司家營鐵礦露天采場礦石損失率和貧化率降低措施

楊　威　藍文娟

(河北鋼鐵集團灤縣司家營鐵礦有限公司)

1　司家營鐵礦概述

司家營鐵礦露天開采采剝工藝為牙輪鉆機穿鑿中深孔，炸藥爆破崩落礦巖，單斗挖掘機裝載自卸汽車運輸[1-3]。采場劃分水平臺階由上向下逐層開采，開采臺階高度為12～15 m，推至終了境界時每2個臺階并段為24～30 m；采剝工作面沿礦體走向方向布置，向東西兩側推進；最小工作平臺寬40～50 m，工作臺階坡面角為75°；開段溝底寬45 m[4-5]。露天開采裝車采用斗容10 m3大型電鏟，穿孔采用目前國內礦山普遍采用的國產φ310 mm孔徑牙輪鉆，運輸汽車采用載重130 t級和180 t級電動輪汽車。

表1　司家營鐵礦礦體特征參數

2　露天采場兩率降低措施

司家營鐵礦露天采礦礦石損失的原因為：①在開采過程中由于礦巖分穿、分爆措施不當，致使礦石混入廢石中而被舍棄；②礦體中的脈巖及近礦圍巖在開采過程中大量混入礦石中，導致礦石的混巖率超標，致使礦石無法利用而被舍棄；③因爆破參數設計不合理，致使礦石塊度過大，因無法對其進行二次爆破而被留于采場；④由于礦石質量差，無法滿足選礦條件造成礦石損失；⑤因管理不當導致一部分礦石未能回采出；⑥因采礦方法選用不當導致一部分礦石未能回采出；⑦露天開采設計境界內為保護邊坡而禁止回采的礦石。礦石貧化原因為：①在礦山開采穿孔、爆破、采裝、運輸過程中，因廢石混入或富礦損失導致礦石品位降低；②地質探礦工作不到位，影響了穿孔、爆破、鏟裝等作業合理安排。本研究針對司家營鐵礦實際情況，結合礦石損失與貧化原因，提出了包含重點實施分穿分爆、小設備礦巖挑選及完善現場生產組織等方面的露天采場兩率降低措施。

2.1　分穿分爆

通過在礦巖交界區域實施礦石與巖石分別穿孔和爆破作業，減少因爆破導致的礦巖混雜。根據采場地質圖及各臺階斷面，確定適合實施分穿分爆位置，并將該位置反映到地形地質現狀圖中，由礦山地測部門提供該位置的詳細地質資料圖(包括礦體走向、礦體傾斜角度、礦體平面圖和剖面圖)。根據現場勘查結果，并結合礦山地測部門提供的地質資料，對分穿分爆作業過程中可能存在的問題及預期效果(如可挑選出的礦巖量等)進行初步預測。根據礦體走向圖等資料，對礦體和巖石交界線進行現場放線。在此基礎上，方可設計分穿分爆方案：①選擇實施分穿分爆作業的鉆機型號，并根據現場放線情況，確定各個位置穿孔孔深和孔網參數，特別是對于需要進行傾斜穿孔的位置因嚴格按照設計的傾斜角度和傾斜方向進行穿孔作業；②穿孔作業完畢后，根據爆區礦巖性質確定爆區裝藥結構；③礦石挑選，制定礦巖挑選順序以及相關作業設備選型標準，并做好記錄。

司家營鐵礦露天采場-54 m水平4#礦體北側端部區域內的礦體寬度為45 m，走向長度為10 m，礦體傾向W，傾角約40°(圖1)。分穿分爆所需設備為φ310 mm牙輪鉆機、電鏟、鉤機以及φ120 mm潛孔鉆機。

牙輪鉆機穿孔順序為自西向東，先進行前2排穿孔，炮孔返渣見礦后即可停止穿孔，此時的穿孔深度即可作為實施分穿分爆作業的炮孔深度。上述炮孔施工完畢后，其他炮孔全部按照正常孔深進行穿鑿，爆破方向設計為向南。爆破作業完畢后鏟裝設備從礦體上盤開始工作(圖2)，鏟裝作業面底板出現礦石時停止作業，此時利用鉤機進行礦體上盤巖石剝離作業(圖3)，同時出露根底，對于出露的根底采用潛孔鉆進行處理(圖4)。

圖1　礦體平面及炮孔布置示意

圖2　爆破后由礦體上盤實施鏟裝作業

圖3　已出露的部分礦石斜面

圖4　上盤巖石全部清理完畢

2.2　礦巖挑選

針對司家營鐵礦礦體分布條件復雜、主體鏟裝設備較大的特點，合理使用小設備(主要為鉤機)對礦巖混雜區域進行礦巖挑選，有助于降低礦石損失率和貧化率。首先根據采場實際情況，確定實施小設備挑選礦石的區域；其次根據礦巖分布情況以及是否需要修墊道路情況，確定挑選方法(由小設備直接裝車或由小設備直接將所需挑選的礦巖甩至掌子面下部，再由電鏟裝車)。

司家營鐵礦露天采場-97 m水平西幫上部為礦石，下部為巖石，其中礦石厚度為1～4 m。考慮到該區域作業面較為狹窄，且爆區外側有高壓電纜，若直接使用鉤機裝車，面臨修路困難，故確定使用鉤機直接將上部礦石部位甩至掌子面下部，再由下部電鏟將礦石裝出(圖5、表2)。

圖5　利用鉤機實現礦巖分離施工

班次挑選類別車數總質量/t0點8點16點礦石15600巖石礦石20800巖石礦石巖石

注：作業時間：2016年11月10日；作業位置為-97 m水平西幫。

2.3　完善現場生產組織

在采取分穿分爆、礦巖挑選措施的基礎上，為進一步完善現場生產組織，可采取的措施為：①加強地質探槽開挖、炮孔取樣和斷面素描等地質工作，進一步了解礦體分布位置及礦石質量特征；②在采場道路修墊及加設路擋工作中，應對修路位置的礦巖分布情況進行分析，嚴格執行“礦石位置用礦石料修墊，巖石位置用巖石料修墊”的原則；③根據司家營鐵礦主體鏟裝設備大型化的實際條件，合理設計鏟裝順序能夠有效降低礦石損失與貧化，可通過不斷調整采場布局，優化運輸道路，將電鏟作業方向調整為自礦體上盤向礦體下盤。

3　成效分析

通過實施采場兩率降低措施，減少了礦石損失，2016年礦石損失率為7.23%，貧化率為9.18%，均優于2015年(2015年礦石損失率為7.9%，貧化率為9.58%)。 2016年對礦巖混合區域實施的分穿分爆和小設備礦巖挑選工作，能夠有效剔除礦石中的夾巖，對巖石中夾雜的部分礦石進行回收。措施實施以來，累計多回收礦石4.8萬t，多剔除巖石3.9萬t。按照小設備裝運礦石成本為3.3元/t計算，多回收礦石所產生的經濟效益為224.16萬元；按照破碎處理礦石成本為3.55元/t，選礦處理礦石成本為30.11元/t(均為變動成本)計算，減少巖石進入選礦系統后所降低的選礦成本為131.27萬元，綜合經濟效益為355.43萬元。

4　結　語

在充分分析司家營鐵礦露天采場礦石損失與貧化原因的基礎上，結合礦體分布情況、采場布局情況，為進一步降低采場礦石損失率和貧化率，提出了包含重點實施分穿分爆、小設備礦巖挑選以及完善現場生產組織等方面的采場兩率降低措施。研究表明：采用“主礦體上盤進行分穿分爆，整體采用壓渣松動爆破”的施工思路以及直接采用鉤機從爆堆上部將所需挑選的礦石或巖石甩至下個臺階，再通過電鏟進行鏟裝作業的方法使得采場礦石損失率和貧化率得以有效降低，并取得了顯著的經濟效益，可供類似礦山借鑒。

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