關(guān)于無底柱分段崩落法回采參數(shù)數(shù)值的幾點(diǎn)探析

■張合國 邵明國

（山東金嶺礦業(yè)股份有限公司山東淄博255000）

關(guān)于無底柱分段崩落法回采參數(shù)數(shù)值的幾點(diǎn)探析

■張合國 邵明國

（山東金嶺礦業(yè)股份有限公司山東淄博255000）

無底柱分段崩落法為一種應(yīng)用比較廣泛的煤礦開采技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，具有較高的機(jī)械化程度，且作業(yè)效率高，生產(chǎn)安全性高以及成本低，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。而想要進(jìn)一步提高回采作業(yè)效率，就需要做好各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)，其直接關(guān)系到礦石損失貧化指標(biāo)優(yōu)劣以及作業(yè)集約化程度等。本文對無底柱分段崩落法回采參數(shù)數(shù)值的設(shè)計(jì)與管理進(jìn)行了簡要分析。

無底柱分段崩落法 回采 參數(shù)設(shè)計(jì)

無底柱分段崩落法在礦石回采中的應(yīng)用，為提高其實(shí)施綜合效率，需要重點(diǎn)做好回采參數(shù)數(shù)值的設(shè)計(jì)，在保證作業(yè)效率的同時(shí)，控制施工成本。無底柱分段崩落法回采作業(yè)系統(tǒng)性與復(fù)雜性較高，且因施工環(huán)境的特殊性，很容易受到外界各因素的影響，結(jié)合實(shí)際開采經(jīng)驗(yàn)，對回采參數(shù)數(shù)值進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完善，提高開采作業(yè)實(shí)施的穩(wěn)定性與安全性。

1 無底柱分段崩落法技術(shù)簡析

與其他礦石開采技術(shù)相比，無底柱分段崩落法實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)械化程度更高，且具有安全性高、成本低以及效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用比較廣泛。在開采作業(yè)時(shí)，無底柱分段崩落法將礦塊劃分為多個(gè)分段，在分段回采進(jìn)路中和進(jìn)行回采作業(yè)，且不用設(shè)置專門的出礦結(jié)構(gòu)，對于崩落礦山可以直接在覆蓋巖石層下放出。此種采礦方法在應(yīng)用時(shí)，要求地表與圍巖結(jié)構(gòu)允許崩落，進(jìn)而可以減少對巷道的支護(hù)處理，一般被應(yīng)用于急傾斜后礦體或者緩傾斜極厚礦體開采

[1]。

結(jié)合作業(yè)現(xiàn)狀來看，無底柱分段崩落法需要在廢石覆蓋條件下完成放礦與回收，但是因?yàn)閺U石不具有經(jīng)濟(jì)效益，則礦石損失貧化率便成為了技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)需要改進(jìn)的內(nèi)容。損失貧化主要發(fā)生在回采過程中，隨著當(dāng)次放礦口所放礦石量的增加而增加，而影響此問題的主要因素即為覆蓋圍巖與崩落體的直接接觸。從經(jīng)濟(jì)效益將，損失貧化指標(biāo)是影響礦體開采綜合效益的主要因素，因此在進(jìn)行開采作業(yè)前，需要對回采參數(shù)數(shù)值進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，爭取對此類問題進(jìn)行緩解，提高礦體開采經(jīng)濟(jì)效益。

2 無底柱分段崩落法回采參數(shù)數(shù)值分析

2.1 崩落礦巖移動(dòng)規(guī)律

無底柱分段崩落法以步距為單位，崩落后便可放出，且先為純礦石，在達(dá)到一定數(shù)量后開始混入礦石，同時(shí)產(chǎn)生貧化。損失貧化率會隨著放出量的增大而增大，直到貧化截止品位后停止放礦。

2.2 放出體

放出礦石在原礦巖堆中的形態(tài)以及空間位置即為放出體，對于無底柱分段崩落法來說，其是極端壁面并非是完整的，而是上部為三角形，再向上部位進(jìn)入脊部殘留體且不存在端壁，然后放出體形態(tài)會產(chǎn)生變化[2]。其中，礦石沿著端壁會存在一定摩阻，這樣就導(dǎo)致放出體長軸與端壁面間存在一定偏角，對放出體體積的計(jì)算可以根據(jù)公式來完成：

其中，a表示放出體長半軸；b表示放出體沿進(jìn)路方向短半軸；c表示放出體垂直進(jìn)路方向短半軸；θ表示球軸線與端壁偏角，θ≈2°～5°。

礦石放出過程為放出體擴(kuò)展過程，與結(jié)構(gòu)參數(shù)無關(guān)系，主要受自身規(guī)律影響。放出體軸并不相等，除了利用a、b、c、θ三軸一角表示其形態(tài)外，還可以利用偏心率來表示。偏心率越大則證明放出體越細(xì)瘦，越小則證明放出體越粗胖，影響偏心率數(shù)值大小的主要因素為放出體高度[3]。假設(shè)已知放出體高度為2a，偏心率為（εc、εb），則可以利用公式計(jì)算得出b、c值：

2.3 巖石堆體

巖石堆體上部分為上分段礦石殘留體下部分則為崩落的礦石，在對其形態(tài)與數(shù)量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，便可以利用新崩落的巖石為依據(jù)。其中，在礦巖移動(dòng)空間具有良好的空間條件以及結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，可以有效回收礦石殘留體。在完成步距、進(jìn)路與分段回采后，分段平均礦石損失率可以達(dá)到10～15%，會受分段回采影響下移，且在移動(dòng)過程中將會與巖石混合形成礦巖混雜而損失掉。無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括分段高度H、進(jìn)路間距B、進(jìn)路尺寸（寬br×高h(yuǎn)）、步距L、崩況邊壁面傾角a以及鏟裝深度Lch等，其中H、B、L為影響礦石損失貧化率的主要因素[4]。礦石堆體松散體積的計(jì)算，可以以新崩落礦石松散后體積Qk為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算：

Qk=1.2(BH-brh)

其中，1.2表示擠壓爆破時(shí)松散系數(shù)。另外，礦石殘留形態(tài)與數(shù)量的影響因素還包括分段，一般前部分分段礦石殘留體存在較大差異，在后半部分分段脊部殘留體形態(tài)與數(shù)量逐漸趨于穩(wěn)定，同時(shí)分段回收指標(biāo)也逐漸平穩(wěn)，這樣在對結(jié)構(gòu)參數(shù)與截止放礦條件進(jìn)行研究時(shí)，便需要以穩(wěn)定后礦石指標(biāo)為依據(jù)。由此一般情況下，對于礦體鉛直厚度較低且可分布短比較少時(shí)，可以按照全部分段指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

2.4 最佳參數(shù)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)

對于無底柱分段崩落法回采中，崩落礦巖移動(dòng)規(guī)律并不受人為影響，但是為提高作業(yè)效率，需要結(jié)合技術(shù)實(shí)施特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值。最佳參數(shù)數(shù)值需要滿足崩落礦巖移動(dòng)規(guī)律，能夠?qū)⒌V石損失貧化率控制在最低，降低因此因素造成的經(jīng)濟(jì)損失。在放出體處于礦石堆體內(nèi)部時(shí)，放出的純礦石；當(dāng)放出體為礦石堆體內(nèi)切時(shí)，則放出為最大出礦石放出體，能夠獲得最大的純礦石量。再持續(xù)放出后，放出體會超出礦石堆體邊界而進(jìn)入到覆巖內(nèi)出現(xiàn)貧化損失。

為降低損失貧化率，應(yīng)控制好放出體與礦石堆體，確保其形態(tài)上保持一致，來獲得最大的礦石回收量，以及在停止放礦階段，可以將礦石損失貧化率產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失控制在最低。結(jié)合回采進(jìn)路特點(diǎn)，出礦石放出體極限高度應(yīng)為2倍分段高度，則2a=2H。在獲得放出體高度后，便可以獲得偏心率（εc、εb），進(jìn)而能夠計(jì)算得出放出體縱半軸c與橫半軸b。以最大純礦石放出體參數(shù)（a、b、c）以及礦石回收率最高條件為依據(jù)，來計(jì)算得到最佳參數(shù)數(shù)值設(shè)計(jì)方案，爭取提高無底柱分段崩落法回采工作綜合效率。

3 結(jié)束語

無底柱分段崩落法是礦體開采中應(yīng)用比較廣泛的一種技術(shù)，且具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢，但是想要提高其應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益，還需要針對損失貧化問題進(jìn)行研究，結(jié)合實(shí)際情況對回采參數(shù)數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，爭取不斷提高施工效益。

[1]譚寶會.錦寧礦業(yè)緩傾斜礦體無底柱分段崩落法合理回采工藝研究 [D].西南科技大學(xué),2014.

[2]薛海軍.無底柱分段崩落法回采過程數(shù)據(jù)庫的建立及應(yīng)用 [D].遼寧科技大學(xué), 2013.

[3]江兵.大冶鐵礦無底柱分段崩落法采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的研究 [D].武漢科技大學(xué), 2008.

[4]仲崇春,于長軍,黃志國.無底柱分段崩落法回采參數(shù)數(shù)值研究 [J].有色金屬 (礦山部分),2014,06:15-17.

TD323[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-467-1