鏡鐵山礦并列相切放出橢球體放礦實(shí)踐應(yīng)用

田宏海，龔文柏，馬延平

（酒泉鋼鐵（集團(tuán)）宏興股份鏡鐵山礦業(yè)公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 鏡鐵山礦無底柱分段崩落法情況

鏡鐵山礦位于祁連山中麓甘肅省肅南縣境內(nèi)。鏡鐵山礦樺樹溝礦區(qū)于1970年建成投產(chǎn)，地質(zhì)儲量4億t，平均地質(zhì)品位37.86%，采用無底柱分段崩落法，開采規(guī)模為年產(chǎn)鐵礦石500萬t。采礦進(jìn)路間距多采用18m，分段高度15m。

放礦橢球體理論深刻地影響著鏡鐵山礦的井下生產(chǎn)，自建礦以來基本上采用單一橢球放礦指導(dǎo)著采礦參數(shù)布置、爆破落礦、鏟裝出礦及相應(yīng)采礦技術(shù)管理。進(jìn)入“十二五”以來，鏡鐵山礦的工程技術(shù)人員在樺樹溝礦區(qū)I-II礦體，通過對放礦過程的采礦參數(shù)研究分析，分別對放礦橢球體、覆蓋層、采礦參數(shù)等進(jìn)行了研究與實(shí)踐，取得了較好效果，并形成了相關(guān)工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，后在全礦區(qū)內(nèi)普遍推廣，效果顯著。

2 傳統(tǒng)單一橢球體放礦技術(shù)理論

單一的放礦橢球體對應(yīng)著單一的放礦漏斗。放礦時，崩落礦巖運(yùn)動的基本規(guī)律是：從漏斗口中放出橢球體的一定量礦石的同時，其空間隨即為周圍的松動的礦巖所占據(jù)，形成松動橢球體，且崩落礦巖的接觸面逐漸形成漏斗狀，直到接觸面上的廢石出現(xiàn)漏斗口的一瞬間，說明為這個漏斗的純礦石已經(jīng)放完，貧化即將開始。今后將放出混入了廢石的貧化礦石，直到不能滿足最低極限品位要求時為止，不再放礦，見圖1。

3 單一放出橢球體的放礦控制缺點(diǎn)

在無底柱分段崩落法礦房中一個放礦步距即對應(yīng)著一個放出橢球體，是礦床中的最小放礦單元[1]。將礦床劃分成礦房再劃分成礦塊直至劃分成最小的放礦步距即放出橢球體，是將整體均分的思路。只要每個最小單元效率最大化，則整體效率最大化。但它的缺點(diǎn)是充分考慮了單一放出橢球體的最大效率，沒有兼顧考慮相鄰放出橢球體之間的相互協(xié)同、制約關(guān)系，從而忽略了幾個放出橢球體整體的效率是否最優(yōu)的問題。

在鏡鐵礦山礦的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，單一放出橢球體放礦的掌子面回采率為78%，多個放出橢球體聯(lián)動放礦的掌子面回采率為82%。

僅考慮單一放出橢球體生產(chǎn)，上述所說的問題在大規(guī)模生產(chǎn)過程中還會放大。會造成礦量損失過大、回采率低、貧化率高、礦石采出品位穩(wěn)定性差的問題，也會進(jìn)一步造成三級礦量緊張、生產(chǎn)工序難以組織銜接的情況。

4 并列平行相切放出橢球體放礦模型

崩落礦石層高度（h）、放礦漏斗軸線（S）和漏斗頸半徑（r）有關(guān)，要想純礦石回收率得到提高，需增大h和r，減小S，使松動橢球體相交，并使保持水平礦巖接觸面下降要持久，以便使礦損貧化最小，見圖2。

在放礦過程中位于礦巖接觸面上和漏斗軸線上的礦石塊A，它在均衡放礦時沿著漏斗軸線向下運(yùn)動。但在兩相鄰漏斗軸線中間的礦石塊B，則先在第一個放礦漏斗的松動橢球體內(nèi)運(yùn)動，而后又在相鄰的第二、第三、第四個漏斗的松動橢球體內(nèi)依次向下運(yùn)動。實(shí)際上，礦石塊B沿著近于垂直的曲折線向下運(yùn)動，在各方向依次向下運(yùn)動一個周期后礦巖接觸面又趨于平坦，可以說明均衡放礦可以保持水平接觸面下降；若不采取依次等量放礦，那么礦石塊B會發(fā)生較大的偏移，從而不能保持水平接觸面下降，造成大的貧化。

當(dāng)放出一定量礦石以后，放出橢球體高度等于極限高度，相鄰放出橢球體就彼此相切。相鄰松動橢球體和放出漏斗在崩落礦石層（h）范圍內(nèi)就相互相交，這時相鄰漏斗放礦上部崩落的礦巖將產(chǎn)生相互影響、相互作用，可以使礦巖接觸面保持水平下降。

圖2 放出橢球體并列相切（bp＞S/2＜R，S/2=b）

5 工藝控制要點(diǎn)

5.1 合理設(shè)計工藝參數(shù)，做好落礦控制與配礦控制工作

根據(jù)以上要求，一方面要合理設(shè)計工藝參數(shù)，全盤優(yōu)化并在工程施工中嚴(yán)格控制工程質(zhì)量[2]。另一方面則做好落礦控制與配礦控制工作。在一個礦塊中，既要考慮整個礦塊放出橢球體、覆蓋層之間的模型關(guān)系的正常發(fā)展，還要考慮發(fā)生異常狀況時能夠及時調(diào)整。

5.2 鏟裝與爆破的秩序

（1）掌子面鏟裝。在一條穿內(nèi)的掌子面上鏟裝時，依據(jù)鏟裝設(shè)備鏟斗的大小將掌子面爆堆劃分兩個或三個區(qū)域。鏟裝時根據(jù)區(qū)域劃分依序循環(huán)等量鏟裝，以確保礦石流正常流動，回采率達(dá)到最高。

（2）在出礦的過程中需要綜合考慮多方面的因素，如確保一個礦塊內(nèi)覆蓋層下的礦石均勻穩(wěn)定平滑下降、穿與穿之間的配礦問題等。在一條穿內(nèi)的掌子面回采出礦時發(fā)現(xiàn)，先回收一定量的純礦石后礦石開始發(fā)生貧化，隨著采出礦量的增大，礦石品位貧化到截止品位，這時進(jìn)行爆破落礦，依次循環(huán)。根據(jù)這個規(guī)律可以將礦石的回收階段可以分為純礦石回收階段、礦石弱貧化回收階段、礦石強(qiáng)貧化回收階段這三個階段。

5.3 爆破落礦秩序

爆破落礦時必須以劃定的區(qū)域的各條穿同時爆破落礦，即當(dāng)強(qiáng)貧化區(qū)的各條穿均達(dá)到放礦截止品位時，該區(qū)域內(nèi)的各條穿必須同期爆破落礦。嚴(yán)格禁止某一區(qū)域內(nèi)的某條穿一達(dá)到放礦截止品位時就單獨(dú)爆破落礦，不然會造成覆蓋層不均勻下降，礦石提前貧化、回采率降低。

5.4 綜合貧化率與出礦總量相結(jié)合

在一個礦塊中，每一個崩礦步距的回采出量及在一個步距內(nèi)的貧化率，在長期大數(shù)據(jù)生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計中是個常值。故在生產(chǎn)實(shí)踐中對這兩個常值進(jìn)行分解極具生產(chǎn)指導(dǎo)意義。在一個步距放礦過程中，既要考慮單步距內(nèi)應(yīng)回收礦石的總量，又要考慮綜合貧化率，兩個指標(biāo)要相互參考。當(dāng)一個指標(biāo)未達(dá)到計劃目標(biāo)值時，要立即考慮另一指標(biāo)，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行分析，使回采率達(dá)到最大。

6 注意事項

6.1 掌子面參數(shù)與設(shè)備鏟裝的匹配

在生產(chǎn)實(shí)踐中，掌子面輪廓線、眉線的規(guī)則性及回采鏟裝設(shè)備鏟斗的大小與掌子在的橫寬與回采率都密切相關(guān)。

掌子面輪廓線越接近三心拱輪廓線，則放礦口尺寸d最大，見圖2。放礦口尺寸越大，礦石在流動過程中越順暢，則回采率最佳。

單步距內(nèi)中深孔的眉線要整齊劃一成一條直線與進(jìn)路方面垂直。否則眉線歪斜或不在一條與進(jìn)路方面垂直的直線上，則影響鏟裝時的鏟深，也易造成礦石流動過程的堵塞，導(dǎo)致回采率偏低，礦石品位波動幅度大。

爆破落礦的放礦口尺寸d最好與掌子面的寬度相等，則出礦效率最高。在生產(chǎn)實(shí)踐中，對放礦口尺寸d、掌子面的寬度都有客觀的要求。即其寬度要剛好等于鏟裝設(shè)備鏟斗寬度的整數(shù)倍，鏡鐵山礦是鏟斗寬度的2倍～3倍。在這種條件下，便于鏟裝設(shè)備在鏟裝礦石時依次循環(huán)鏟裝，鏟裝的位置不發(fā)生重復(fù)，落礦的過程中覆蓋層內(nèi)的巖石不易提前混入，保證了覆蓋層均勻、平緩下降，則放礦橢球體內(nèi)工業(yè)礦量放出量最大，回采率最高。

6.2 爆破次序的調(diào)整與配礦的匹配

落礦爆破過程控制的好壞是配礦的先決條件。礦落礦過程中要嚴(yán)格控制好炸藥質(zhì)量、中深孔質(zhì)量、進(jìn)路參數(shù)工程誤差、裝藥設(shè)備的匹配性，同時裝藥前對爆破參數(shù)進(jìn)行檢查，裝藥過程中確保人工操作熟練程度，做好這些工作以為最大化地提高回采提供最佳條件。然而在爆破過程中會出現(xiàn)一些與預(yù)期相差很大且不可避免的狀況，出現(xiàn)推排、卡漏，如處理不當(dāng)會造成不必要的礦石回收損失。

7 結(jié)語

鏡鐵山礦并列相切放出橢球體放礦實(shí)踐應(yīng)用后，回采率、貧化率指標(biāo)在國內(nèi)同類礦山中處于先進(jìn)行列。“十一五”、“十二五”期間綜合回采率指標(biāo)達(dá)到84.63%，貧化率指標(biāo)則分別達(dá)到9.78%、8.55%。在行業(yè)內(nèi)具有較強(qiáng)的推廣示范作用。