祁雨沟金矿崩落法采场结构参数优化研究*

王庆祥 刘冬生 陆玉根

（1.河南金源黄金矿业有限责任公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）

放矿工作是无底柱分段崩落法的核心工作，为了探寻适合祁雨沟金矿崩落法采矿最佳采场结构参数，为矿山优化回采技术指标提供支撑，据此开展实验室放矿相似模拟试验，探寻最优采场结构参数组合。本研究对提高回采指标及矿山开采设计具有指导意义［1-2］。

1 矿山概况

祁雨沟矿区采用无底柱分段崩落法，主要开采J4 号角砾岩体、标高范围在400～280 m 的金矿体，年生产能力为100 万t，采用平硐、副井联合开拓，主要开拓工程包括580 m 主运输平硐、副井、主井、采区斜坡道等。目前，祁雨沟金矿井下J4 矿体无底柱分段崩落法主要开采325 m 水平以上矿体，采场结构参数为15 m×15 m（分段高度×进路间距），进路尺寸规格为2.8 m×3 m，炮孔排距1.3 m。

分段高度的选取需与分段放矿形式及凿岩出矿设备相匹配，尽可能地取较大值，以充分发挥凿岩设备工作性能，降低采切比，提高生产能力。根据前期对矿山井下开采实际情况的调研，目前J4 矿体井下无底柱分段崩落法分段高度为15 m 左右，本次放矿试验中参数组合将分段高度提高到20 m，进路间距提高到18、20 m，以充分发挥大结构参数放矿的优点。

根据放矿椭球体理论，随着分段高度和进路间距的提高，放矿步距和进路尺寸应同步提高，立体模拟试验在此分段高度及进路间距下，匹配不同的进路间距及放矿步距进行放矿试验，从中寻求适合最佳采场结构参数组合和出矿管理方式。

2 试验原理及方案

2.1 试验原理

放矿过程可以表述为耙矿—筛矿—称重—记录。祁雨沟金矿井下J4 矿体采用爆破出矿量进行截止出矿，所以实验室也模拟该种进路口爆破量来进行相似出矿。在无底柱分段崩落法放矿时，一般通过现场进路实际放出矿量与进路口所承担的矿量之比作为矿石回收率，再计算贫化率。每个进路口承担的矿量由进路口上部近似菱形多面体体积计算得到［3］。

试验分别采用金矿石与铁矿石进行对比试验，金矿石为祁雨沟金矿井下采场矿石，铁矿石为梅山铁矿井下采场矿石。采用金矿石做放矿试验时，由于金矿石无磁性，因此采用梅山磁铁矿作为覆盖岩，以便矿岩混合后的分离。采用梅山磁铁矿做对比试验时，采用纯净白云岩作为覆盖岩，两者矿岩的块度级配均按照祁雨沟金矿井下采场爆破矿岩块度级配配比，以达到块度相似。实验室放矿试验得到的回贫指标不能简单地与实际生产中的回贫指标画等号，但可用于对采场结构参数组合的评价。本次试验主要是比较不同参数组合下回贫指标大小，以达到优选采场参数的目的［4］。

2.2 试验方案

通过实验室立体放矿相似模拟试验寻求最佳采场结构参数组合（分段高度、进路间距、放矿步距及进路尺寸等）［2］。实验室试验模型比例采用1∶100，框架为木质结构。下部放矿口断面尺寸为2.8 cm×3.0 cm，采用厚度约1 mm 铁管制作。巷道采用菱形交错布置，共设置了5 个分段，每分段设置3～4 个出矿进路，每个进路共设置4 个步距，各个步距都可向外抽出。模型结构布置如图1 所示，实验室现场模型见图2。

试验共设置了15 组不同的立体试验参数，完成了15组多参数放矿对比试验。参数对比包括进路口布置方式、出矿量、分段高度、进路间距、放矿步距、进路口尺寸、不同矿种，试验参数组合见表1。

3 试验结果分析

3.1 进路口布置方式及不同出矿量对比

试验表明，进路口上下交错布置的回收及贫化指标优于进路口上下对齐的指标。分别按照出矿量100%与115%进行了对比试验，结果表明出矿量为爆破量的100%时，参数组合回收及贫化指标优于出矿量115%参数组合［5］。

3.2 不同分段高度及进路间距对比

按照分段高度15、20 m，进路间距分别为15、18、20 m 分别进行了交叉试验，各参数组合试验数据见表2，可见15 m×15 m 组合回贫差要高于15 m×18 m、20 m×20 m 参数组合。在铁矿对比试验中，结论一致。

3.3 不同放矿步距及进路口尺寸对比

进路口尺寸分别按2.8 m×3 m 与3.8 m×4 m 进行对比试验，放矿步距按照3.64 m和4.4 m对比试验，各参数组合试验结果见表3。

试验结果表明，单独调大放矿步距或者是进路口尺寸不能提高回收及贫化指标，但是同时调大放矿步距和进路口尺寸时，所得到的回收及贫化指标要高于目前所使用的参数组合。

3.4 工艺参数选择

建议矿山在355 m 水平及以下采用上下分段进路口交错布置的采准方式，同时可适当提高进路口尺寸及崩矿步距，进路口尺寸可提高至3.8 m×4.0 m，崩矿步距调至1.5～1.6 m（按1 次崩矿2 排，松散系数1.4 计算），同时严格控制放矿管理，不能超量出矿。

4 结语

（1）单纯增大出矿量并不能直接提高回贫指标；提高分段高度及进路间距可提高生产能力，充分发挥大结构参数放矿的优点，但并不一定能直接提高回贫指标；调大放矿步距或者是进路口尺寸均不能提高回收及贫化指标，但是同时调大放矿步距和进路口尺寸时，所得到的回收及贫化指标要高于目前所使用的参数组合。

（2）建议矿山在355 m 水平及以下采用上下分段进路口交错布置的采准方式，同时可适当提高进路口尺寸及崩矿步距，进路口尺寸可提高至3.8 m×4.0 m，崩矿步距调至1.5～1.6 m，同时严格控制放矿管理，不能超量出矿。