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张家洼铁矿沿脉无底柱分段崩落法结构参数试验研究
2011-07-26
以鲁中矿业集团公司张家洼铁矿缓倾斜薄矿体条件为背景, 采用实验室模拟试验方法, 研 究了沿脉布置进路无底柱分段崩落法结构参数与回收指标的关系, 并优选了结构参数, 在经济比较的基 础上, 确定了分段高度的推荐值, 为矿山深部开采提供理论依据。
第 14 卷 第 9 期 中 国 矿 业   Vol114 , No19   CHINA MINING MAGAZINE 2 005 年 9 月 September 2005 矿 山 分 科 技 张 家 洼 铁 矿 沿 脉 无 底 柱 分 段 崩 落 法 3 结 构 参 数 试 验 研 究 张 国 联宋健刘 兴 国 (东 北 大 学 方 沈 阳 110004)   摘 要 以 鲁 中 矿 业 集 团 公 司 张 家 洼 铁 矿 缓 倾 斜 薄 矿 体 条 件 为 背 景 , 采 用 实 验 室 模 拟 试 验 方 法 , 研 究 了 沿 脉 布 置 进 路 无 底 柱 分 段 崩 落 法 结 构 参 数 与 回 收 指 标 的 关 系 , 并 优 选 了 结 构 参 数 , 在 经 济 比 较 的 基 础 上 , 确 定 了 分 段 高 度 的 推 荐 值 , 为 矿 山 深 部 开 采 提 供 理 论 依 据 。 关 键 词 无 底 柱 分 段 崩 落 法 分 段 高 度 开 岩 角 度 放 矿 步 距 中 图 分 类 号 TD853131 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1004 - 4051 (2005) 09 - 0045 - 04 EXPERIMENTAL RESEARCH ON STRUCTURE PARAMETER OF NON2PILLAR SUBLEVEL CAVING ALONG VEIN OF ZHANGJIAWA IRON MINE Zhang Guolian Song Jian Liu Xingguo ( Northeastern University 方 Shenyang 110004)   Abstract : On the background of Zhangjiawa iron mineπs slow incline and thin ore body condition of Luzhong metallurgy mining group company , the paper has researched the relation between constructional parameter and recovery index of along vein collocating driftπs non2pillar sublevel caving through adopting simulating experimental method in laboratory and has optimized constructional parameter. On the base of economy comparison , the paper has made certain the commend value of sublevel height in order to provide theory basis for Zhangjiawa iron mine deeply mining. Keywords : Non2pillar sublevel caving Sublevel height The angle of opening rock Drawing pace   张 家 洼 铁 矿 多 年 来 一 直 采 用 的 是 穿 脉 布 置 进 路 高 度 H 、 进 路 距 矿 体 距 离 B 、 崩 矿 步 距 L , 进 路 与 矿 体 距 离 可 由 分 段 高 度 和 下 盘 开 岩 角 度 决 定 , 进 而 结 构 参 数 转 化 为 分 段 高 度 H 、 开 岩 角 度 β 、 崩 矿 步 距 L 。 由 于 不 同 参 数 组 合 采 矿 效 果 不 同 , 因 此 要 合 理 确 定 结 构 参 数 , 就 必 须 研 究 参 数 和 采 矿 效 果 之 间 的 关 系 。 目 前 , 人 们 普 遍 从 矿 石 回 收 指 标 来 研 究 参 数 , 即 结 构 参 数 与 损 失 贫 化 的 关 系 。 无 底 柱 分 段 崩 落 法 。 随 着 采 矿 深 度 的 增 加 , 矿 体 变 薄 变 缓 , 倾 角 30~ 50按 , 矿 体 厚 度 15m 以 下 , 按 照 穿 脉 布 置 进 路 , 采 准 工 程 量 和 开 掘 岩 石 量 很 大 , 经 济 上 不 合 理 , 因 此 , 矿 山 决 定 采 用 沿 脉 布 置 进 路 方 法 。 而 沿 脉 无 底 柱 分 段 崩 落 法 的 回 收 率 、 采 矿 成 本 、 效 益 , 受 分 段 高 度 、 下 盘 开 岩 角 度 、 崩 矿 步 距 等 结 构 参 数 影 响 较 大 , 因 此 必 须 研 究 结 构 参 数 问 题 , 进 而 为 张 家 洼 铁 矿 深 部 缓 倾 斜 薄 矿 体 开 采 提 供 依 据 。 根 据 目 前 的 研 究 方 法 的 现 状 , 这 里 选 用 模 型 实 验 的 方 法 进 行 研 究 。 ( 1) 实 验 方 案 根 据 张 家 洼 铁 矿 现 场 实 际 , 选 用 表 1 的 参 数 进 行 试 验 模 拟 。 2) 试 验 模 型 ( 试 验 模 型 如 图 1 所 示 , 模 型 侧 面 采 用 有 机 玻 璃 板 制 作 , 几 何 相 似 比 取 1 ∶ 100。 实 验 测 试 指 标 为 岩 石 混 入 率 Y、 总 矿 石 回 收 率 H 。 实 验 室 矿 石 与 岩 石 平 均 粒 径 为 512mm 和 611mm。 1 实 验 方 法 沿 脉 无 底 柱 分 段 崩 落 法 结 构 参 数 主 要 包 括 分 段 课 题 来 源 :国 家 十 五 攻 关 课 题“ 大 间 距 集 中 化 开 采 新 工 艺 研 究 ”) 收 稿 日 期 :2005 - 06 - 27 作 者 简 介 :张 国 联 (1966 — ) 男 辽 宁 辽 阳 人 东 北 大 学 资 源 与 土 木 工 程 学 院 副 教 授 主 要 研 究 方 向 地 下 资 源 与 空 间 开 发 (3) 截 止 放 矿 的 相 似 条 件 截 止 放 矿 的 相 似 条 件 为 实 验 室 截 止 放 矿 时 岩 石 4 6 中 国 矿 业 第 14 卷 现 场 截 止 放 矿 时 岩 石 体 积 混 入 率 : 体 积 混 入 率 等 于 现 场 截 止 放 矿 时 岩 石 体 积 混 入 率 。 由 于 现 场 截 止 放 矿 品 位 c = 20 %; 放 矿 前 品 位 ; c j 1 γ k vj Y = γ k + ( Y1j - 1) γ y = 42 %; 岩 石 含 矿 品 位 : cy = 718 %; 崩 落 矿 石 体 3 3 重 : γ k = 318t/ m ; 崩 落 岩 石 体 重 γ = 2163 ; 岩 石 体 重 γ ′ Y = 2177t/ m ; = 1159。 318 实 验 室 矿 石 体 重 γ ′ 于 是 现 场 截 止 放 矿 时 岩 石 混 入 率 : k y = 18 + (016433 = 71121 % 1 3 - 1) 资 2177 = cc 1 - c - c j y = 42 - 20 = 64133 % Y j 1 42 - 718 表 1 张 家 洼 铁 矿 试 验 模 拟 参 数 分 段 高 度 H (m) 开 岩 角 度 β (按) 放 矿 步 距 实 验 序 号 分 段 高 度 H (m) 开 岩 角 度 β (按) 放 矿 步 距 L (m) 实 验 序 号 L (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1215 1215 1215 1215 1215 1215 1215 1215 1215 11 65 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 10 10 70 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4 65 65 70 70 70 75 75 75 65 65 65 70 70 70 75 75 75 65 65 65 70 70 75 75 75 65 65 65 70 70 70 75 75 75 65 65 65 70 70 70 75 75 75 10 10 7 7 7 7 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 7 11 7 11 7 11 7 11 6125 6125 6125 6125 6125 6125 6125 6125 6125 11 11 11 11 10 10 10 10 10 2 试 验 结 果 分 析 1) 开 岩 角 度 的 分 析 各 方 案 的 试 验 结 果 对 结 构 参 数 及 开 岩 角 度 求 平 均 值 , 变 化 关 系 如 图 2 所 示 。 ( 图 1 试 验 模 型 实 验 室 截 止 放 矿 时 岩 石 混 入 率 : Y vj 方γ ′ y Y′ j =γ ′ = 2 k - Yvj (γ ′ - γ ′ ) k y 7 163 - 71121 % (2163 - 1159) 1121 % 资 1159 图 2 不 同 开 岩 角 度 总 平 均 回 收 指 标 = 59192 % 第 9 期 张 国 联 等 : 张 家 洼 铁 矿 沿 脉 无 底 柱 分 段 崩 落 法 结 构 参 数 试 验 研 究 47   由 图 2 看 出 , 总 回 收 率 和 岩 石 混 入 率 随 着 开 岩 角 度 增 大 而 增 大 , 但 岩 石 混 入 率 的 增 长 幅 度 要 大 于 回 收 率 的 增 长 速 度 。 从 总 平 均 指 标 来 看 , 在 开 岩 角 度 由 70按增 大 到 75按时 回 收 率 并 没 有 明 显 大 的 增 长 。 而 岩 石 混 入 率 则 随 着 开 岩 角 度 呈 直 线 关 系 增 长 , 由 4 7 7152 %增 加 到 51103 %。 因 此 开 岩 角 度 确 定 为 0按。 ( 2) 放 矿 步 距 的 分 析 放 矿 步 距 试 验 表 明 , 回 收 指 标 大 体 上 分 为 两 个 阶 段 , 当 分 段 高 度 为 10~ 1215m 时 , 放 矿 步 距 3~ m , 回 收 指 标 较 好 , 回 收 率 在 72 %以 上 , 岩 石 混 图 5 不 同 矿 体 倾 角 各 分 段 高 度 对 应 的 回 收 指 标 4 入 率 在 58 %以 下 。 而 当 分 段 高 度 为 6~ 9m 时 , 放 矿 步 距 为 2 ~ 3m 时 , 回 收 指 标 较 好 , 回 收 率 在 7 1 %左 右 , 岩 石 混 入 率 为 33 %。 上 述 两 阶 段 的 指 标 变 化 见 图 3、 图 4。 从 两 阶 段 比 较 , 分 段 高 度 6 9m 的 回 收 指 标 优 于 分 段 高 度 10~ 1215m 的 回 收 指 标 。 ~ 图 6 不 同 矿 体 倾 角 下 各 分 段 高 度 的 岩 石 混 入 率 由 图 5、 图 6 看 出 , 随 着 矿 体 下 盘 倾 角 的 增 大 , 矿 石 回 收 率 增 大 , 而 岩 石 混 入 率 减 小 , 10m 分 段 时 当 下 盘 倾 角 由 30按增 大 到 70按时 , 回 收 率 由 6 1195 %增 大 到 85146 % , 岩 石 混 入 率 由 85113 %下 降 到 20104 % , 说 明 沿 脉 布 置 进 路 是 矿 石 回 收 指 标 受 矿 石 倾 角 影 响 较 大 , 矿 体 倾 角 越 大 , 回 收 指 标 越 好 。 从 影 响 程 度 来 说 , 倾 角 对 岩 石 混 入 率 的 影 响 程 度 高 于 对 回 收 率 的 影 响 。 同 一 倾 角 , 分 段 高 度 变 化 时 , 回 收 率 变 化 较 小 , 而 岩 石 混 入 率 则 变 化 很 大 。 例 如 , 倾 角 50按 , 分 段 高 度 由 6125m 增 大 到 1215m 时 , 回 收 率 由 65148 %增 大 到 67134 % , 而 岩 石 混 入 率 由 26164 %降 低 到 59123 %。 说 明 在 倾 角 较 缓 时 , 分 段 高 度 不 宜 取 大 值 的 主 要 原 因 是 降 低 岩 石 混 入 率 。 因 此 , 不 同 倾 角 下 的 分 段 高 度 取 多 大 合 适 , 主 要 取 决 于 岩 石 混 入 率 。 图 3 分 段 高 度 10~ 1215m 时 不 同 放 矿 步 距 的 平 均 回 收 指 标 从 岩 石 混 入 率 角 度 来 讲 , 分 段 高 度 显 然 是 越 小 越 好 , 但 是 分 段 高 度 的 减 小 势 必 引 起 采 准 工 程 量 的 增 大 , 因 此 , 确 定 分 段 高 度 的 大 小 必 须 把 岩 石 混 入 率 和 采 准 工 程 量 结 合 起 来 考 虑 。 图 4 分 段 高 度 6~ 9m 时 不 同 放 矿 步 距 的 平 均 回 收 指 标 根 据 张 家 洼 铁 矿 实 际 , 取 4 种 分 段 高 度 方 案 做 比 较 , 各 方 案 矿 石 回 收 指 标 见 表 2。 由 图 3、 图 4 看 出 , 分 段 高 度 为 10~ 1215m 时 , 放 矿 步 距 为 3~ 315m , 而 分 段 高 度 为 6~ 9m 时 放 矿 步 距 为 215~ 3m。 矿 石 精 矿 粉 售 价 按 762 元 考 虑 , 矿 岩 采 选 可 变 成 本 为 65124 元 / t , 掘 进 巷 道 可 变 成 本 按 153316 元 / m , 按 静 态 经 济 比 较 法 , 不 同 方 案 的 盈 利 比 较 见 表 3。 ( 3) 分 段 高 度 的 分 析 不 同 矿 体 倾 角 条 件 下 , 不 同 分 段 高 度 的 回 收 指 标 图 5 、 图 6。 由 表 3 看 出 , 按 目 前 的 价 格 水 平 , 7m 分 段 方 4 8 中 国 矿 业 第 14 卷 案 比 1315m 分 段 方 案 多 赢 利 45854238 元 , 9m 分 段 方 案 比 1315m 分 段 方 案 多 赢 利 24691628 元 , 元 。 从 回 收 指 标 及 赢 利 看 , 应 当 选 用 方 案 1 , 但 考 虑 矿 山 的 实 际 情 况 , 7m 分 段 巷 道 难 以 维 护 , 因 此 推 荐 采 用 9m 分 段 方 案 。 1 2m 分 段 方 案 比 1315m 分 段 方 案 多 赢 利 15910244 表 2 不 同 方 案 指 标 比 较 分 段 高 度 (m) 储 量 (t) 回 收 率 ( %) 岩 石 混 入 率 ( %) 放 出 矿 石 量 (t) 放 出 岩 石 量 (t) 采 准 工 程 量 (m) 采 准 比 7 9 1714143 1714143 1714143 1714143 70140 69150 69120 68150 27151 29170 32160 34132 120675617 119132914 118618710 117418810 47156017 50910015 55881016 58829319 1717417 1717714 1671719 1634113 1010 1010 918 1 2 1 315 915 表 3 不 同 方 案 赢 利 指 标 比 较 分 段 高 度 (m) 放 出 矿 石 量 (t) 放 出 岩 石 量 (t) 采 准 工 程 量 (m) 矿 粉 总 售 价 采 选 可 变 成 本 (元 ) (元 ) 掘 支 成 本 (元 ) 赢 利 (元 ) 赢 利 差 (元 ) 7 9 120675617 1191329 1186187 1174188 4715601739 50910015 5588101618 5882931878 1717416762 1717714 1671718959 163411259 1464198095 1445479654 1439240173 1424681385 30651448 33091531 36322690 38239102 25762014 25766100 25076844 24511889 1407784633 1386622023 1377840639 1361930395 45854238 24691628 15910244 0 1 2 1 315 3 结 论 1) 沿 脉 布 置 进 路 时 , 矿 石 回 收 率 随 开 岩 角 度 越 好 。 从 影 响 程 度 来 说 , 倾 角 对 岩 石 混 入 率 的 影 响 程 度 高 于 对 回 收 率 的 影 响 。 同 一 倾 角 , 分 段 高 度 变 化 时 , 回 收 率 变 化 较 小 , 而 岩 石 混 入 率 则 变 化 很 大 。 不 同 倾 角 下 的 分 段 高 度 取 多 大 合 适 , 主 要 取 决 于 岩 石 混 入 率 。 从 岩 石 混 入 率 角 度 来 讲 , 分 段 高 度 显 然 是 越 小 越 好 , 但 是 分 段 高 度 的 减 小 势 必 引 起 采 准 工 程 量 的 增 大 , 因 此 , 确 定 分 段 高 度 的 大 小 必 须 把 岩 石 混 入 率 和 采 准 工 程 量 结 合 起 来 考 虑 。 ( 增 大 而 增 大 , 但 岩 石 混 入 量 也 随 之 增 大 , 为 确 保 既 能 使 矿 石 尽 量 多 的 放 出 , 同 时 又 使 岩 石 混 入 率 控 制 在 一 定 范 围 内 , 根 据 试 验 结 果 , 张 家 洼 铁 矿 下 盘 开 岩 角 度 确 定 为 70按; ( 2) 放 矿 步 距 应 随 着 分 段 高 度 的 变 化 而 变 化 分 , 段 高 度 6~ 10m 范 围 内 , 合 理 放 矿 步 距 为 215 3m , 段 高 度 10~ 1215m 范 围 内 , 合 理 放 矿 步 距 为 3~ 315m , 分 段 高 度 大 , 放 矿 步 距 相 应 取 高 值 ; 3) 随 着 矿 体 下 盘 倾 角 的 增 大 , 矿 石 回 收 率 增 大 , 而 岩 石 混 入 率 减 小 , 矿 体 倾 角 越 大 , 回 收 指 标 ~ (4) 综 合 矿 石 回 收 指 标 、 采 准 工 程 量 、 总 盈 利 值 、 巷 道 维 护 情 况 的 难 度 , 推 荐 分 段 高 度 为 9m。 ( 欢 迎 订 阅 2006 年 《 有 色 设 备 》 ( 双 月 刊 )   《 有 色 设 备 》 是 经 国 家 科 委 、 国 家 新 闻 出 版 总 署 批 准 出 版 、 中 国 有 色 金 属 工 业 协 会 主 管 的 国 内 外 公 开 发 行 的 有 色 冶 金 装 备 行 业 专 业 性 技 术 杂 志 , 在 有 色 冶 金 行 业 具 有 权 威 性 和 良 好 的 声 誉 。 有 色 设 备 》 突 出 指 导 性 、 技 术 性 、 实 用 性 和 信 息 性 之 特 点 , 面 向 市 场 , 覆 盖 有 色 冶 金 全 行 业 及 相 关 行 业 应 用 研 《 究 的 各 个 层 面 , 全 方 位 、 多 角 度 、 迅 速 、 准 确 、 大 容 量 地 报 道 有 色 金 属 工 业 (包 括 采 矿 、 选 矿 、 重 、 轻 、 稀 有 金 属 冶 炼 、 金 属 加 工 、 设 备 制 造 、 压 力 加 工 等 ) 装 备 的 研 究 成 果 、 先 进 技 术 及 发 展 方 向 , 为 有 色 冶 金 生 产 和 科 研 及 相 关 学 科 领 域 服 务 。 《 有 色 设 备 》 每 逢 双 月 出 版 , 国 际 标 准 大 16 开 本 , 四 封 、 插 页 进 口 铜 版 纸 彩 色 精 印 。 每 期 定 价 6100 元 , 全 年 3 6100 元 (含 邮 费 ) 。 本 刊 自 办 发 行 , 订 单 函 索 即 寄 。 地 址 : 北 京 市 复 兴 路 12 号 邮 编 : 100038 E2mail : yssb @2631 net 电 话 : 010 - 63985869 63936591 传 真 : 010 - 63985869 开 户 行 : 兴 业 银 行 北 京 分 行 西 客 站 支 行 帐 号 : 101400009834 开 户 名 : 中 国 有 色 工 程 设 计 研 究 总 院
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