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放矿口尺寸对放矿效果的影响 于志宏 1 张治强 1， 2 宋超 1 马驰 11 （1. 辽宁科技大学矿业工程学院， 辽宁 鞍山 114051； 2. 辽宁省金属矿产资源高效综合利用工程技术研究中心， 辽宁 鞍山 114051） 摘要无底柱分段崩落法是金属矿山地下开采应用较多的一种高效采矿方法， 在覆盖岩层下进行放矿， 矿 石损失贫化大、 回收效果差的问题非常突出。为了解决这一问题， 国内外的大量研究集中在放矿理论、 结构参数、 覆盖层形成和出矿工艺等方面。无底柱分段崩落法放矿中， 放矿口尺寸的大小对放矿效果有着显著的影响， 是造 成无底柱分段崩落法损失贫化大的一个不可忽视的因素。为了进一步研究放矿口高度和宽度对放出矿石量、 废石 混入的影响， 采用单进路单分段物理放矿模型， 进行了12种不同放矿口尺寸的物理放矿实验。结果表明 适当扩 大放矿口宽度或降低高度， 会增加放出纯矿石量、 提高矿石回收率、 降低贫化率， 且放矿口宽度小于5 m， 高宽之比 在0.7～1之间时， 混入废石率较小。 关键词无底柱分段崩落法放矿口尺寸放矿效果回收率贫化率 中图分类号TD853文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -08-027-05 DOI10.19614/ki.jsks.201908005 Influence of Ore Chute Sizes on Ore Drawing Effect Yu Zhihong1Zhang Zhiqiang1， 2Song Chao1Ma Chi12 （1. School of Mining Engineering ， University of Science and Technology Liaoning， Anshan 114051， China； 2. Engineering and Technology Research Center of High-efficiency Mining-processing and Utilization of Metal Mineral Resources of Liaoning Provence， Anshan 114051， China） AbstractSublevel caving without pillar is a high efficient mining which is widely used in underground mining of metal mines. Such problems as high ore loss and dilution， poor recovery effect are usually appeared during ore draw- ing under the overburden. In order to solve these problems， a great deal of researches have focused on the theory of ore draw- ing， the structural parameters， the ation of overburden and the technology of ore drawing. In sublevel caving without pil- lar， the size of ore chute has a significant effect on ore-drawing effect and it is an important factor that causes high loss and dilu- tion under sublevel caving without pillar. In order to further study the effect of the height and width of the ore chute on the ore yield and the reverberation of waste rock， physical ore-drawing experiments with 12 different ore chute sizes were carried out by single-pass single-stage physical ore-drawing model.The results show that adequately increasing the width of ore drawing hole or lowering the height will increase the amount of pure ore， improve the recovery rate of ore and reduce the dilution rate. When the width of ore chute is less than 5m， and its height-width ratio is ranging from 0.7 to 1， the waste in-ore rate is lower. KeywordsPillarless sublevel caving ， Sizes of ore chute， Ore drawing effect，Recovery， Depletion 收稿日期2019-06-22 作者简介于志宏 （1991） ， 男， 硕士研究生。通讯作者张治强 （1971） ， 男， 副教授， 博士， 硕士研究生导师。 总第 518 期 2019 年第 8 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 518 August 2019 无底柱分段崩落法是我国出现的首个趋于机械 化、 高强度开采矿石的采矿方法。由于该法在覆盖 岩层下进行放矿， 矿石损失贫化大、 回收效果差的问 题非常突出。因此， 国内外专家学者 ［1-8］对放矿理论、 结构参数、 覆盖层形成以及出矿工艺等做了大量研 究。其中结构参数对放矿效果的影响较为显著， 比 如分段高度、 进路间距、 崩矿步距、 前端壁倾角和出 矿巷道的结构与尺寸等技术参数。关于放矿口尺寸 对放矿效果的影响已提出多年， 很多学者和科研人 员 ［9-13］对此进行了研究。乔攀登［14］等人分析了端部放 矿条件下， 进路宽度及出矿方式对放矿的影响， 认为 增大放矿口矿岩散体的有效流动范围， 有利于顶部 矿岩平稳下降。宋洪勇 ［15］等人讨论了放矿口尺寸对 放出椭球体形态的影响， 认为放矿口越高越宽， 松散 27 ChaoXing 金属矿山2019年第8期总第518期 矿石流动性好， 大块堵塞的机率小。李胜辉 ［16］等人 分析了采场结构参数对矿石损失贫化的影响， 认为 宽而低的矩形巷道有利于矿石流动和放出体的发 育。为了进一步探究放矿口尺寸对放出矿石量、 废 石混入的影响， 本研究采用单分段单进路放矿模拟 实验， 改变放矿口宽度以及高度， 对放出矿石量和废 石混入的变化情况进行了分析。 1物理模拟实验 1. 1实验方案 本实验为单进路单分段物理模拟放矿实验， 相 似比为1 ∶ 50。模拟实验对应的相关结构参数 分段 高度 20 m、 进路间距 20 m、 崩矿步距 3 m、 边孔角 45 ， 分别按放矿口高度70 mm、 80 mm、 90 mm， 宽度 80 mm、 90 mm、 100 mm、 110 mm组合成12组不同放 矿口尺寸进行放矿实验， 每组实验进行3次。结构参 数之一如图1所示。 1. 2实验材料 实验所用矿石采用黑色铁矿石， 废石采用白色 石英岩； 经破碎、 筛选， 调配出所需粒度组合见表1、 表2。 1. 3实验过程 先在崩矿步距处插入隔离板， 之后在隔离板两 侧分别充填400 mm高的矿石和废石， 充填完毕后将 隔离板抽出， 再充填400 mm高的废石在其之上以形 成覆盖岩层， 见图2。 矿铲高宽为50 mm50 mm， 放矿口两边交替 均匀出矿， 6铲为一次计量单位， 在5次连续的计量单 位中， 有3次或3次以上的废石混入率超过70， 终止 放矿。每组实验重复3次。出矿过程见图3。 2实验结果分析 2. 1放矿口尺寸对放出纯矿石量的影响 分别统计在3种不同放矿口高度条件下， 扩大宽 度进行放矿， 对应正面废石达孔时放出的纯矿石量， 见图4。 放矿口高度为70 mm， 放矿口宽度从80 mm逐渐 扩大至110 mm进行放矿， 正面废石达孔时放出的矿 28 ChaoXing 于志宏等 放矿口尺寸对放矿效果的影响2019年第8期 石量依次为1 963.4 g、 2 143.3 g、 2 262.8 g、 2 808.5 g。 放矿口高度为80 mm， 放矿口宽度从80 mm逐渐扩大 至110 mm进行放矿， 正面废石达孔时放出的矿石量 依次为1 876.1 g、 1 999 g、 2 142 g、 2 352.2 g。放矿口 高度为90 mm， 放矿口宽度从80 mm逐渐扩大至110 mm进行放矿， 正面废石达孔时放出的矿石量依次为 1 868.3 g、 1 949.6 g、 2 030.4 g、 2 058 g。由此可见， 相 同放矿口高度条件下， 放矿口宽度从80 mm逐渐扩大 到110 mm进行放矿， 正面废石达孔时放出的纯矿石 量随之增加， 废石混入延缓； 相同放矿口宽度条件 下， 放矿口高度从70 mm逐渐扩大到90 mm进行放 矿， 正面废石达孔时放出的纯矿石量逐渐减少， 废石 提前混入。 2. 2放矿口尺寸对矿石回收率的影响 在12组不同放矿口尺寸条件下进行放矿， 对应 的矿石回收率， 见图5。 放矿口高度为70 mm， 宽度从80 mm逐渐扩大到 110 mm进行放矿， 对应矿石回收率依次为35.78、 37.39、 38.09、 40.54。扩大放矿口高度至 80 mm， 且放矿口宽度从80 mm逐渐扩大到110 mm时进 行放矿， 对应矿石回收率依次为 33.87、 36.80、 37.16、 39.84。扩大放矿口高度至90 mm时， 放矿 口宽度从80 mm逐渐扩大到110 mm进行放矿， 对应 矿 石 回 收 率 依 次 为 32.58 、 35.02 、 35.32 、 37.52。可以看出， 相同放矿口高度条件下， 放矿口 宽度从80 mm逐渐扩大到110 mm进行放矿， 可以提 高矿石的回收率。其中， 放矿口宽度从90 mm扩大至 100 mm时， 对应矿石回收率变化较小。放矿口宽度 保持不变， 放矿口高度从90 mm逐渐降低至70 mm进 行放矿， 对应矿石的回收率随之降低。 2. 3宽度对废石混入的影响 分别在70 mm、 80 mm、 90 mm的放矿口高度条件 下， 改变放矿口宽度进行放矿， 对应废石混入率， 见 图6。 可以看出， 放出矿岩量相同时， 宽度从80 mm逐 渐增加到110 mm， 废石混入率逐渐降低。在90～100 mm的宽度范围附近， 其废石混入率的变化较小， 表 明在该范围内改变宽度对废石混入率影响较小。 2. 4 高度对废石混入的影响 分别在80 mm、 90 mm、 100 mm、 110 mm的放矿口 宽度条件下， 改变放矿口高度进行放矿， 对应废石混 入率， 见图7。 如图 7 （a） 、 图 7 （b） ， 放矿口宽度为 80 mm、 90 mm， 高度为 90 mm 时， 废石混入率最高， 高度从 80 mm降低到70 mm时， 废石混入率变化较小。如图7 （c） 、 图7 （d） ， 放矿口宽度达到并超过100 mm后， 降 低高度会明显延缓废石的混入。当放矿口宽度小于 100 mm， 高宽之比在0.7～1之间时， 改变放矿口尺寸 对废石混入的影响不大。 3结论 （1） 扩大放矿口宽度， 放出的纯矿石量随之增 加； 扩大放矿口高度， 放出的纯矿石量随之减少。在 29 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ 无贫化放矿中， 不考虑其他条件的影响， 扩大放矿口 宽度或降低高度可以提高矿石的回收。 （2） 适当扩大放矿口宽度或者降低高度， 可以提 高矿石的回收率。 （3） 合理降低放矿口高度会延缓废石的混入， 但 宽度小于100 mm， 高度从80 mm降低到70 mm时， 对 废石混入率的影响较小。 （4） 适当扩大放矿口宽度， 可以延缓废石的混 入， 放矿口宽度小于100 mm且高与宽之比在0.7～1之 间时， 改变放矿口尺寸废石混入率较小。 参 考 文 献 董振民， 范庆霞， 金闯.大间距集中化无底柱采矿新工艺研究 ［J］ .金属矿山， 2004（3） 1-4. 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