查崗諾爾鐵礦礦石回采技術優化的探討

張清山

(新疆八鋼礦業資源有限公司)

1 礦山地質及生產情況

查崗諾爾鐵礦位于西天山中部伊林哈比爾尕山的南麓，井下開采的FeI主礦體出露海拔3160～3400m，平均厚度50～60m，傾角20°～25°，為緩傾斜中厚礦體。礦體頂板圍巖為石榴石巖，底板為陽起石巖、硅化灰巖、大理巖。底板更有磁鐵礦化，并常以磁礦化蝕變石英閃長巖向礦體過渡。礦體中夾石長90～600m，寬度10～23m,產狀同礦體，形態為透鏡狀，夾石為大理巖、磁鐵礦化安山質凝灰巖、鈉長斑巖、石榴石巖。礦山一期開拓方案為平硐溜井+斜坡道，礦體開采主要采用了無底柱分段崩落法，設計中段高度60m，礦塊長度60m，礦塊高度與中段高度一致。分段高度15m，回采進路間距為15m。

查崗諾爾鐵礦2006年開始建設，設計采礦生產規模240萬t/年。2013年建成投入生產，由于礦山生產成本高，經營虧損，加之鐵礦石市場行情持續低迷，2014年底礦山被迫停產。目前，新疆鋼鐵鐵原料呈現出供不應求的局面，鐵礦石價格逐步回升，為此八鋼礦業加快了查崗諾爾鐵礦復產步伐，而在復產前認真研究礦山前期生產期間成本較高的原因，提出經營改善的對策，是礦山復產前迫切要研究和解決的主要問題，對礦山復產后的持續生產有著現實的意義。

2 開采過程中存在的主要問題

礦山前期生產期間存在礦石貧化率高、礦石損失率高、采出礦品位低等主要問題(表1)。這些問題直接導致礦石采切比增高、選礦比增大，使得礦山采礦、選礦成本升高，也是造成礦山前期生產經營虧損的主要原因之一。

表1 井下礦開采指標與設計指標對比

3 存在問題的原因分析

3.1 地質方面的因素

(1)礦體賦存條件的影響。無底柱分段崩落采礦法主要適用于礦石穩固的急傾斜厚大礦體。查崗諾爾鐵礦FeI礦體開采區域的礦體傾角比較緩，多為17°～35°，為緩傾斜中厚礦體。在緩傾斜礦體中采用回采進路交錯布置的無底柱分段崩落法采礦，在分段礦體上下盤會形成兩個三角礦段，礦山前期生產為了減少礦石損失，對上下盤三角礦量進行了回采，由于采用上向扇形炮孔崩礦，回采三角礦段時不可避免的出現礦巖混采情況，增大了礦石貧化率。下盤三角礦段是緩傾斜礦體殘留礦石主要集中的部位，由于下盤傾角緩，回收難度較大，是礦山損失率高的主要原因。

(2)圍巖夾層巖石性質的影響。礦體上下盤圍巖及內部夾層為磁鐵礦化石榴子石巖、磁鐵礦化陽起石巖，磁鐵礦化安山質凝灰巖，尤其是磁鐵礦化陽起石巖，磁鐵礦化安山質凝灰巖，現場肉眼和磁鐵都難以鑒別“礦”與“非礦”，圍巖含磁性鐵MFe品位在5%～12%，TFe在15%～22%，分層穿孔爆破發生貧化；同時采出礦石經粗破干磁選，因含磁性“廢石”與礦石粘滯，拋廢效果不好。

根據現場破碎拋廢及成品礦實地檢測，成品礦中主要含有磁鐵礦化安山質凝灰巖，是貧化率偏高的主要原因。

3.2 回采設計的因素

(1)采場結構參數偏小。礦山一期設計的主要采場結構參數為分段高度15m、進路間距15m，從無底柱分段崩落采礦法發展趨勢看，采場結構參數偏小。設計主要是考慮到一期礦山處于投產階段，工人鑿巖爆破技術經驗不足、礦山未進行大結構參數的試驗研究等。較小的采場結構參數不僅讓無底柱分段崩落法高效的開采優勢難以得到發揮，而且會使采切比過高、采礦成本較高，也會使無底柱分段崩落法的采礦損失貧化指標升高。

(2)截至品位放礦方式無法有效控制放礦。礦山初期生產采用的是截至品位放礦方式，即每崩落礦一個步距出礦初期放出40%～50%的純礦石，繼后再放出的是摻有廢石的礦石，隨著放礦的進行，廢石摻放量越來越多，直至認為采出礦石品位不經濟為止，而此時的控制出礦指標是截止品位。截止品位放礦方式要求在放礦過程中必須隨時掌握采場的品位變化，以此來指導采場的出礦，目前尚未有能夠及時檢測出井下采場采出礦石品位的分析儀器，因此礦山現場在出礦時無法進行有效的放礦控制。截至品位放礦方式為了減少礦石損失，每個步距勢必要多放出大量的廢石，再加上開采水平有數量相當多的步距，又會形成了整體上的礦巖充分混合，這樣不可避免地造成礦石的大貧化，因此，礦石貧化大是截至品位放礦方式不可避免的。

(3)覆蓋層形成的影響。礦山前期生產時3185m為首采分段，為了放頂成功，爆破了部分巖石作為覆蓋層，而且該覆蓋層巖石較為破碎，加之地表冒落，大量巖石進入采坑，在出礦過程中巖石混入礦石，增大了3185分段出礦貧化率，且對下面分段出礦造成了不同程度的貧化。在現場實地發現破碎拋廢中含有花崗巖、閃長巖類等，并非礦體直接圍巖，判定是地表塌陷區覆蓋物部分(覆蓋物為冰磧物，厚度10～50m)，隨采礦崩落放頂產生貧化。

3.3 生產過程管控因素

(1)回采順序控制：礦山前期生產由于FeI礦體地質品位較低，為了提高礦石產量及采出礦石質量，對部分品位較高進路超前爆破，造成了采場回采線參差不齊，打亂了正常回采順序，使礦巖接觸面積增大，出礦時廢石混入率增大，致使貧化率升高。

(2)爆破質量控制：中深孔裝藥采用了滿孔裝藥，對眉線破壞程度較大，使放礦體變得細長，上部巖石較早出露，貧化礦石放出比例增加，造成總體貧化率增高。

(3)出礦管理：井下開采只支付采礦費，排出廢石不計價，采礦業務采用外包，外包隊伍受利益驅使，工人很難做到按截止品位指標控制出礦，致使低品位礦石和夾石有人為鏟入溜井現象。

4 回采技術優化措施

4.1 加強地質技術管理

由于查崗諾爾鐵礦圍巖及夾石含一定品位的磁性鐵，因此在礦體開采之前，要加強生產勘探、地質素描、礦石取樣工作，認真查清每個分段礦體形態、夾層的分布及產狀，對每個分段圈定品位等直線圖，綜合分析每個分段品位的分布及變化，及時為礦石開采設計提供詳細準確的地質資料是一切工作的基礎。

4.2 優化采場結構參數

礦山采場結構參數的大小和相互匹配直接影響礦山損失貧化、采切比及開采成本。相關資料表明，國內緩傾斜礦體開采采用大參數取得了較好的損失貧化指標：大紅山鐵礦礦體傾角10°～40°，厚度70m，貧化率12.5%、回采率84.6%；桃沖鐵礦礦體傾角20°～30°，貧化率11.27%、回采率81.4%。

實踐證明：無底柱分段崩落法礦山均可采用大間距采礦結構參數，它不僅能大幅度降低掘采比、優化損失貧化指標，還能提高采礦強度和勞動生產率，降低采礦成本。

查崗諾爾鐵礦一期下部礦體多為中厚緩傾斜礦體、二期工程開采主要地段多為緩傾斜厚大礦體，礦體厚度多在60～100m。礦山工程選擇采掘設備為：Simba H1354 采礦臺車鉆鑿深孔，4m3電動鏟運機出礦，可以滿足高分段、大間距采場結構參數開采的要求。

因此，查崗諾爾鐵礦復產可以借鑒國內成熟礦山的大結構參數，進行高分段、大進路的采礦方法試驗。根據查崗諾爾鐵礦采礦裝備及礦體賦存條件，復產后應將采場結構參數調整為分段高度20m、進路間距15m的大間距結構參數(采礦方法如圖1所示)，二期可開展分段高度20m、進路間距20m的高分段、大間距采場結構參數實驗。

1.沿脈運輸巷道; 2.穿脈運輸巷道; 3.分段脈外聯絡巷; 4.回采進; 5.切割巷; 6.切割天井;7.礦石灌井; 8.采區進回風天井; 9.采區電梯井; 10.回采炮孔; 11.礦體; 12.夾石

4.3 改進放礦方式

為改善截止品位放礦方式的礦石貧化指標，國內礦山開展了低(無)貧化放礦工藝的研究。所謂無貧化放礦即是在上部分層各個步距的放礦過程中，要求其見到廢石就停止放礦的一種工藝，該工藝是以上部分層每個步距放礦的礦石貧化率為零(或接近于零)為標志，在放礦過程中采場內殘留的大量礦石，到最后一個分層再進行回收。

根據對低貧化放礦工藝過程的理解，查崗諾爾鐵礦回采礦石每個崩礦步距進行出礦時，放出純礦石40%～50%時就停止放礦，這樣可以獲得數量很大、較高品位的礦石，對于每個步距未放出的殘留礦石，到最后一個分層出礦時，按照截至品位方式進行出礦，雖然該分層的貧化率會較高，但該分層所放出的巖石是有限的。因此，從整體上講，這種方法所獲得的礦石回收指標比截止品位放礦方式要好。

低貧化放礦工藝在礦山生產現場管控中，可以對采出礦量的單量進行管理，避免了對要花費大量人力、物力還難以監控的截止品位的管理，簡化了采場管理，建議在查崗諾爾鐵礦復產后應用。

4.4 覆蓋層

查崗諾爾鐵礦前期生產時爆破3185以上巖石作為覆蓋層，出礦時巖石覆蓋層已多被放出。復產首采3170以上的分段，可考慮崩落礦石做為覆蓋層，以減少廢石的混入率。即在首分層礦石崩落后，可放出崩礦量的30%，剩余礦石作為下分層回采礦石的墊層。待上盤巖石自然冒落形成巖石覆蓋層(厚度30m)后，再逐步放出礦石覆蓋層。

4.5 加強技術管理

(1)礦塊的進路之間要保持平行退采的原則：回采爆破要按計劃有序進行，使相鄰采礦進路回采線在一條直線上，減小礦巖接觸面積，減小廢石混入率。同時出礦設備盡可能沿進路全寬均勻出礦，避免只一側出礦或只中間出礦使放礦體不至偏斜或變瘦。及時處理大塊堵賽現象以免放出體偏斜或變瘦。

(2)提高爆破質量，查崗諾爾鐵礦復產采用Simba H1354 鑿巖臺車鉆鑿上向扇形深孔落礦，根據一期生產經驗，選擇中深孔孔徑Φ76mm,炮孔排距1.6～1.8m，孔底距2.2～2.7m,孔深控制在35m以內。同時中深孔裝藥孔口3m采用間隔裝藥，降低孔口裝藥密度，保證眉線完好，以減少懸頂、大塊堵漏等引起的礦石損失、貧化，復產后力爭礦石回采率控制在80%以上、貧化率約控制在10%。

5 結束語

無底柱分段崩落法開采緩傾斜礦體一直是礦山采礦的難點之一。查崗諾爾鐵礦是目前八鋼礦業唯一無底柱分段崩落法開采緩傾斜礦體的礦山，必須充分重視緩傾斜礦體開采的特殊性，通過研究并形成一套適合查崗諾爾鐵礦緩傾斜中厚礦體開采的礦石回采技術工藝，才能提高礦石回采率、降低貧化率、穩定出礦品位，不斷改善查崗諾爾鐵礦復產后的經營效果，實現礦山的可持續生產。

(1)隨著礦山裝備技術的進步及開采效能、經濟效益提升的要求，大參數開采是無底柱分段崩落法礦山發展的必然。查崗諾爾鐵礦復產采用大間距采場結構參數，將會有效改善礦山損失貧化指標，提升礦山開采效率，降低礦石成本。

(2)低貧化放礦“見廢即止”的出礦方式，會使礦石貧化率得到大幅度的降低，提高礦石采出品位，在查崗諾爾鐵礦復產中應用該工藝是礦山挖潛增效的有效途徑。

(3)生產現場要加強地質工作、穿孔爆破、回采順序、礦石鏟裝、覆蓋層等回采工序的工作質量管控。