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穿脉无底柱分段崩落法底板岩石开掘边界的研究
2011-07-26
采用穿脉布置的无底柱分段崩落法, 当矿体底板倾角不足时, 为回收两条进路中间分段残 留的矿石量通常采取开掘底板岩石的方法。本文以张家洼铁矿矿体条件为背景, 采用模型试验方法, 分 析了不同开岩高度下的矿石回收率、岩石混入率、采出矿石品位、精矿产率的变化规律, 探讨了矿石售 价、采选成本变化时, 开岩高度的变化特征, 得出了当前条件下张家洼铁矿的临界开岩高度和开岩界限 值。
  第 15 卷 第 12 期 2006 年 12 月 中 国 矿 业 CHINA MINING MAGAZINE Vol. 15 , No. 12 December 2006   3 穿 脉 无 底 柱 分 段 崩 落 法 底 板 岩 石 开 掘 边 界 的 研 究 张 国 联邱 景 平刘 兴 国 东 北 大 学 资 源 与 土 木 工 程 学 院 分 沈 阳 110004) (   摘 要 : 采 用 穿 脉 布 置 的 无 底 柱 分 段 崩 落 法 , 当 矿 体 底 板 倾 角 不 足 时 , 为 回 收 两 条 进 路 中 间 分 段 残 留 的 矿 石 量 通 常 采 取 开 掘 底 板 岩 石 的 方 法 。 本 文 以 张 家 洼 铁 矿 矿 体 条 件 为 背 景 , 采 用 模 型 试 验 方 法 , 分 析 了 不 同 开 岩 高 度 下 的 矿 石 回 收 率 、 岩 石 混 入 率 、 采 出 矿 石 品 位 、 精 矿 产 率 的 变 化 规 律 , 探 讨 了 矿 石 售 价 、 采 选 成 本 变 化 时 , 开 岩 高 度 的 变 化 特 征 , 得 出 了 当 前 条 件 下 张 家 洼 铁 矿 的 临 界 开 岩 高 度 和 开 岩 界 限 值 。     关 键 词 : 无 底 柱 分 段 崩 落 法 开 岩 高 度 开 岩 界 限 + 中 图 分 类 号 : TD853136 2 文 献 标 识 码 : B 文 章 编 号 : 1004 - 4051 (2006) 12 - 0048 - 04 THE RESEARCH ON FLOOR ROCK DIGGING BOUNDARY OF DRILL THROUGH VEIN NON- PILLAR SUBLEVEL CAVING Zhang Guolian Qiu Jingping Liu Xingguo ( School of Resource & Civil Engineering , Northeastern University 分 Shenyang 110004)   Abstract : When the floor slope angle of ore body is deficient , it often adopt the method of digging floor rock in order to reclaim rudimental ore between two drifts with adopting drilling through vein non - pillar sublevel caving. On the background of ore body condition of Zhangjiawa Iron Mine , the paper has analyzed the changing law of rate of ore recovery , rate of rock drop - in , mined ore grade and productivity of extrac2 tive ore in the vary height of digging rock , has discussed the changing characters of digging rock height when ore price and mining cost changing , has educed critical height of digging rock and the bourn value of digging rock of Zhangjiawa Iron Mine in the currently condition.   Key words : Non2pillar Sublevel caving The height of digging rock The bourn of digging rock 1 底 板 矿 石 残 留 量 采 用 穿 脉 布 置 的 无 底 柱 分 段 崩 落 法 , 当 矿 体 底 板 倾 角 不 足 时 , 两 条 进 路 中 间 分 段 残 留 的 矿 石 量 Vk 与 矿 体 底 板 倾 角 α 、 分 段 高 度 H 的 关 系 如 图 1 所 示 。 它 随 着 底 板 倾 角 的 变 缓 、 分 段 高 度 的 增 大 而 增 大 。 为 更 多 的 回 收 这 部 分 矿 石 , 通 常 采 取 开 掘 底 板 岩 石 的 方 法 。 2 开 掘 底 板 岩 石 的 放 矿 模 拟 试 验 以 鲁 中 冶 金 矿 业 集 团 公 司 张 家 洼 铁 矿 为 背 景 , 图 1 底 板 矿 石 残 留 量 (Vk) 同 底 板 倾 角 的 关 系 穿 脉 布 置 时 , 结 构 参 数 可 取 为 分 段 高 度 资 进 路 间 距 资 放 矿 步 距 = 1215 资 12 资 4m , 进 路 尺 寸 为 4 资 3m , 边 孔 角 为 55板 , 立 面 扇 形 跑 孔 崩 矿 。 当 崩 矿 至 下 盘 部 分 时 , 需 要 开 掘 岩 石 , 不 同 的 开 掘 岩 石 高 度 , 放 矿 的 效 果 以 及 盈 利 指 标 是 不 同 的 。 为 此 , 模 拟 了 8 种 开 岩 高 度 进 行 放 矿 试 验 , 如 图 2 所 示 。 不 同 开 岩 高 度 下 的 试 验 结 果 见 表 1。 随 着 开 岩 高 度 的 增 大 , 岩 石 混 入 率 增 大 , 矿 石 回 收 率 、 采 出 矿 石 品 位 、 精 矿 产 率 降 低 。 3 基 金 项 目 : 国 家 “ 十 五 ” 科 技 攻 关 课 题 《 大 间 距 集 中 化 无 底 柱 采 矿 新 工 艺 研 究 》 (2001BA609A210) 收 稿 日 期 : 2006 - 05 - 01 作 者 简 介 : 张 国 联 (1966 - ) 男 辽 宁 辽 阳 人 副 教 授 主 要 从 事 地 下 资 源 与 空 间 开 发 方 向 的 研 究 第 12 期 张 国 联 等 : 穿 脉 无 底 柱 分 段 崩 落 法 底 板 岩 石 开 掘 边 界 的 研 究 49 3 最 佳 底 板 开 掘 高 度 和 开 岩 界 限 的 计 算 根 据 精 矿 粉 价 格 的 预 测 以 及 矿 石 采 矿 可 变 成 本 的 范 围 , 利 用 试 验 得 出 的 矿 石 回 收 率 和 岩 石 混 入 率 , 计 算 现 场 每 个 崩 矿 步 距 , 在 不 同 开 岩 高 度 下 的 盈 利 额 , 见 表 2。 盈 利 额 随 开 岩 高 度 变 化 见 图 3。 由 图 3 看 出 , 在 一 定 矿 石 价 格 、 成 本 水 平 的 基 础 上 , 存 在 盈 利 额 为 零 的 开 岩 高 度 , 该 开 岩 高 度 可 以 作 为 临 界 开 岩 高 度 , 大 于 该 高 度 时 , 矿 山 盈 利 , 否 则 亏 损 。 本 实 验 得 出 的 张 家 洼 铁 矿 临 界 开 岩 高 度 , 见 表 3。 图 2开 岩 高 度 (单 位 : m) 方 案 图 表 1 不 同 开 岩 高 度 下 的 试 验 结 果 岩 石 体 (m3) 放 出 岩 石 体 积 (m3) 积 开 岩 总 矿 岩 放 出 总 放 出 矿 岩 总 的 岩 石 矿 石 平 均 精 矿 高 度 (m) 体 积 (m3) 体 积 (m3) 总 重 量 (t) 混 入 率 ( %) 回 收 率 ( %) 品 位 ( %) 产 率 ( %) 矿 石 体 (m3) 放 出 矿 石 积 体 积 , m3 3 5 7 9 662134 662134 662134 662134 662134 662134 662134 662134 662134 0100 23183 515120 70180 539103 519183 524112 561189 504156 502169 544137 555179 564183 2023178 1902143 1834162 1903176 1666170 1572184 1647115 1653135 1659187 3137 11149 29190 48157 67189 136134 220166 293172 372113 77179 71190 65153 68178 64130 53118 49146 49159 48135 40192 38160 34140 31121 28166 22196 19129 17138 15199 54175 50119 41197 35171 30170 19153 12134 8159 6 62134 37180 6 24154 449103 152146 371166 224167 337122 243131 261125 327157 175113 409119 135118 445128 110151 472131 92152 95121 5 67113 172102 4 90132 256102 06132 333102 29132 389102 73132 439151 22183 471100 91134 1 1 1 1 1 1 4 3 5 7 9 3 2 2 5186 1 表 2 不 同 开 岩 高 度 下 的 盈 利 额 计 算 开 岩 高 度 , 售 价 , 成 本 , 3 5 7 9 11 13 15 17 19 元 元 盈 利 计 算 项 目 精 矿 总 售 价 , 元 88644914 76390110 61595518 54387616 40930810 24579918 16255418 11363819 15178313 14268211 13759612 14278211 12500218 11796313 12353610 12400115 73466611 62121819 47835916 40109415 28430512 12783615 3901818 - 1036216 88644914 76390110 61595518 54387616 40930810 24579918 16255418 11363819 12952117 12175514 11741514 12184018 10666910 10066210 10541714 10581416 7784110 12449013 - 4664913 7784110 7 5 4 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 8 00 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 6 10623117 - 2839017 75692716 64214516 49854014 42203519 30263910 14513718 5713714 782413 5 0 中 国 矿 业 第 15 卷 续 表 开 岩 高 度 , 售 价 , 成 本 , 3 5 7 9 11 13 15 17 19 元 元 盈 利 计 算 项 目 精 矿 总 售 价 , 元 77564312 66841314 53896113 47589211 35814415 21507419 14223515 9943410 15178313 14268211 13759612 14278211 12500218 11796313 12353610 12400115 6811018 7 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 5 4 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 12449013 - 5637914 6811018 62385919 52573113 40136511 33310919 23314117 9711115 1869915 - 2456714 7 6 5 4 3 2 00 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 77564312 66841314 53896113 47589211 35814415 21507419 14223515 9943410 12952117 12175514 11741514 12184018 10666910 10066210 10541714 10581416 6 7 6 7 6 7 6 7 6 7 6 10623117 - 3812018 5838017 64612115 54665810 42154519 35405113 25147515 11441218 3681811 - 638015 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 66483710 57292518 46196619 40790715 30698110 18434919 12191611 8522912 15178313 14268211 13759612 14278211 12500218 11796313 12353610 12400115 12449013 - 6610915 5838017 51305318 43024317 32437017 26512513 18197812 6638616 - 161919 - 3877213 00 00 00 00 50 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 66483710 57292518 46196619 40790715 30698110 18434919 12191611 8522912 12952117 12175514 11741514 12184018 10666910 10066210 10541714 10581416 10623117 - 4785110 4865016 53531513 45117014 34455114 28606617 20031210 8368718 1649817 - 2058514 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 55403018 47743811 38497214 33992219 25581715 15362419 10159618 7102413 15178313 14268211 13759612 14278211 12500218 11796313 12353610 12400115 40224716 33475611 24737612 19714018 13081417 3566116 - 2193912 - 5297712 55403018 47743811 38497214 33992219 25581715 15362419 10159618 7102413 12952117 12175514 11741514 12184018 10666910 10066210 10541714 10581416 12449013 - 7583917 4865016 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 10623117 - 5758111 3892015 42450911 35568218 26755710 21808211 14914815 5296219 44322417 38195015 30797719 27193813 20465410 12289919 8127714 15178313 14268211 13759612 14278211 12500218 11796313 12353610 12400115 29144114 23926814 17038117 12915612 7965112 493616 - 4225816 - 6718210 44322417 38195015 30797719 27193813 20465410 12289919 8127714 5681915 12952117 12175514 11741514 12184018 10666910 10066210 10541714 10581416 31370310 26019511 19056215 15009716 9798510 2223719 - 2414010 - 4899511 33241815 28646219 23098314 20395317 15349015 9217419 6095811 4261416 15178313 14268211 13759612 14278211 12500218 11796313 12353610 12400115 18063513 14378018 9338712 6117116 2848717 - 2578814 - 6257719 - 8138619 33241815 28646219 23098314 20395317 15349015 9217419 6095811 4261416 12952117 12175514 11741514 12184018 10666910 10066210 10541714 10581416 20289618 16470715 11356810 8211310 4682115 - 848711 - 4445913 - 6320010 27701514 23871911 19248612 16996115 12790817 7681215 5079814 3551212 15178313 14268211 13759612 14278211 12500218 11796313 12353610 12400115 12523212 9603710 5489010 2717913 290610 - 4115019 - 7273716 - 8848913 27701514 23871911 19248612 16996115 12790817 7681215 5079814 3551212 12952117 12175514 11741514 12184018 10666910 10066210 10541714 10581416 14749317 11696317 7507018 4812017 2123917 - 2384916 - 5461910 - 7030214 - 382016 - 3479013 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 5681915 12449013 - 8556918 3892015 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 10623117 - 6731112 2919014 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 12449013 - 9529919 2919014 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 10623117 - 7704113 2432513 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 12449013 - 100165 2432513 精 矿 总 售 价 , 元 采 选 总 成 本 , 元 盈 利 , 元 10623117 - 8190614 第 12 期 张 国 联 等 : 穿 脉 无 底 柱 分 段 崩 落 法 底 板 岩 石 开 掘 边 界 的 研 究 表 4 开 岩 界 限 51 开 岩 界 限 30 35 40 45 50 55 60 65 70 , 开 岩 高 度 , m 1 5 26 21 18 15 13 11 23 19 15 13 11 9 8 7 6 5 5 1 3 9 中 间 分 段 残 留 的 矿 石 量 , 通 常 采 取 开 掘 底 板 岩 石 的 方 法 , 随 着 开 岩 高 度 的 增 大 , 岩 石 混 入 率 增 大 , 矿 石 回 收 率 、 采 出 矿 石 品 位 、 精 矿 产 率 降 低 , 盈 利 额 降 低 。 图 3 成 本 为 75 元 时 开 岩 高 度 与 盈 利 额 的 关 系 表 3 不 同 价 格 和 成 本 下 的 最 佳 开 岩 高 度 开 岩 高 度 成本 (2) 在 一 定 矿 石 价 格 、 成 本 水 平 的 基 础 上 , 存 在 盈 利 额 为 零 的 开 岩 高 度 , 该 开 岩 高 度 可 以 作 为 临 界 开 岩 高 度 , 大 于 该 高 度 时 , 矿 山 盈 利 , 否 则 亏 损 。 , 元 64 75 推 荐 值 , 价 格 , 元 8 00 00 00 00 00 00 50 17143 16170 15189 14187 13196 12169 11189 16143 15186 14191 14124 13121 12105 11106 17 16 15 14 13 12 11 7 6 5 4 3 2 ( 3) 随 着 矿 石 价 格 的 增 高 、 采 选 成 本 的 降 低 , 临 界 开 岩 高 度 增 大 , 在 现 有 成 本 水 平 下 , 矿 石 价 格 每 增 加 100 元 , 临 界 开 岩 高 度 可 增 大 1m。 (4) 根 据 模 拟 试 验 结 果 、 张 家 洼 铁 矿 的 精 矿 售 价 、 采 选 成 本 , 得 出 了 张 家 洼 铁 矿 分 段 高 度 为 0m、 1215m 时 的 临 界 开 岩 高 度 分 别 为 13m、 15m 5) 根 据 分 段 高 度 为 10m 和 13m 的 开 岩 高 度 , 1 ( 由 表 3 看 出 , 分 段 高 度 1215m 时 , 价 格 每 涨 00 元 , 开 岩 高 度 可 提 高 1m , 根 据 目 前 的 实 际 情 计 算 了 张 家 洼 铁 矿 不 同 矿 石 倾 角 下 的 开 岩 界 限 , 为 1 矿 山 采 准 设 计 提 供 依 据 。 况 , 开 岩 高 度 可 确 定 为 15m。 参 考 文 献 同 样 道 理 , 经 计 算 , 当 分 段 高 度 为 10m 时 , 开 岩 高 度 为 13m。 〔 1〕 张 国 联 , 邱 景 平 , 宋 守 志 . 小 官 庄 铁 矿 生 产 矿 块 结 构 参 数 的 试 验 分 析 [J ]. 东 北 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) , 2003 , 24 根 据 开 岩 高 度 、 下 盘 倾 角 , 可 计 算 出 下 盘 岩 石 的 开 岩 界 限 (下 盘 最 后 一 排 炮 孔 与 矿 体 边 界 的 水 平 距 离 ) , 如 表 4 所 示 。 ( 11) : 1092 - 1095. 〔 〔 2〕 刘 兴 国 , 张 志 贵 . 无 底 柱 分 段 崩 落 法 不 贫 化 放 矿 理 论 基 础 [J ]. 金 属 矿 山 , 1995 (11) . 3〕 单 守 智 , 任 凤 玉 . 矿 岩 软 硬 缓 倾 斜 中 厚 矿 体 采 矿 方 法 [J ]. 东 北 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) , 1995 (1) . 4 结 论 1) 当 矿 体 底 板 倾 角 不 足 时 , 为 回 收 两 条 进 路 ( 第 16 届 矿 山 规 划 & 设 备 选 型 国 际 研 讨 会 第 16 届 矿 山 规 划 & 设 备 选 型 国 际 研 讨 会 将 于 2007 年 12 月 11 - 13 日 在 泰 国 曼 谷 举 办 。 该 会 是 国 际 性 的 矿 业 大 会 , 一 年 一 届 , 在 世 界 矿 山 领 域 颇 有 影 响 力 , 是 一 次 了 解 世 界 先 进 采 矿 技 术 的 好 机 会 。 此 次 会 议 致 力 于 促 进 采 矿 作 业 的 知 识 交 流 和 开 采 资 源 的 增 进 (计 划 、 设 计 、 管 理 、 科 技 、 环 境 保 护 和 法 规 等 等 ) 。 历 届 会 议 在 加 拿 大 、 波 兰 、 澳 大 利 亚 、 美 国 、 印 度 、 捷 克 、 土 耳 其 、 意 大 利 等 国 家 举 办 。 会 议 期 间 , 来 自 世 界 各 国 的 200 多 位 矿 山 专 家 , 企 业 家 , 管 理 人 员 和 研 究 人 员 将 对 矿 山 领 域 的 科 技 , 经 济 , 贸 易 和 环 境 发 展 的 进 步 作 具 体 的 交 流 。 研 讨 会 提 供 一 次 国 际 性 的 论 坛 来 阐 述 世 界 市 场 在 矿 业 领 域 的 巨 大 潜 力 。 了 解 会 议 更 多 内 容 , 请 登 陆 www. mpes - cami - swemp. com。 联 系 人 : 赖 日 女 士 联 系 电 话 : 010 - 64470405 传 真 : 010 - 64470453 Email : lairi818 @yahoo. com. cn
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