1、無底柱分段崩落法出礦進路布置研究*陳發興(云南華昆工程技術股份公司,云南 昆明 650051摘 要:針對礦體不同厚度、不同傾角及礦體的不同部位,提出了無底柱分段崩落法出礦進路和放礦橢球體的最佳布置方式,分析了無底柱分段崩落法出礦進路大間距布置和小間距布置各自的優缺點和適應情況。關鍵詞:無底柱分段崩落法;出礦進路;放礦橢球體布置中圖分類號:TD852 文獻標識碼:B 文章編號:1004-2660(201003-0001-06R esearch on Layout of O re R e m oval D rift by N on-p illarSublevel Cav i ng M et hod

2、C H E NG Fa-x i n g(Y unnan H uakun Eng i neer i ng Co.,L td.,K un m ing650051,Ch i naA bstract:I n v i e w of the d ifferent thicknesses and ob li q u ities of ore body,and its different parts,the opti m um l a youtm ode for ore re m oval drift and dra w ing elli p so ids by non-p illar sub level c

3、av ing m ethod w as put for w ar d.M oreover,the advantages and disadvantages of l a rge-space and s m all-space arrange m ent in ore re m oval driftw ith non-p illar sub level cav i n g m ethod,and t h e ir a daptab ilities w ere ana l y zed.K ey words:Non-p illar subleve l cav i n g m ethod,ore re

4、 m oval drif,t dra w i n g elli p soid arrange m ent1 概 述無底柱分段崩落法因其布置靈活,結構簡單,不需留礦柱,能連續回采,效率高,經濟效益好,在地表允許崩落的厚大礦體地下開采中得到廣泛的應用。隨著適用于無底柱分段崩落法開采的無軌采掘設備的發展和性能的提高,無底柱分段崩落法開采的分段高度正由低分段向高分段方向發展,如大紅山鐵礦已采用了20m的分段高度。橢球體放礦理論認為:礦石在采場破碎*收稿日期:2010-03-18作者簡介:陳發興(1970-,男,云南人,高級工程師,主要從事礦山工程設計工作.后,在采場底部放礦時,礦石是按近似橢球體形狀向

5、下自然流動下來的,即放出礦石原來所占的空間形狀為一個旋轉橢球體;無底柱分段崩落法放礦時,崩落的礦石是從回采巷道的端部放出,放礦橢球體因受到采礦工作面礦壁的影響而發育不完全,放礦橢球體略多于一個完整橢球體的一半,其軸心有所偏斜,和礦壁成一不大的夾角,而在垂直于回采巷道的剖面上,放礦橢球體的形狀是完整的。放礦橢球體的特征參數是放礦設計的依據。放礦橢球體的特征參數的具體數值跟礦石性質有關,有條件時應通過試驗確定,沒有采取試驗確定的可類比確定,但都應在生產實踐中進行校正。2 無底柱分段崩落法進路及放礦橢球體布置要點2.1 分段高度的確定分段高度確定了無底柱分段崩落法進路在豎直方向上的間距。無底柱分段崩

6、落法的分段高度,一般情況由兩個方面決定,一是設備配置;二是礦體情況。從設備配置方面看,首先是深孔鑿巖設備和裝藥設備要能適應分段高度的要求,其次是當分段高度較高時,鏟運機應大型化,以便提高出礦效率,增加鏟取深度,減少礦石損失,在設備配置能適應的前提下,分段高度應盡量放大,以減小采切比,提高采礦效率;從礦體方面來看,礦體厚大、下盤傾角接近垂直或水平時,分段高度可按設備配置的適應情況取大值,當礦體不太厚大、下盤傾角不是接近垂直或水平情況下,為減小下盤損失,分段高度宜適當減小。上世紀90年代之前,國內無底柱分段崩落法主要采用國產設備,分段高度多取10 12m,近10年以來,隨著進口采掘設備在國內礦山的

7、廣泛采用,及國產采掘設備性能的提高,相應地國內無底柱分段崩落法分段高度也提高到了1520m。2.2 放礦橢球體排列在無底柱分段崩落法分段高度已經確定的前提下,選定合適的進路間距和崩礦步距是獲得良好放礦效果和經濟效益的關鍵。無底柱分段崩落法放礦時,應使放礦橢球體在空間上進行緊密的、合理的排列組合,這樣才能使礦石損失率和貧化率控制在較小的范圍, 使開采效益最大化。圖1 放礦橢球體橫向排列排列放礦橢球體在橫剖面上的排列確定了進2有色金屬設計 第37卷路間距。在垂直于進路的剖面上,放出橢球體的排列方式有2種:如圖1a 圖所示的無底柱分段崩落法大間距布置;如圖1b 圖所示的無底柱分段崩落法小間距布置。大

8、間距布置時,同分段相鄰進路間的放出橢球體不相交,而是上半個橢球體的側面與上分段相鄰進路的放出橢球體相交,上半個橢球體的頂面與往上第2個分段處于正上方進路的放出橢球體相交,下半個橢球體的側面與下分段相鄰進路的放出橢球體相交,下半個橢球體的底面與往下第2個分段處于正下方進路的放出橢球體相交。如此布置,放出橢球體的高度略大于2個分段的高度,放出橢球體的體積相對較大。小間距布置時,同分段相鄰進路間的放出橢球體在側面相交,橢球體的頂面與上分段相鄰進路的放出橢球體相交,橢球體的底面與分段相鄰進路的放出橢球體相交。如此布置,放出橢球體的高度略大于一個分段的高度,放出橢球體的體積相對較小;由于受設備性能的限制

9、,分段高度是有限的,放出橢球體高度有限,因此使得進路間距較小(如果加大進路間距,同時加大放出橢球體高度,為適應設備性能,只有在礦體中間加設鑿巖分段,這樣布置實際上已變更成了高端壁無底柱分段崩落法的布置方式。體的排列放出橢球體在沿進路豎直剖面上的排列確定了崩礦步距。如圖2所示,為減少礦石損失,同一進路前后相鄰放出橢球體間也應有適當的相交面積,而上下左右相鄰橢球體則應前后方向上錯開一定距離,使橢球體最突出的部位相互錯開,這樣布置有利于減小礦石損失和廢石 混入。圖2 放礦橢球體縱向排列Fi g .2 End-to-End Set up for Dra w i ng E lli psoi d3第3期

10、陳發興:無底柱分段崩落法出礦進路布置研究在礦體邊沿部位的放礦橢球體排列在礦體的邊沿部位,放礦橢球體的布置需根據實際情況作適當調整以提高礦石回收率。(1水平礦體的首采分段和末尾分段采用大間距布置時,在水平礦體的首采分段和末尾分段,需布置小橢球體放礦來提高回收率,具體布置如圖3所示。在首采分段,需在下分段的2個大橢球體間布置1個小橢球體。由于首采分段的放出橢球體高度有限,在按首采以下分段的大橢球體參數確定進路間距后,首采分段的放出橢球體與下一分段在側面沒有足夠的相交面積,而且為了盡量與下一分段橢球體靠近,其高度需超過廢石層適當高度。經計算,首采分段的礦石放出率較小,只有約20%30%。經分析比較,

11、如首采分段的礦體高度不足3/4倍分段高度時,則首采分段已不宜放礦,而應調整第2、第3分段的放出橢球體高度,由第2、第3分段的橢球體將首采分段 的礦石放出。圖3 水平礦體首和末分段橢球體排列F i g .3 E lli psoi d Set up ofH orizontal Ore Body at In iti al and F i nalM i n i ng Sublevel在末尾分段,需在本分段的2個大橢球體間加密1進路布置1個小橢球體放礦,經計算加密進路可以回收的礦石量約有20%30%的分段礦量。有條件時,可以將加密進路的標高適當放低一些,以提高回收率。(2傾斜礦體的上下盤位置無底柱分段崩

12、落法開采傾斜礦體時,有垂直走向和沿走向布置2種方式。垂直走向布置并采用大間距布置時,當用大橢球體放礦至一定位置時,大橢球體底部有一部分已4有色金屬設計 第37卷進入下盤圍巖內,由于貧化加大而不宜再繼續后退放礦時,應在上1分段加設進路(間距減小用小橢球體放礦回收未放出的礦石,具體布置如圖4所示。沿走向布置并采用大間距布置時,當因橢球體下部貧化較大而不宜在下盤再布置出礦進路時,應在上分段2個大橢球體之間加密1條進路用小橢球體放出上分段2個大橢球體之間未放出的礦石,具體布置如圖5 所示。圖4 傾斜礦體垂直走向布置時下盤橢球體排列Fig .4 Foot w all E lli psoi d Set u

13、p of Inclined O re Body of Vertical Trend圖5 傾斜礦體沿走向布置時下盤橢球體排列F i g .5 Foot w allE llipsoid Setup of Incli ned Ore Body of S trike Arrange m ent在礦體的上盤,因為礦體傾斜的原因,礦體高度是漸變的,這時,應按具體情況調整靠近上盤位置的相關放出橢球體的高度,優化放礦效果。5第3期 陳發興:無底柱分段崩落法出礦進路布置研究6 有色金屬設計 第 37卷 總的來說, 在礦體邊沿部位加設小橢球 體放礦, 或者由于礦體高度變化而調整相關 放出橢球體高度, 都會由于橢球

14、體高度與進 路間距的 不配套 , 使這一局部放礦的放礦 指標相對會差一些。 2 2 4 薄礦體放礦橢球體排列 . . 當礦體相對較薄小的情況, 不宜采用大 間距的布置方式, 當礦體只有 1分段厚時, 宜 采用小間距的布置方式, 當礦體只有 2 個分 段厚的情況, 宜在采用礦體底部布置小分段 高度的 ( 對傾斜礦體 , 或小間 距的 ( 對水平 礦體 出礦進路方 式, 并在 礦體中部加設鑿 巖分段, 如圖 6所示。 圖 6 小分段 (間距 布置 F ig 6 Sm a ll Seg ent ( Space A rrange ent . m m 2 2 5 無底柱分段崩落法進路布置方 . . 較大

15、, 在豎向上能形成多個大橢球體重疊的 情況。在礦體相對較薄小的情況, 大間距布 置方式不能體現其采切比小的優勢, 因其結 構尺寸較大, 不能適應礦體邊沿部位的情況, 還需增加進路用小橢球體放礦來提高礦石回 收率, 在布置分段數較少的情況下, 這樣布置 的采切比并不低, 而且因其放礦橢球體高度 與進路間距的 不配套 , 使得邊沿部位的放 礦指標相對較差, 因此不宜采用大間距的布 置方式, 如上述 2 2 4節所述, 宜采用小間距 . . 或高端壁的布置方式。 式的比較 ( 1由 于大間距布置的工 程相對較少, 因此其采切比低, 這是大 間距布置 的優點。 隨著采掘設備性能的提高, 無底柱分段崩落 法已逐步向高分段大間距發展, 大間距的布 置方式在實際中運用較為廣泛。由于采掘設 備性能的限制, 采用低分段無底柱分段崩落 法開采時, 常用的進路間距 !