中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究.pdf
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1、第 37 卷第 3 期2023 年 6 月南华大学学报(自然科学版)Journal of University of South China(Science and Technology)Vol.37 No.3Jun.2023收稿日期:2023-01-20作者简介:梁 波(1996),男,硕士研究生,主要从事矿业工程方面研究。E-mail:827419162 DOI:10.19431/ki.1673-0062.2023.03.004中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究梁 波1,王丽圆1,吴宇轩2,龙 涛1,张 淦3(1.南华大学 资源环境与安全工程学院,湖南 衡阳 421001;2.浙江交投浙东矿
2、业有限公司,浙江 台州 318000;3.湖南水口山有色金属集团有限公司,湖南 常宁 421500)摘 要:采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体时,如果采场结构与矿岩流动特征不匹配,则会造成矿石的损失与贫化,对矿产资源造成浪费。为解决此类问题,采用改流体放矿技术,在矿体倾角 60 70及矿体厚度6 10 m 的条件下,设计了9 种放矿实验方案。每种方案采用改流体放矿方法与常规放矿方法进行对比。实验结果表明:利用改流体技术进行开采可以将矿石回收率提高 19.25%25.98%;在废石混入率相同的情况下,依旧可以将矿石回收率提高 15.68%25.46%;验证了改流体放矿技术用于中厚急倾斜矿体的
3、可行性,也为中厚急倾斜矿体的开采提供了良好的思路。与此同时,实验探究了矿体倾角和矿体厚度两个影响因素对矿石回收率、贫化率的影响规律,结果显示:矿体倾角与矿体厚度对改流体放矿实验影响较大,对常规放矿实验影响较小。关键词:无底柱分段崩落法;中厚急倾斜矿体;改流体;矿体倾角;矿体厚度中图分类号:TD853.36文献标志码:A文章编号:1673-0062(2023)03-0024-06Experimental Study on Aerated Insert of Medium Thick SteeplyInclined Ore BodyLIANG Bo1,WANG Liyuan1,WU Yuxuan2
4、,LONG Tao1,ZHANG Gan3(1.School of Resources Environment and Safety Engineering,University of South China,Hengyang,Hunan 421001,China;2.Zhejiang Jiaotou Zhedong Mining Co.,Ltd.,Taizhou,Zhejiang 318000,China;3.Hunan Shuikoushan Nonferrous Metals Group Co.,Ltd.,Changning,Hunan 421500,China)Abstract:Whe
5、n the sublevel caving method without a sill pillar is used to mine steeply in-clined medium thick ore bodies,it will cause the loss and dilution of ore if the quarrystructure does not match the flow characteristics of the ore rocks.To solve such problems,nine kinds of ore drawing experimental scheme
6、s were designed under the conditions of dipangle of orebody angle of 60-70and ore body thickness of 6-10 m by using modified fluid42第37 卷第3 期梁 波等:中厚急倾斜矿体改流体放矿实验研究2023 年 6 月discharge technology.Each experiment was conducted using an aerated insert ore drawingmethod compared to the normal ore drawing
7、method.Experimental results show thatmining using the aerated insert ore drawing method can increase the ore recovery by19.25%to 25.98%.The ore recovery rate can still be increased by 15.68%to 25.46%with the same waste in-ore rate.It verifies the aerated insert ore drawing method forsteeply inclined
8、 medium thick ore bodies and also provides a good idea for the mining ofsteeply inclined medium thick ore bodies.At the same time,the experiment explored theinfluence of the two factors of the ore body inclination and ore body thickness on the orerecovery rate and the depletion rate,and the results
9、show that:the influence of the orebody inclination and the ore body thickness is greater on the ore release experiment of in-sert,and the influence on the conventional ore release experiment is smaller.key words:sublevel caving without sill pillar;medium thick steeply inclined ore body;aer-ated inse
10、rt;dip angle of orebody;orebody thickness0 引 言无底柱分段崩落法从 20 世纪 60 年代开始引入我国,由于该方法工艺简单、生产效率高且安全性良好等特点,广泛应用于我国矿山的地下开采1,铁矿山用该法采出的铁矿石约占总采出量的 85%2。但该方法放矿过程中由于矿岩直接接触,导致矿石损失贫化过大3。为解决无底柱分段崩落法开采造成的损失贫化过大的问题,国内外学者对放矿理论与放矿方式开展了大量研究4-7。孙国文等8开展立体放矿实验,通过优化崩矿步距使矿石回收率提高了11%。陶干强等9采用导流放矿技术研究了采场的地质条件对矿石回收率,废石混入率等影响的大小。谭
11、宝会等10提出了垂直分区与组合放矿的方案来控制损失贫化,结果表明在矿石回收率、废石混入率以及经济指标三个因素的综合影响下垂直分区与组合放矿的方案要优于常规放矿。本文综合考虑了矿体厚度和矿体倾角对无底柱分段崩落法开采的影响,通过对比改流体放矿与常规方法放矿的数据来验证改流体放矿技术的可行性。1 改流体技术简介改流体原本用于解决粮仓出料时偏析、成拱的问题11。其作用原理是利用改流体装置改变料仓内料体流动分区,使缓流或停滞区域减小,提高出仓质量。受到导流放矿技术的启发后,发现可利用其原理改进放矿技术。经验证得知,改流体技术在中厚倾斜矿体中可有效减少矿山损失贫化。改流体放矿技术的结构如图 1 所示,回
12、采巷道紧靠矿体下盘边壁右置。将回采巷道内的边壁设置成可回收的改流板形式,通过控制改流板来改变矿岩流动的区域。在一个回采巷道中添加了上、左、右三个方向可回收的改流板,靠近下盘边壁的为右侧改流板,远离下盘边壁的一侧为左侧改流板,上方为上侧改流板。经回采顺序实验得知,一个步距内最佳回采顺序为右左上12。图 1 改流体放矿采场结构示意图Flg.1 Schematic diagram of stope structure forfluid ore drawing中厚急倾斜矿体常见于国内外金属矿山,该类矿体采用无底柱分段崩落法开采时容易造成矿石损失大的问题,本文针对中厚急倾斜矿体易损失贫化的特点,提出利用
13、改流体放矿技术来减少矿石损失,提高矿石回收率,并以矿体倾角、矿体厚度为主要影响因素进行相似模拟实验,探究矿体倾角和矿体厚度对改流体放矿技术的影响并简述改流体放矿法在理论应用中厚急倾斜矿山时的特点。52第37 卷第3 期南华大学学报(自然科学版)2023 年 6 月2 改流体放矿实验2.1 实验模型 本实验采用了相似比为 1 50 的实验模型,该模型采用透明的亚克力板作为四周的边壁,以便观察矿岩的流动,由木条及木板固定其四周,实验模型如图 2 所示。此次实验模拟两个矿石分段和一个废石分段,其中分段高度为 10 m,每个矿石分段有 5 个步距,用 1 mm 厚度钢板来当作步距插板,以模拟爆破时的情
14、况,崩矿步距为 2 m,放矿口采用同样钢板来模拟,尺寸为 3 m3 m,回采进路紧贴矿体下盘。以矿体倾角,矿体厚度为因素,设计了矿体倾角为60 70,厚度为6 10 m的 9 种不同的放矿实验方案,每种实验做两组,一组改流体实验一组常规实验,共 18 组实验。如表 1 所示。图 2 实验装填模型图Fig.2 Experimental loading model diagram表 1 放矿实验方案Table 1 Ore drawing experiment plan实验方案矿体倾角/矿体厚度/m1606260836010465656586651077068708970102.2 实验材料实验采用
15、了白云岩模拟爆破后的覆岩层岩石,选用黑色磁铁矿来模拟矿石。根据 1 50 的相似比用小型颚式破碎机进行搅碎,并按照实际矿山中的采场级配进行配比,并将配比好的矿石与岩石分别搅拌均匀。实验中回采巷道、步距插板以及分段隔离板均采用 1 mm 厚度的钢板。实验散体配比如表 2 所示。表 2 实验散体级配Table 2 Gradation of experiment bulk采场级配/mm室内级配/mm矿石质量分数/%0 1000 25.0100 2002 420.0200 3004 660.0300 4006 84.5400 5008 1010.52.3 实验过程实验前先将模型固定,插入步距插板和回采
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