无底柱分段崩落法最佳结构参数的确定方法-矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
无底柱分段崩落法最佳结构参数的确定方法
2011-07-26
由于无底柱分段崩落法结构参数一直采用经验方法确定, 很难保证结构参数最佳, 本文分 析了放出体和矿石堆体的形态及其影响因素。在此基础上提出了最佳结构参数的标准即: 纯矿石放出量 最大和纯矿石回收率最高, 据此提出了最佳结构参数的确定方法, 并以鲁中矿山公司小官庄铁矿为例计 算了该矿最佳结构参数的理论值。
Ξ 无 底 柱 分 段 崩 落 法 最 佳 结 构 参 数 的 确 定 方 法 张 国 联邱 景 平宋 守 志 东 北 大 学 资 源 与 土 木 工 程 学 院 分沈 阳 110004) (   摘 要 由 于 无 底 柱 分 段 崩 落 法 结 构 参 数 一 直 采 用 经 验 方 法 确 定 , 很 难 保 证 结 构 参 数 最 佳 , 本 文 分 析 了 放 出 体 和 矿 石 堆 体 的 形 态 及 其 影 响 因 素 。 在 此 基 础 上 提 出 了 最 佳 结 构 参 数 的 标 准 即 : 纯 矿 石 放 出 量 最 大 和 纯 矿 石 回 收 率 最 高 , 据 此 提 出 了 最 佳 结 构 参 数 的 确 定 方 法 , 并 以 鲁 中 矿 山 公 司 小 官 庄 铁 矿 为 例 计 算 了 该 矿 最 佳 结 构 参 数 的 理 论 值 。 关 键 词 无 底 柱 分 段 崩 落 法 结 构 参 数 纯 矿 石 放 出 体 矿 石 堆 体 纯 矿 石 回 收 率 1 + 中 图 分 类 号 TD853136 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1004 - 4051 (2003) 12 - 0049 - 03 THE METHOD TO DETERMINING OPTIMAL STRUCTURE PARAMETER OF NON2PILLAR SUBLEVEL CAVING Zhang Guolian Qiu Jingping   Song Shouzhi ( School of Resource & Civil Engineeing , Notheasten University分Shenyang 110004)   Abstract : Because of anciently usually adopting empirical method to determine the structure parameter of non2pillar sublevel caving , there are hard to guarantee parameter optimize. The paper has analyzed the shape and influence factor of draw2off body and pilling body of ore , on whose foundation the paper puts up with the criterion of optimal structure parameter , this is , the volume of pure ore drawing is largest and the ratio of pure ore recovery is highest , according to which the paper provides the method to determining optimal structure parameter. In addition , the paper has calculated the theory value of optimal structure parameter by the case of Xiaoguanzhuang iron mine of Luzhong metallurgic mine corporation. Keywords : Non2pillar sublevel caving , Structure parameter , Draw2off body of pure ore , Pilling body of ore , Ratio recovery of pure ore 1 放 出 体 放 出 体 是 放 出 矿 岩 在 原 矿 岩 堆 体 中 的 形 态 及 其 于 矿 岩 松 散 性 质 。 实 验 室 实 验 的 偏 心 率 曲 线 如 何 应 用 于 生 产 中 还 有 待 研 究 , 工 业 试 验 的 偏 心 率 曲 线 资 料 很 少 (图 1) , 亟 待 加 强 这 方 面 的 研 究 工 作 。 放 出 体 有 如 收 受 体 , 凡 是 进 入 放 出 体 中 的 无 论 是 矿 石 或 是 岩 石 尽 被 放 出 。 在 移 动 带 内 未 进 入 放 出 体 中 的 矿 石 被 残 留 (或 损 失 ) , 进 入 放 出 体 中 的 岩 石 被 放 出 造 成 贫 化 。 放 出 体 是 分 析 研 究 无 底 柱 分 段 崩 落 法 放 矿 矿 石 损 失 贫 化 过 程 的 一 项 主 要 理 论 依 据 。 空 间 位 置 。 无 底 柱 分 段 崩 落 法 的 放 出 体 为 一 近 似 三 不 等 轴 的 椭 球 缺 , 体 积 的 近 似 计 算 式 : Qf =π abc ( + ba tgθ ) 2 3 式 中 a ——— 椭 球 的 长 半 轴 ; b ——— 椭 球 沿 进 路 方 向 的 短 半 轴 ; c ——— 椭 球 垂 直 进 路 方 向 的 短 半 轴 ; θ ——— 球 轴 线 与 端 壁 的 偏 角 , θ = 3半~ 4半。 2   矿 石 堆 体 当 已 知 放 出 体 高 度 (2a) 和 偏 心 率 (ε 、ε ) , b 矿 石 堆 体 如 图 2 所 示 , 上 部 为 上 分 段 的 矿 石 残 留 体 , 下 部 为 新 崩 落 的 矿 石 , 新 崩 落 的 矿 石 可 以 准 确 的 圈 出 形 态 和 算 出 数 量 。 而 矿 石 残 留 体 形 态 与 数 量 , 特 别 是 回 收 情 况 现 在 还 难 于 准 确 计 算 。 c 可 用 下 式 求 得 b、 c 值 。 b = a 1 -ε 2 c = a 1 -ε 2 c b 偏 心 率 是 放 出 体 形 态 的 特 征 值 , ε 值 主 要 取 决 Ξ 国 家 “ 十 五 ” 科 技 攻 关 计 划 资 助 项 目 (2001BA609A - 10) 无 底 柱 分 段 崩 落 法 最 佳 结 构 参 数 的 确 定 方 法 49 爆 破 情 况 下 的 松 散 系 数 。 矿 石 残 留 体 态 与 数 量 除 了 同 结 构 参 数 和 截 止 放 出 条 件 有 关 之 外 , 还 与 分 段 有 关 , 根 据 模 型 实 验 表 明 , 第 一 、 二 、 三 分 段 的 矿 石 残 留 体 各 异 , 直 到 四 、 五 和 以 下 分 段 的 脊 部 残 留 体 形 态 与 数 量 稳 定 下 来 , 从 而 分 段 回 收 指 标 也 随 之 稳 定 下 来 。 因 此 , 必 须 按 稳 定 后 矿 石 指 标 来 评 价 结 构 参 数 与 截 止 放 矿 条 件 。 当 矿 体 铅 直 厚 度 不 大 和 可 布 分 段 不 多 时 , 可 按 全 部 分 段 指 标 进 行 综 合 评 价 。 在 分 析 矿 石 堆 体 形 态 和 数 量 以 及 矿 石 回 收 指 标 时 , 应 该 注 意 到 这 个 情 节 。 图 1 工 业 试 验 偏 心 率 曲 线 〔 2〕 〔 3〕 〔 4〕 1 1 河 北 铜 矿 ; 21 梅 山 铁 矿 (1) ; 31 梅 山 铁 矿 (2) ; 41 程 潮 铁 矿 ; ( 角 标 c 和 b 分 别 表 示 垂 直 进 路 方 向 (横 轴 ) 和 沿 进 路 方 向 (纵 轴 ) 的 偏 心 率 ) 3 最 佳 结 构 参 数 标 准 有 两 种 最 佳 标 准 : 一 是 贫 化 前 纯 矿 石 回 收 量 最 大 , 同 时 纯 矿 石 回 收 率 最 高 ; 另 一 种 是 , 停 止 放 矿 时 , 由 矿 石 损 失 贫 化 所 造 成 的 经 济 损 失 最 小 。 放 矿 过 程 是 放 出 体 在 矿 岩 堆 内 扩 展 过 程 , 当 放 出 体 在 矿 石 堆 体 内 , 放 出 的 是 纯 矿 石 。 当 放 出 体 为 矿 石 堆 体 的 内 切 放 出 体 时 就 是 最 大 的 纯 矿 石 放 出 体 , 此 时 放 出 矿 石 量 为 最 大 纯 矿 石 量 。 继 续 放 出 时 , 放 出 体 将 超 越 矿 石 堆 体 边 界 进 入 覆 岩 中 , 出 现 岩 石 而 产 生 贫 化 。 贫 化 程 度 随 放 出 体 增 大 而 增 大 , 直 到 单 位 放 出 矿 石 品 位 达 到 截 止 品 位 时 停 止 放 出 , 此 时 放 出 体 为 最 终 放 出 体 。 依 据 放 出 总 量 与 其 中 的 岩 石 量 计 算 矿 石 贫 化 率 (岩 石 混 入 率 ) ; 按 放 出 的 矿 石 量 和 矿 石 堆 体 数 量 (即 新 崩 落 的 矿 石 量 ) 计 算 矿 石 回 收 率 。 无 底 柱 分 段 崩 落 法 回 采 是 以 步 距 为 基 本 单 元 , 回 采 后 在 两 条 进 路 之 间 有 脊 部 残 留 (1) ; 进 路 端 部 有 端 部 残 留 (2) 。 当 遇 到 矿 体 底 板 时 还 有 底 板 残 留 ( 或 损 失 ) 。 上 分 段 残 留 的 矿 石 , 当 矿 岩 移 动 空 间 条 件 好 和 结 构 参 数 合 适 时 , 矿 石 残 留 体 大 部 分 被 回 收 。 在 步 距 、 进 路 和 分 段 回 采 后 , 分 段 平 均 矿 石 损 失 率 1 0 %~ 15 % , 这 部 分 矿 石 随 分 段 回 采 下 移 , 在 移 动 过 程 中 与 岩 石 混 杂 后 形 成 矿 岩 混 杂 层 损 失 于 地 下 。 根 据 回 采 进 路 的 交 错 布 置 情 况 , 纯 矿 石 放 出 体 的 极 限 高 度 等 于 2 倍 分 段 高 度 , 即 2 a = 2 H 。 有 了 放 出 体 高 度 之 后 , 可 在 放 出 体 偏 心 率 曲 线 图 上 找 到 与 之 对 应 的 偏 心 率 (ε 纵 、 横 半 轴 ( c 、 b) 。 、ε ) , 便 可 算 出 放 出 体 的 b c 根 据 最 大 纯 矿 石 放 出 体 参 数 ( a 、 b、 c) 和 纯 矿 石 回 收 率 最 高 条 件 就 能 够 从 理 论 上 确 定 出 最 佳 结 构 参 数 。 纯 矿 石 回 收 率 反 映 纯 矿 石 放 出 体 与 矿 石 堆 体 吻 合 程 度 , 纯 矿 石 回 收 率 最 高 表 示 纯 矿 石 放 出 体 与 矿 石 堆 体 吻 合 程 度 最 大 。 图 2 矿 石 堆 体 与 结 构 参 数 1 1 脊 部 残 留 ; 21 端 部 残 留 由 图 2 看 出 , 矿 石 堆 体 的 端 部 与 上 部 埋 设 于 覆 岩 中 , 中 间 部 分 与 上 分 段 采 后 进 路 相 邻 。 由 此 可 知 , 根 据 结 构 参 数 和 截 止 放 出 条 件 的 不 同 , 覆 岩 可 以 从 端 部 、 顶 部 和 两 侧 采 后 进 路 同 时 或 先 后 混 入 放 出 矿 石 中 , 即 进 入 放 出 体 。 4 最 佳 结 构 参 数 确 定 方 法 结 构 参 数 如 图 2 所 示 , 包 括 分 段 高 度 ( H) 、 进 路 间 距 ( B) 、 步 距 ( L ) 、 进 路 尺 寸 ( b 最 h ) 和 崩 矿 边 壁 角 ( a) 等 , 一 般 情 况 下 , 对 矿 石 损 失 贫 放 矿 时 回 收 上 分 段 矿 石 残 留 体 的 同 时 , 在 本 分 段 放 矿 又 照 样 残 留 下 来 。 如 回 收 上 分 段 脊 部 残 留 体 , 又 于 本 分 段 两 条 进 路 之 间 形 成 新 的 脊 部 残 留 , 随 着 分 段 向 下 回 采 如 此 不 断 的 转 移 下 去 。 矿 石 堆 体 的 松 散 体 积 大 致 可 按 等 于 新 崩 落 的 矿 石 松 散 后 体 积 ( Qk) 计 算 , 即 化 影 响 较 大 者 为 H 、 B 和 L , 本 文 所 讨 论 的 结 构 参 数 就 是 指 这 三 者 H 、 B 和 L 。 本 文 按 纯 矿 石 回 收 量 最 大 (纯 矿 石 放 出 体 最 大 ) 和 纯 矿 石 回 收 率 最 高 确 定 最 佳 参 数 。 当 确 定 分 段 高 度 后 , 首 先 按 2 倍 分 段 高 度 确 定 纯 矿 放 出 体 高 度 。 其 次 按 2C + 进 路 宽 度 确 定 进 路 间 距 , 此 时 的 矿 石 堆 体 高 度 若 能 满 足 纯 矿 石 放 出 体 高 度 为 2 倍 分 段 高 度 要 求 , 这 个 进 路 间 距 就 是 最 佳 值 。 再 依 据 纯 中 国 矿 业 2003 年 第 12 卷 第 12 期 ( Qk) = 112 L ( B H - bh) 式 中 L 、 H 、 B 与 b、 h 意 义 见 图 2 ; 112 为 挤 压 5 0 矿 石 放 出 体 参 数 求 算 最 佳 放 矿 步 距 值 。 这 样 确 定 的 结 构 参 数 , 可 保 证 纯 矿 石 回 收 量 最 大 , 纯 矿 石 回 收 率 最 高 。 由 于 端 部 、 顶 部 和 两 侧 三 处 覆 岩 同 时 与 放 出 体 的 相 切 , 故 端 部 、 顶 部 及 两 侧 三 处 同 时 产 生 岩 石 混 入 , 此 时 放 出 的 贫 化 矿 石 量 最 小 , 以 及 随 之 矿 石 贫 化 率 最 低 。 (4) 放 矿 步 距 ( L f ) 是 根 据 与 最 大 纯 矿 石 放 出 体 相 切 条 件 确 定 的 , 如 图 4 所 示 。 放 矿 步 距 L f = bcosθ + asinθ (式 中 θ 为 放 出 体 轴 线 偏 角 , θ = 3半~ 4半) 。 若 按 2C + 进 路 宽 度 确 定 进 路 间 距 的 脊 部 残 留 顶 点 高 度 低 于 上 分 段 时 , 即 不 能 保 证 纯 矿 石 放 出 体 高 度 为 2 倍 分 段 高 度 , 则 应 加 大 进 路 间 距 , 随 之 增 大 脊 部 残 留 高 度 。 进 路 间 距 增 大 的 数 值 , 以 纯 矿 石 放 出 体 高 度 恰 好 等 于 2 倍 分 段 高 度 为 准 , 进 路 间 距 过 大 时 , 脊 部 残 留 高 度 虽 然 可 以 满 足 最 大 纯 矿 石 放 出 体 高 度 要 求 , 但 矿 石 堆 体 宽 度 过 大 将 减 少 纯 矿 石 回 收 率 。 此 时 覆 岩 混 入 顺 序 为 首 先 端 部 与 顶 部 覆 岩 同 时 混 入 , 放 出 较 多 贫 化 矿 石 之 后 , 两 侧 覆 岩 才 开 始 混 入 。 按 纯 矿 石 放 出 体 高 度 恰 好 等 于 2 倍 分 段 高 度 要 求 确 定 进 路 间 距 , 可 将 进 路 间 距 ( B ) 计 算 式 写 成 : 图 3 最 大 纯 矿 石 放 出 体 排 列 图 4 放 矿 步 距 确 定 方 法 放 矿 步 距 除 以 挤 压 爆 破 条 件 下 的 松 散 系 数 ( 112~ 115) , 便 可 得 出 崩 矿 步 距 。 下 面 以 鲁 中 矿 山 公 司 小 官 庄 矿 为 例 确 定 最 佳 结 构 参 数 ( H 、 B 、 L ) 。 根 据 采 用 的 凿 岩 设 备 、 矿 体 条 件 和 阶 段 高 度 等 , 取 分 段 高 度 H = 15m , 按 河 北 铜 矿 工 业 试 验 偏 B = 2 c + K 心 率 资 料 (图 1) , 取 ε = 01923、ε = 019605。 b c 式 中 K 与 分 段 高 度 有 关 , 根 据 理 论 计 算 与 模 型 实 验 检 验 , 可 按 表 1 选 取 K 值 。 2 2 c = a 1 -ε = 15 最 1 - 01923 = 51772m 2 c b = a 1 -ε 2 b = 15 最 1 - 019605 = 411742m 按 上 述 方 法 确 定 的 结 构 参 数 即 为 最 佳 参 数 。 该 结 构 参 数 的 特 征 是 : 纯 矿 石 回 收 量 即 纯 矿 石 放 出 体 最 大 ; 纯 矿 石 回 收 率 最 高 ; 放 出 的 贫 化 矿 石 量 最 小 。 B = 2 c + 5 = 2 最 51772 + 5 = 161544m 放 矿 步 距 L f = bcosθ + asinθ = 411742 最 cos3半 15 最 sin3半 = 419535m + 5 确 定 最 佳 结 构 参 数 示 例 L f 419535 112 确 定 的 步 骤 和 方 法 如 下 : 崩 矿 步 距 L = 1 松 散 后 的 崩 矿 体 积 Qk = 112 L ( HB - 12) = 12 最 411279 最 (15 最 161544 - 12) = 1169181m 纯 矿 石 放 出 体 体 积 12 = = 411279 ( H) 。 ( 1) 根 据 凿 岩 设 备 和 矿 体 条 件 等 确 定 分 段 高 度 ( 3 1 2) 根 据 放 出 体 试 验 绘 制 偏 心 曲 线 , 由 偏 心 率 曲 线 图 上 找 出 和 纯 矿 石 放 出 体 高 度 相 对 应 的 ε 、 c Qchk =π abc ( + ba tgθ ) 2 3 ε b , 计 算 c 和 b 的 值 。 2 3 15 = π 最 15 最 411742 最 51772 最 ( + 411742 tg3半) 表 1 3 = 970174m 分 段 高 度 (m) K (m) 10 1215 415 15 18 20 纯 矿 石 回 收 率 : 410 510 515 610 Qchk 970174 = 82198 % 进 路 间 距 (m) 1117436 1415294 161544 1815484 1915362 Hchk = Qk = 1169181 在 H = 15m 情 况 下 , 依 据 上 述 计 算 结 果 , 确 ( 3) 由 上 表 1 根 据 分 段 高 度 选 取 进 路 间 距 , B 2 c + K , 以 满 足 最 大 纯 矿 石 放 出 体 高 度 等 于 2 倍 分 段 高 度 要 求 。 纯 矿 石 放 出 体 排 列 如 图 3 所 示 , 放 出 体 相 交 部 定 矿 山 生 产 实 际 的 B 和 L 值 。 保 证 实 现 纯 矿 石 放 出 量 最 大 , 纯 矿 石 回 收 率 最 高 以 及 贫 化 矿 石 放 出 量 最 小 , 达 到 纯 矿 石 放 出 体 与 矿 石 堆 体 最 大 吻 合 要 求 。 = 分 被 放 出 两 次 , 第 一 次 放 出 的 部 分 是 在 新 崩 落 的 矿 堆 中 。 放 出 后 被 纯 矿 石 放 出 体 以 外 的 矿 石 递 补 , 形 (收 稿 日 期 : 2003 年 9 月 4 日 ) 〔 作 者 简 介 〕 张 国 联 (1965 — ) 东 北 大 学 副 教 授 主 要 从 事 采 矿 工 艺 和 土 木 工 程 方 面 的 研 究 51 成 完 整 的 脊 部 残 留 , 以 备 第 二 次 (下 分 段 ) 放 出 , 不 影 响 纯 矿 石 回 收 量 。 无 底 柱 分 段 崩 落 法 最 佳 结 构 参 数 的 确 定 方 法
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号