無底柱分段崩落法的礦石貧化原因分析與控制措施

魏弼臣 臧春龍 張孝龍

摘要：無底柱分段崩落法受其自身采礦方法的缺陷，礦石與圍巖的頻繁接觸是導致礦石貧化的直接原因。采用無底柱分段崩落法回采礦石過程中，如何減少礦石與圍巖的接觸次數，合理運用低貧化放礦技術，穩定礦石質量和提高礦石回采率，達到推動技術經濟指標進步的目的，一直是采礦技術人員研究和努力的方向。本文結合敦德鐵礦相關低貧化技術的實踐運用經臉，僅供大家參考。

關鍵詞：無底柱分段;崩落法;礦石貧化;配礦技術;低貧化放礦

1 礦石貧化的影響因素分析

目前國內外地下金屬礦山放礦技術日漸成熟，低貧化放礦技術因其自身的獨特優勢被廣泛使用，是無底柱分段崩落法控制礦石貧化的重點，而礦石與巖石的頻繁接觸是礦石貧化直接原因。如果放礦技術水平高，礦石鏟裝過程中圍巖混入少，礦石貧化率低，反之，礦石貧化率高。而低貧化放礦技術受多方面因素的影響，結合敦德礦山關于礦石貧化的現場管理經驗，可以從以下幾個方面來闡述。

1.1 采礦方法的影響

無底柱分段崩落法主要缺點之一就是礦石損失貧化大。由于采用扇形中深孔放礦，放礦時礦巖接觸面積大，主要表現為巖石混入覆蓋層，爆破后圍巖塊度較礦石小，能迅速混入礦石覆蓋層中，甚至到礦石中，造成礦石的貧化。另外，由于無底柱分段崩落法的局限性，圍巖的混入會造成脊部損失和端部損失。

1.2 巷道施工和中深孔施工的影響

巷道的工程質量和中深孔施工是礦石貧化的又一重要影響因素。具體影響因素主要分為以下幾點。

（1）巷道尺寸不夠或不規則時會造成放礦口過小，影響礦石的流動性，巖石塊度小，流動速度大于礦石的流動速度，能迅速混入礦石中，使礦石快速貧化。

（2）無底柱分段崩落法巷道要求菱形布置，施工過程中巷道可能會偏菱形布置。

（3）由于圍巖流動性好，此時圍巖混入過快，造成礦石貧化，對礦石的回收極為不利。

（4）中深孔的排距過大、側傾角偏差過大導致孔底距超標、中深孔不在一個排面上等因素的影響使采礦過程中很容易產生大塊或推排現象。

1.3 爆破效果的影響

在礦石回收過程中，爆破占據非常重要的位置，爆破效果的好壞直接影響礦石回收。爆破效果又受其他一些因素的影響，如中深孔的裝藥密度，炸藥性能，地質構造和一些人為因素等。在正常的生產過程中，受炸藥生產工藝的局限性，炸藥性能是比較難以掌控的因素。

1.4 鏟裝過程的影響

在低貧化放礦過程中，鏟裝技術能有效控制覆蓋層的運動方式。鏟裝造成礦石貧化分為兩類。一類是在單一爆堆的單幫出礦、單點出礦，會造成圍巖從邊幫或放礦漏斗的一點提前混入，造成放礦漏斗不均勻落礦，甚至會出現圍巖堵住放礦漏斗口，導致該進路礦石貧化;另外，在一個礦塊的平行幾個進路中，獨立一個穿回采超前，會造成覆蓋層圍巖從該穿混入，破壞覆蓋層的整體移動，導致礦石貧化，這也是截止品位放礦技術與低貧化放礦技術的最大區別。

1.5 覆蓋層的影響

為了形成崩落法正常回采條件和防止圍巖大量崩落造成安全事故，在崩落礦石層上面必須覆以巖石層，即覆蓋層。覆蓋層不僅滿足了擠壓爆破的條件和安全的需要，還能在回采過程中形成礦巖緩沖區，減少圍巖混入，降低礦石的貧化。

敦德鐵礦采用礦石墊層的方法形成覆蓋層，受無底柱分段崩落法的局限性，回采礦石過程中，礦石和巖石接觸面積大，覆蓋層很好地解決了圍巖混入的難題。在回采過程中一般只回收首采分層（2～3個分層）50%的礦石，余者暫留采空區作為覆蓋層，這樣就通過一部分礦石把礦石和巖石分隔開，適當減少了圍巖混入，條件好的地方甚至可以達到完全隔離，在接下來的回采過程中，就可以實現低貧化甚至無貧化放礦的目的。

2 降低礦石貧化率的措施

針對采礦過程中礦石貧化的問題，敦德鐵礦也采取了大量相關措施，實際過程中也取得了一定的效果，礦石貧化率基本能控制在12%左右，對提高回采率和節約成本起到了很好地作用。

2.1 優化采礦設計參數

受采礦方法缺陷的制約，如何減少礦巖接觸次數是優化設計參數的判斷依據。目前敦德鐵礦進路間距為18m，中深孔邊孔角為58°，孔徑為78mm，排間距一般為2m，部分區域2.2m，放射中心為1.5m。敦德鐵礦緊跟技術發展的潮流，在采礦設計參數優化主要采取的大間距、大排距的方法。通過采取大間距、大排距的方法來減少礦巖接觸次數，從而能相對減少礦石貧化，提高回采率。目前敦德鐵礦中深孔排間距從1.8m、2m逐漸過渡到現在的2.2m，這些都體現了大間距、大排距的設計理念，其目的一方面能提高生產效率，擴大產能，同時也能有效減少礦巖接觸次數，提高回采率。

2.2 爆破方式的優化

爆破技術是評價一個礦山水平的重要依據，高水平爆破技術能為采礦創造良好條件。目前敦德鐵礦針對不同的爆破外部條件，分別采用了孔底起爆技術、孔口起爆技術、全程導爆索起爆技術、分段微差起爆技術，推排處理和懸頂擴孔處理等爆破技術，很好地解決了采場中實際難題，大大降低了礦石貧化率，推動了采礦技術經濟指標進步。

（1）孔底起爆技術是敦德鐵礦一種常見的起爆方式，這種起爆技術能滿足中深孔正常爆破條件，有效減少懸頂，使采礦生產正常有序進行。

（2）孔口起爆技術作為一種輔助起爆方式，主要用于解決鏟裝過程中粉礦大，圍巖提前混入的現象，是重點解決礦石提前貧化難題的重要手段之一。該種方法利用炸藥傳爆時間上的微差，中深孔孔口區域礦石最先破碎并開始下落流動，能有效隔絕頂部覆蓋層的圍巖提前混入礦石中，杜絕礦石的提前貧化。該類方法缺點是容易產生懸頂，影響采場的正常退采次序，實際生產中可以與孔底起爆技術結合使用，防止懸頂的產生。

（3）全程導爆索起爆技術目前主要用于防止推排的產生。推排產生后，為圍巖混入提供了直接通道，導致掌子面礦堆迅速貧化，還堵住了礦石的正常流動，導致礦石無法回收，俗稱“包餃子”現象。由于敦德鐵礦爆破主要使用的炸藥是散裝重銨油炸藥，不能根據礦巖性質準確確定裝藥密度是造成中深孔爆破推排的主要原因之一，在裝藥過程中全孔加導爆索，能有效提高炸藥性能，減少推排的產生，同時還能減少大塊的產生，防止放礦口大塊“卡漏”現象的發生。

2.3 鏟裝技術

敦德鐵礦推行的采場配礦技術在生產過程中取得了良好效果，配礦技術很好地利用了循環鏟裝的概念，充分體現了采礦過程中的平行退采原則，使放礦橢球體中的礦石左右往復下落，保證了覆蓋層整體向下移動，減少了礦巖接觸次數，從而達到降低礦石貧化率的作用。低貧化放礦技術主要通過礦石運動和覆蓋層的控制來降低貧化率，而配礦技術恰好解決了上述難題。采礦過程中的循環配礦，能保證進路之間在水平空間上平行退采，使覆蓋層中的圍巖沿著與礦柱的切線方向向后滑落，減少圍巖混入礦石的運動之中;同時在垂直空間上，相鄰幾條進路的循環鏟裝，使礦石的下落呈現左右往復運動，能有效控貧化率。

2.4 覆蓋層的管理

覆蓋層管理是控制礦石貧化的重要手段，敦德鐵礦采用的礦石墊層的覆蓋層管理與回采出礦管理存在重要矛盾，隨著采礦成本的增加，企業為獲取更大的直接效益，礦石墊層可能會被逐漸破壞。為降低礦石貧化率，穩定質量，在生產管理中須加強覆蓋層的管理，從以下兩個方面著手：

（1）覆蓋層中的礦石墊層占有一部分礦石資源，如果在回采過程中無限制回收礦石，礦石墊層將被破壞，從而影響后續階段的采礦生產。因此，回采過程中，應嚴格控制出礦總量，中深孔爆破后，當出礦量達到一定要求后，要求操作人員能自主封停，杜絕“超挖現象”，即杜絕回收礦石墊層中的礦石，才能保留覆蓋層礦石的厚度。

（2）覆蓋層的管理還需要電鏟操作工人在出礦過程中做到循環鏟裝，才能保證覆蓋層整體下移。同一礦塊中，如有一條進路超前其他進路回采，或一條進路出現單點出礦、單幫出礦，勢必會造成覆蓋層出現小漏洞、缺口，破壞覆蓋層的整體下移，圍巖就能從這些缺口、漏洞中混入，導致礦石貧化。

3 結語

礦石質量對選礦廠的生產尤為重要，自生產以來敦德鐵礦采礦廠對低貧化放礦技術的探索，敦德鐵礦對該技術的實踐和運用已經積累了一定的經驗，該技術在實際生產中不僅能減少礦石貧化，穩定礦石質量，為選礦廠提供優質產品，控制礦石貧化，為企業創造良好經濟效益。放礦技術的實踐運用需要更加系統地技術標準和規范，在實際生產過程中，只有形成成熟的管理模式和配套技術標準，才能真正實現低貧化放礦的良好目標，取得可觀的經濟效益。

參考文獻

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