一分段残留矿石形态以及矿量不同，造成顶部矿石回收情况以及废石侵入情况相差较大，导致放矿效果不同而放矿指标变化趋势大致相同。在实际生产中，应严格将各分段放矿效果控制在一定范围内稳定出矿，这需要对采场参数进行更加精确的设计。

三、结论

大结构参数下放矿各分段放矿效果不同，放矿指标变化趋势大致相同，各分段放矿过程中贫化率、回采率随放矿量增加而增大，其增长趋势随之下降，上一分段的回采情况影响下一分段的放矿效果。本研究未能考虑结构参数变化对放矿效果的影响，因此需要进一步探讨。