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程潮铁矿放矿模拟试验研究
2012-06-21
为了减少对矿产资源开采的浪费, 提高矿石回收率, 对武钢程潮铁矿进行矿石开采的放矿规律研究,进行采场结构参数的优化。根据物理相似模拟原理及正交试验原理, 对采场进行分段高度、进路间距、放矿步距的三因素正交相似模拟放矿试验, 探索三因素对矿石回收率的影响, 并结合采场实际情况, 给出适当提高当前放矿步距的有效建议
第 66 卷 第 6 期 有 色 金 属6 矿山部分6 6666 年 6 月 DDDDDD1 DDDDD DD DDDDD DDDDD DDDD1 DDDD1 DD1 DDD 程潮铁矿放矿模拟试验研究 6 6 6 6 李 彬 6 许梦国 6 程爱平 6 孙毅民 6 61 武汉科技大学6 武汉 6666666 61 长春黄金设计院6 长春 6666666 摘 要6 为了减少对矿产资源开采的浪费6 提高矿石回收率6 对武钢程潮铁矿进行矿石开采的放矿规律研究6 进行采场结构参数的优化。根据物理相似模拟原理及正交试验原理6 对采场进行分段高度、进路间距、放矿步距的 三因素正交相似模拟放矿试验6 探索三因素对矿石回收率的影响6 并结合采场实际情况6 给出适当提高当前放矿步 距的有效建议。 关摘摘6 相似模拟6 正交试验6 截止品位6 放矿步距 6 中摘分摘号6 666661 66 6 文献摘摘摘6 ! 文章摘号6 66666 66666 66666 6666666666 6 666666 666 6666r66666 6f 6r6 dr6w 66g 66 Ch66gch66 Ir66 M 666 6 6 6 6 LI B66 6 XU M66gg66 6 CHENG A6666g 6 6U N Y6666 6 61 W6h66 U66v6rs66y 6f 6c666c6 66d 6 6ch6666gy6 W6h66 6666666 Ch6666 61 Ch66gch66 G66d 66s6g6 I6s666 6666 Ch66gch66 6666666 Ch6666 Abs6r6c66 I6 6rd6r 66 r6d6c6 66ss6s 6f 6666r66 r6s66rc6s 66d 66cr66s6 r6c6v6ry r666 6f 6r66 6 h6 s6r6c66r66 66r666 66rs 6f s6666 6r6 666 666z6d by 6h6 r6s66rch 6f 6r6 dr6w 66g r666s f6r Ch66gch66 Ir66 M 666 66666g. By 6hys6c66 66666g 6 s666666666 66d 6r6 h6g6666 66s6 6r66c66666 6h6 6666c6s 6f 6h6 6 hr66 f6c66rs 66 6r6 r6c6v6ry 6r6 s66d66d6 66c66d66g s6b6 6 6v66 h66gh66 6h6 6cc6ss s66c6 66d 6r6 dr6w66g 66c6. Acc6rd66g 66 6h6 6r6c66c66 s66666666 6f s66666 s666 6dv6c6s w h6ch c66 666r6v6 6h6 6r6 dr6w66g 66c6 6s g6v66. K6y w6rds6 66666g s6666666666 6r6h6g6666 66s66 c666ff gr6d66 dr6w66g 66c6 不断下降。为了保证矿山生产的经济效益6 当放出 矿石品位下降到一定程度时6 便停止出矿6 此即截止 品位出矿。 引言 程潮铁矿经过多年的采矿生产6 对采场结构参 数进行了扩大与优化6 采矿效率和生产能力得到了 很大提高。但是随着采矿生产的不断深入6 生产潜 力需得到进一步挖掘。 无底柱分段崩落法放矿属于端部放矿6 其放出 体的流动规律符合椭球体放矿理论。由于受到尚待 崩落的端壁影响及放出体与端壁的摩擦阻碍作用6 此放出体是一个纵向不对称、横向对称6 并且轴线发 大结构参数情况下采场的放矿规律会发生一定 的变化6 而放矿步距的改变也受到一定的制约6 通过 实验室放矿对程潮铁矿采场放矿规律进行探索6 找 出合理的放矿参数6 进行放矿步距的优化6 提高矿石 的回收率。 [ 生偏移的椭球体缺6 放矿过程见图 6 66 6] 。 6 无底柱分段崩落法放矿原理 采用无底柱分段崩落法放矿时6 崩落矿石先放 出6 上覆围岩随着放矿过程的进行不断下降、崩落6 当围岩掺杂于矿石一起放出时6 矿石开始贫化。若 继续放矿6 覆盖岩石掺入量不断增多6 放出矿石品位 摘 D 放摘示意摘 DDDD D DDDDDD DDD of orD drDwDDD H 分段高度6 H 放矿步距6 H 进路高度 作者简介6 李 彬6 66666 6 6 男6 硕士研究生6 采矿工程专 业6 主要研究 方向为金属矿床开采工艺及其数值计算。 66 有 色 金 属6 矿山部分6 第 66 卷 6 实验室物理相似模拟放矿试验 D1 D 摘摘方法 从放矿角度考虑6 影响无底柱分段崩落法矿石 回收指标的参数因素包括分段高度、进路间距、放矿 步距、边孔角、进路尺寸、崩落矿岩块度、出矿铲取方 式、铲取深度以及炮孔排面倾角等6 但其中最主要的 三个因素还是分段高度、进路间距和放矿步距。本 次试验选取分段高度、进路间距和放矿步距三个因 素6 对放矿过程进行模拟试验6 以求获得可以指导实 际生产的最优结构参数。 摘 D 模型摘构 DDDD D ModDl DDruDDurD 由于正交试验能以较少的试验次数获得较多的信 息量6 试验点安排得均匀而具有代表性6 试验所得结果 可靠且能说明问题。因此6 我们所进行的结构参数分 析采用正交试验法6将影响矿石回收的分段高度、进路 间距、崩矿步距作为正交试验的三个代表因素。 综合考虑目前矿山的技术装备水平、管理水平 以及现有实验室条件6 同时考虑到本试验放矿步距 优化的试验目的6 拟定的因子水平为6 分段高度为两 个水平6 进路间距、放矿步距各为三个水平6 具体的 摘 D 摘摘用摘石摘粒 DDDD D DrD DDrDDDlDD uDDd DD DxDDrDDDDD 因素确定情况见表 6。 6 根据正交试验的因素水平6 选用 H 6 6 6 6 正交表 安排本次模拟放矿试验。共计安排了 6 个放矿方 案6 每个方案进行 6 个分段、6 个步距、6~ 6 个进路 同时出矿6 每次放矿采用截止品位放矿管理。 表 D 正交摘摘因素水平表 TDblD D DDDDorD of orDDoDoDDl DDDD 水平 分段高度/ 6 661 6 进路间距/ 6 放矿步距/ 6 6 6 6 66 66 66 61 6 6 6 6 摘 D 摘摘用摘岩摘粒 61 6 DDDD D WDll roDD DDrDDDlDD uDDd DD DxDDrDDDDD D1 D 摘摘模型 按实际采场参数 6 666 制作结构模型6 模型采 用插槽式结构6 模型主体为具有足够刚度的钢架6 隔 板为钢板。模型安排 6 个分段高度矿石和 6 个分段 高度废岩6 上下分段进路呈品字形交错布局6 各分段 安排 6~ 6 个进路出矿。试验模型见图 6 所示。 为保证模拟试验的物理相似性6 尽可能做到矿 岩物理、力学性质的相似6 从采场现场选取围岩和矿 石6 作为试验用材料。 D1 D 摘摘数据 程潮铁矿现行截止品位放矿6 放矿截止品位为 66%6 分段高度 H 为 661 6 66 进路间距 H 为 66 66 放矿步距 H 为 61 6 6。矿山实际采场和实验室试验 所用的矿石、围岩颗粒的基本物理参数见表 6 。 表 D 摘岩技摘摘摘指摘 TDblD D TDDDDoloDDDDl DDd DDoDoDDD DDdDDDDorD of orD DDd wDll roDD 根据相似理论的几何相似6 试验材料按现场块度 的颗粒几何尺寸 6 666 制样6 采场矿石平均块度为 实际采场颗粒 实验室颗粒 颗粒类别 地质品位/ % 容重/ 6 kN 66 6 6 容重/ 6 kN 66 6 6 6 66~ 666 666 岩石平均块度为 666~ 6 666 66。故试 矿石 围岩 66 6 61 666 61 666 61 666 61 666 验用矿石颗粒粒径研磨至 6~ 6 666 围岩颗粒粒径研 磨至 6~ 66 66。试验材料颗粒见图6、图6 所示。 第 6 期 李 彬等6 程潮铁矿放矿模拟试验研究 66 采场截止放矿时围岩重量混入率6 H H 实验室截止放矿时围岩颗粒重量混入率6 HH H H !H 6 H H H !H H !H H H H 6 66 HH = H6H H H 6 ! H H 式中6 H 品位H H 放矿截止品位。 采场截止放矿时围岩体积混入率6 H 采场围岩重量混入率H H H 矿石地质 式中H H H 实验室放矿围岩重量混入率H !H 实验室围岩颗粒容重。 H 实验室石颗粒容重H ! H 将表 6 数据代入式6 66 、式6 66 、式6 66 6 实验室放 ! H 矿试验截止放矿条件为围岩颗粒重量混入率取 [ 6] H H H 6 66 !H H H6H H H H 6H!H 6 61 66% 。根据正交试验整理数据6 各方案指标见 式中6 H H 采场围岩体积混入率H !H 采场矿石 表 6。 颗粒容重H !H 采场围岩颗粒容重。 表 D 正交摘摘指摘 TDblD D DDdDDDDorD uDDd DD orDDoDoDDl DDDD 编号 6 分段高度/ 6 661 6 进路间距/6 放矿步距/ 6 61 6 矿石回收率/ % 661 66 废石混入率/ % 6166 66 66 6 661 6 61 6 661 66 66166 6166 6 661 6 66 61 6 661 66 6 661 6 66 61 6 661 66 66166 6166 6 661 6 66 61 6 661 66 6 661 6 66 61 6 661 66 6166 6 661 6 66 61 6 661 66 66166 6166 6 661 6 66 61 6 661 66 6 661 6 66 61 6 661 66 6166 Ñ 661 66% 661 66% 6 661 66% 6 61 66% 661 6 661 66% 661 66% 661 66% 61 66% 66 661 66% 661 66% 661 66% 61 66% 61 6 Ò Ó H 最优参数 661 66 66166 以参数为 66 6 66 6 61 6 6 试验为例6 实验 室模拟放矿试验过程见图 6 至图 6。 摘 D 上分段放摘摘程中 DDDD D DurDDD DDD drDwDDD of uDDDDDDDoD orD 摘 D 初始装摘 以优化放矿步距对矿石回收率的提高也最有效。 DDDD D DDDDDDl DoDdDDDoD of orD 6 数据分析及参数优化 根据实验室模拟放矿试验6 采场各因素对回收 率的影响程度由极差值 H 确定6 可看出分段高度 6 H H 、进路间距H H H、放矿步距H H H 三因素对回收率 的影响程度为H H ﹥ H ﹥H 。同时6 三者极差值都 较大6 说明三个因素对矿石回收率都有比较显著的 影响。由于采场开拓、掘进已先期完成6 打孔深度受 凿岩设备的制约6 分段高度和进路间距较难更改6 所 摘 D 上分段放摘摘束 DDDD D EDdDDD of DDD drDwDDD of uDDDDDDDoD orD 66 有 色 金 属6 矿山部分6 第 66 卷 摘 8 下分段放摘摘程中 DDDD 8 DurDDD DDD drDwDDD of dowDDDDDDDoD orD 摘 D 下分段放摘摘束 DDDD D EDdDDD DDD drDwDDD of dowDDDDDDDoD orD 摘 DD 摘石回收率效摘曲摘 DDDD DD UDDlDDy DurvD of orD rDDovDry 图 66 反映三个主要因素对矿石回收率的影响 程度6 在正交试验的参数方案中最优结构参数为 61 6 6 66 6 6 6。 矿步距进行适当放大6 提高到 6 6 的放矿步距参 数。 6 参 考 文 献 [ [ [ [ 6] 解 世俊. 金 属矿 床地 下开采 [ M ] . 北 京6 冶金 工业 出版 社6 6 结语 66666 66666661 6] 蔡美 峰. 金 属矿 山采 矿设 计优 化 与地 压 控制 理 论与 实 践 通过本次实验室物理模拟放矿研究6 可得出以 [ M] . 北京6 科学出版社6 66661 下结论6 6] 杨运林6 盛建龙. 无底柱分段崩落法放矿方法研究[ J]. 采矿技 术6 66666 66 6 6661 66 根据物理模拟放矿试验6 通过数码相机定点 6] 张志贵6 刘兴国6 于国 立. 无 底柱分段 崩落法无 贫化放 矿 无 拍照6 可看出矿石放出体基本为椭球体6 符合椭球体 理论6 即放矿运动规律满足椭球体理论。 贫化放矿理论及其在矿山 的实践 [ M] . 沈 阳6 东北 大学出 版 社6 66666 66666661 66 根据试验数据6 分段高度、进路间距、放矿步 [ 6] 程爱平6 许梦国6 刘艳章6 等. 金山店铁矿低贫化放矿试验研 究 距三因素对矿石回收率影响显著6 并且对放矿步距 进行参数优化是提高矿山矿石回收率最有效的途 径6 能为矿山带来更大的经济效益。 [ J] . 金属矿山6 66666 66 6 666661 [ 6] 刘兴国. 放矿理论基础[ M] . 北京6 冶金工业出版社6 66661 [ [ 6] 宋洪勇6 明世祥6 张志军. 放矿 步距与端 部放矿放 出体的合 理 匹配关系研究[ J] . 采矿技术6 66666 66 6 66 66 661 6 6 根据本次试验6 我们得出程潮铁矿在当前放 矿截止品位为 66% 条件下6 最优结构参数为 661 6 6 6 6 6 66 即可以对当前实际采场 61 6 6 的放 6] 张国联6 邱 景平. 软弱 破岩 大参 数无 底柱 开采 的理 论 与实 践 [ M] . 北京6 科学出版社6 66666 666661 6
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