关于无底柱分段崩落法回采参数数值的几点探析

2016-10-10张合国邵明国

地球 2016年5期

关键词：底柱贫化堆体

■张合国邵明国

（山东金岭矿业股份有限公司山东淄博255000）

关于无底柱分段崩落法回采参数数值的几点探析

■张合国邵明国

（山东金岭矿业股份有限公司山东淄博255000）

无底柱分段崩落法为一种应用比较广泛的煤矿开采技术，在实际应用中，具有较高的机械化程度，且作业效率高，生产安全性高以及成本低，具有较高的应用价值。而想要进一步提高回采作业效率，就需要做好各项参数的设计，其直接关系到矿石损失贫化指标优劣以及作业集约化程度等。本文对无底柱分段崩落法回采参数数值的设计与管理进行了简要分析。

无底柱分段崩落法回采参数设计

无底柱分段崩落法在矿石回采中的应用，为提高其实施综合效率，需要重点做好回采参数数值的设计，在保证作业效率的同时，控制施工成本。无底柱分段崩落法回采作业系统性与复杂性较高，且因施工环境的特殊性，很容易受到外界各因素的影响，结合实际开采经验，对回采参数数值进行合理化设计，对整个系统进行完善，提高开采作业实施的稳定性与安全性。

1 无底柱分段崩落法技术简析

与其他矿石开采技术相比，无底柱分段崩落法实际应用中，机械化程度更高，且具有安全性高、成本低以及效率高等优点，因此其应用比较广泛。在开采作业时，无底柱分段崩落法将矿块划分为多个分段，在分段回采进路中和进行回采作业，且不用设置专门的出矿结构，对于崩落矿山可以直接在覆盖岩石层下放出。此种采矿方法在应用时，要求地表与围岩结构允许崩落，进而可以减少对巷道的支护处理，一般被应用于急倾斜后矿体或者缓倾斜极厚矿体开采

[1]。

结合作业现状来看，无底柱分段崩落法需要在废石覆盖条件下完成放矿与回收，但是因为废石不具有经济效益，则矿石损失贫化率便成为了技术应用重点需要改进的内容。损失贫化主要发生在回采过程中，随着当次放矿口所放矿石量的增加而增加，而影响此问题的主要因素即为覆盖围岩与崩落体的直接接触。从经济效益将，损失贫化指标是影响矿体开采综合效益的主要因素，因此在进行开采作业前，需要对回采参数数值进行设计优化，争取对此类问题进行缓解，提高矿体开采经济效益。

2 无底柱分段崩落法回采参数数值分析

2.1 崩落矿岩移动规律

无底柱分段崩落法以步距为单位，崩落后便可放出，且先为纯矿石，在达到一定数量后开始混入矿石，同时产生贫化。损失贫化率会随着放出量的增大而增大，直到贫化截止品位后停止放矿。

2.2 放出体

放出矿石在原矿岩堆中的形态以及空间位置即为放出体，对于无底柱分段崩落法来说，其是极端壁面并非是完整的，而是上部为三角形，再向上部位进入脊部残留体且不存在端壁，然后放出体形态会产生变化[2]。其中，矿石沿着端壁会存在一定摩阻，这样就导致放出体长轴与端壁面间存在一定偏角，对放出体体积的计算可以根据公式来完成：

其中，a表示放出体长半轴；b表示放出体沿进路方向短半轴；c表示放出体垂直进路方向短半轴；θ表示球轴线与端壁偏角，θ≈2°～5°。

矿石放出过程为放出体扩展过程，与结构参数无关系，主要受自身规律影响。放出体轴并不相等，除了利用a、b、c、θ三轴一角表示其形态外，还可以利用偏心率来表示。偏心率越大则证明放出体越细瘦，越小则证明放出体越粗胖，影响偏心率数值大小的主要因素为放出体高度[3]。假设已知放出体高度为2a，偏心率为（εc、εb），则可以利用公式计算得出b、c值：

2.3 岩石堆体

岩石堆体上部分为上分段矿石残留体下部分则为崩落的矿石，在对其形态与数量进行计算时，便可以利用新崩落的岩石为依据。其中，在矿岩移动空间具有良好的空间条件以及结构参数时，可以有效回收矿石残留体。在完成步距、进路与分段回采后，分段平均矿石损失率可以达到10～15%，会受分段回采影响下移，且在移动过程中将会与岩石混合形成矿岩混杂而损失掉。无底柱分段崩落法结构参数主要包括分段高度H、进路间距B、进路尺寸（宽br×高h）、步距L、崩况边壁面倾角a以及铲装深度Lch等，其中H、B、L为影响矿石损失贫化率的主要因素[4]。矿石堆体松散体积的计算，可以以新崩落矿石松散后体积Qk为依据进行计算：

Qk=1.2(BH-brh)

其中，1.2表示挤压爆破时松散系数。另外，矿石残留形态与数量的影响因素还包括分段，一般前部分分段矿石残留体存在较大差异，在后半部分分段脊部残留体形态与数量逐渐趋于稳定，同时分段回收指标也逐渐平稳，这样在对结构参数与截止放矿条件进行研究时，便需要以稳定后矿石指标为依据。由此一般情况下，对于矿体铅直厚度较低且可分布短比较少时，可以按照全部分段指标进行评价。

2.4 最佳参数数值标准

对于无底柱分段崩落法回采中，崩落矿岩移动规律并不受人为影响，但是为提高作业效率，需要结合技术实施特点，合理设计各项参数数值。最佳参数数值需要满足崩落矿岩移动规律，能够将矿石损失贫化率控制在最低，降低因此因素造成的经济损失。在放出体处于矿石堆体内部时，放出的纯矿石；当放出体为矿石堆体内切时，则放出为最大出矿石放出体，能够获得最大的纯矿石量。再持续放出后，放出体会超出矿石堆体边界而进入到覆岩内出现贫化损失。

为降低损失贫化率，应控制好放出体与矿石堆体，确保其形态上保持一致，来获得最大的矿石回收量，以及在停止放矿阶段，可以将矿石损失贫化率产生的经济损失控制在最低。结合回采进路特点，出矿石放出体极限高度应为2倍分段高度，则2a=2H。在获得放出体高度后，便可以获得偏心率（εc、εb），进而能够计算得出放出体纵半轴c与横半轴b。以最大纯矿石放出体参数（a、b、c）以及矿石回收率最高条件为依据，来计算得到最佳参数数值设计方案，争取提高无底柱分段崩落法回采工作综合效率。