复杂地质条件下矿石铲装方向及挑选方式研究

王 瑜

（河钢集团矿业有限公司司家营研山铁矿地测作业区，河北 唐山 063700）

在当前矿业形势不景气的情况下，提高矿产品产量及产品回收率成为矿山自救的一项重要手段。对于采矿工作来说就是如何控制采矿损失、贫化与提高设备利用率[1]。在设备数量一定的情况下，降低损失率、贫化率与提高设备利用率两者是对立的，如何协调这两个问题成为关键所在。

1 司家营采场概况及资源分布特点

（1）采场概况。司家营露天采场采用水平台阶由上向下逐层开采，开采台阶高度12m～15m，开采矿石分氧化矿和原生矿，两种矿石分采、分运[2]。采剥工艺为牙轮钻机穿凿中深孔，炸药爆破崩落矿岩，单斗挖掘机装载自卸汽车。

（2）资源分布特点。采场内Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ号矿体，各矿体形态、产状、品位变化都比较大，整体来看矿体分散，但好矿相对集中，主要在Ⅰ、Ⅲ号矿体中部。各矿体之间围岩厚度较大，Ⅲ号、Ⅳ号矿体之间围岩厚度达200余米，Ⅰ号、Ⅲ号矿体间围岩自北向南逐渐变厚，在目前采场空间狭窄的情况下，易造成采场二级矿量失衡。

2 影响铲装及挑选的因素

2.1 地质因素

①矿体形态。矿体形态复杂分支复合、尖灭再现、膨大收缩等现象非常普遍，矿体内部夹石较多，夹石厚度普遍不大，基本都在2m～5m左右，开采过程很难进行剔除。②矿石性质及质量。矿石性质影响铲装作业主要体现在矿体端部低品位区域挑选上，如果挑选不当会造成损失贫化的加大。③岩脉穿插。岩脉多以透镜状顺层贯入变粒岩和矿层之中，挤压矿体和围岩，对矿体分布及产状影响较大。④断层与褶皱构造。采场中的断层、褶皱构造给铲装及挑选工作带来很多不利因素，造成采场贫化损失。

2.2 采掘参数及设备条件

（1）采掘参数。露天矿采掘参数主要包括台阶高度、工作平盘宽度等。工作面参数合理与否影响挖掘机的采装工作。台阶高度大小受各方面因素的限制，如挖掘机工作参数、矿岩性质和埋藏条件、穿孔爆破工作要求、矿床开采强度及运输条件等。采场的台阶高度根据设备选型等情况确定为12m～15m，这对于电铲、液压铲（正铲、反铲）来说影响不大，对于挖掘机局部地段台阶高度超出了挖掘机的最大挖掘高度，一定程度上影响了小设备挑选作业的效率。

（2）设备条件。采场铲装设备有：10m3、16m3电铲，6m3、20m3的液压铲，1m3～3m3挖掘机。应该说设备齐全，尤其大设备铲装效率比较高。由于设备铲斗尺寸较大，在开采厚度较小的矿体或挑选夹石方面易造成损失及贫化，而且会影响铲装效率。另外，兼顾供矿和排岩的同时，要进行矿岩的精细化挑选，大设备数量较少的问题就暴露出来。

2.3 采场布局因素

由于开段沟设在了Ⅰ号矿体和Ⅲ号矿体中间，造成了目前绝大部分Ⅲ号矿体和全部的Ⅳ号矿体都要从矿体的下盘采矿，这很大程度上增加了矿石挑选及夹石剔除的难度。另外，由于运输道路布置在开采区域矿体的上盘，造成了部分台阶开段沟要沿着矿岩交界的区域掘进，影响了铲装效率以及矿石的回收。

3 采剥生产情况分析

根据估算各月采剥量，结合采场的生产情况以及确定的重点挑选区域，对各月实际铲装推进方向进行分析，并对各区域的小设备矿岩挑选数据进行了整理，评价了当前挑选效果。

3.1 估算挑选量

按照矿岩厚度情况确定可进行矿岩挑选的区域，根据矿石品位高低、铲装方向等条件，确定各区域最小可采厚度及最大夹岩剔除厚度，然后据此估算各采矿区域混入的岩石量和损失的矿石量。估算分析，主要有以下几个区域需要进行矿岩挑选：Ⅳ号矿体、Ⅲ号矿体西侧端部由于采用下盘开采上盘岩石需要进行剥离；Ⅲ号矿体西南部-97m、-112m台阶矿岩厚度较小且互层，需要小设备辅助挑选作业；Ⅲ号矿体北部矿体走向形态复杂，局部扭曲严重，在矿岩交界处需要进行矿岩挑选。

3.2 铲装方向分析

从推进方向来看，-97m、-112m台阶Ⅳ号矿体、Ⅲ号矿体西帮均从矿体下盘开采，但由于这些位置矿体内部夹岩较少，推进速度普遍较快，在矿体上盘与围岩交界处，由于需要从上盘剔岩推进速度明显减缓；Ⅲ号矿体南北两端基本上沿矿体走向推进，尤其矿岩复杂区域各月推进量均比较小；Ⅰ号矿体均从上盘开采，开采区域矿体较规整，内部夹岩比较少。

3.3 挑选情况

由于目前采用外委小设备辅助配矿，窄小矿体均使用外委小设备进行作业，供矿数据未能统计，造成目前矿岩挑选量较少。另外，受采场推进方向影响，主要在矿体上盘位置进行岩石挑选。矿岩挑选作业主要在Ⅲ号矿体北帮，-97m、-112m、-127m台阶Ⅲ号矿体西部等区域。从挑选量来看，以剥岩为主。

4 采场损失、贫化区域划分

Ⅲ号矿体中部、Ⅰ号矿体西部、Ⅳ号矿体北部矿体厚大，内部夹岩较少，根据生产情况来看，这些区域基本无损失贫化，定为低损、贫区；Ⅲ号矿体西部、Ⅳ号矿体南部矿石品位偏低，局部矿体厚度较小且以氧化矿为主，为高损贫区；采场中部以原生矿为主，矿体厚度不大，比较零散，可适当加大贫化减少矿石损失，定为低损失高贫化区；采场南部、东南多为氧化矿，矿石品位较高，矿体内部夹石较小，比较难剔除，可适当混入岩石以增加矿石回收，故定为低损失高贫化区。

5 铲装及挑选对损失、贫化的影响分析

综上所述，对比各月不同采剥方向及矿岩挑选变化情况，分析其对两率指标的影响，得出以下两点结论：

（1）提高小设备挑选矿岩量，能够有效降低损失和贫化指标。

（2）大设备作业推进方向以及开采位置矿体复杂程度对损失和贫化有较大影响，在矿岩混合部位沿矿体走向开采能够有效减少损失、贫化。

6 实施效果

应用损失、贫化分区指导编制采剥计划及供配矿计划，准确预测采场供矿品位，减少原矿品位波动。根据对铲装及挑选影响因素的研究，结合实际地质情况，提出了铲装及挑选建议，有效降低了损失及贫化率。