祁雨溝金礦崩落法采場結構參數優化研究*

王慶祥 劉冬生 陸玉根

（1.河南金源黃金礦業有限責任公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

放礦工作是無底柱分段崩落法的核心工作，為了探尋適合祁雨溝金礦崩落法采礦最佳采場結構參數，為礦山優化回采技術指標提供支撐，據此開展實驗室放礦相似模擬試驗，探尋最優采場結構參數組合。本研究對提高回采指標及礦山開采設計具有指導意義［1-2］。

1 礦山概況

祁雨溝礦區采用無底柱分段崩落法，主要開采J4 號角礫巖體、標高范圍在400～280 m 的金礦體，年生產能力為100 萬t，采用平硐、副井聯合開拓，主要開拓工程包括580 m 主運輸平硐、副井、主井、采區斜坡道等。目前，祁雨溝金礦井下J4 礦體無底柱分段崩落法主要開采325 m 水平以上礦體，采場結構參數為15 m×15 m（分段高度×進路間距），進路尺寸規格為2.8 m×3 m，炮孔排距1.3 m。

分段高度的選取需與分段放礦形式及鑿巖出礦設備相匹配，盡可能地取較大值，以充分發揮鑿巖設備工作性能，降低采切比，提高生產能力。根據前期對礦山井下開采實際情況的調研，目前J4 礦體井下無底柱分段崩落法分段高度為15 m 左右，本次放礦試驗中參數組合將分段高度提高到20 m，進路間距提高到18、20 m，以充分發揮大結構參數放礦的優點。

根據放礦橢球體理論，隨著分段高度和進路間距的提高，放礦步距和進路尺寸應同步提高，立體模擬試驗在此分段高度及進路間距下，匹配不同的進路間距及放礦步距進行放礦試驗，從中尋求適合最佳采場結構參數組合和出礦管理方式。

2 試驗原理及方案

2.1 試驗原理

放礦過程可以表述為耙礦—篩礦—稱重—記錄。祁雨溝金礦井下J4 礦體采用爆破出礦量進行截止出礦，所以實驗室也模擬該種進路口爆破量來進行相似出礦。在無底柱分段崩落法放礦時，一般通過現場進路實際放出礦量與進路口所承擔的礦量之比作為礦石回收率，再計算貧化率。每個進路口承擔的礦量由進路口上部近似菱形多面體體積計算得到［3］。

試驗分別采用金礦石與鐵礦石進行對比試驗，金礦石為祁雨溝金礦井下采場礦石，鐵礦石為梅山鐵礦井下采場礦石。采用金礦石做放礦試驗時，由于金礦石無磁性，因此采用梅山磁鐵礦作為覆蓋巖，以便礦巖混合后的分離。采用梅山磁鐵礦做對比試驗時，采用純凈白云巖作為覆蓋巖，兩者礦巖的塊度級配均按照祁雨溝金礦井下采場爆破礦巖塊度級配配比，以達到塊度相似。實驗室放礦試驗得到的回貧指標不能簡單地與實際生產中的回貧指標畫等號，但可用于對采場結構參數組合的評價。本次試驗主要是比較不同參數組合下回貧指標大小，以達到優選采場參數的目的［4］。

2.2 試驗方案

通過實驗室立體放礦相似模擬試驗尋求最佳采場結構參數組合（分段高度、進路間距、放礦步距及進路尺寸等）［2］。實驗室試驗模型比例采用1∶100，框架為木質結構。下部放礦口斷面尺寸為2.8 cm×3.0 cm，采用厚度約1 mm 鐵管制作。巷道采用菱形交錯布置，共設置了5 個分段，每分段設置3～4 個出礦進路，每個進路共設置4 個步距，各個步距都可向外抽出。模型結構布置如圖1 所示，實驗室現場模型見圖2。

試驗共設置了15 組不同的立體試驗參數，完成了15組多參數放礦對比試驗。參數對比包括進路口布置方式、出礦量、分段高度、進路間距、放礦步距、進路口尺寸、不同礦種，試驗參數組合見表1。

3 試驗結果分析

3.1 進路口布置方式及不同出礦量對比

試驗表明，進路口上下交錯布置的回收及貧化指標優于進路口上下對齊的指標。分別按照出礦量100%與115%進行了對比試驗，結果表明出礦量為爆破量的100%時，參數組合回收及貧化指標優于出礦量115%參數組合［5］。

3.2 不同分段高度及進路間距對比

按照分段高度15、20 m，進路間距分別為15、18、20 m 分別進行了交叉試驗，各參數組合試驗數據見表2，可見15 m×15 m 組合回貧差要高于15 m×18 m、20 m×20 m 參數組合。在鐵礦對比試驗中，結論一致。

3.3 不同放礦步距及進路口尺寸對比

進路口尺寸分別按2.8 m×3 m 與3.8 m×4 m 進行對比試驗，放礦步距按照3.64 m和4.4 m對比試驗，各參數組合試驗結果見表3。

試驗結果表明，單獨調大放礦步距或者是進路口尺寸不能提高回收及貧化指標，但是同時調大放礦步距和進路口尺寸時，所得到的回收及貧化指標要高于目前所使用的參數組合。

3.4 工藝參數選擇

建議礦山在355 m 水平及以下采用上下分段進路口交錯布置的采準方式，同時可適當提高進路口尺寸及崩礦步距，進路口尺寸可提高至3.8 m×4.0 m，崩礦步距調至1.5～1.6 m（按1 次崩礦2 排，松散系數1.4 計算），同時嚴格控制放礦管理，不能超量出礦。

4 結語

（1）單純增大出礦量并不能直接提高回貧指標；提高分段高度及進路間距可提高生產能力，充分發揮大結構參數放礦的優點，但并不一定能直接提高回貧指標；調大放礦步距或者是進路口尺寸均不能提高回收及貧化指標，但是同時調大放礦步距和進路口尺寸時，所得到的回收及貧化指標要高于目前所使用的參數組合。

（2）建議礦山在355 m 水平及以下采用上下分段進路口交錯布置的采準方式，同時可適當提高進路口尺寸及崩礦步距，進路口尺寸可提高至3.8 m×4.0 m，崩礦步距調至1.5～1.6 m，同時嚴格控制放礦管理，不能超量出礦。