查岗诺尔铁矿矿石回采技术优化的探讨

张清山

(新疆八钢矿业资源有限公司)

1 矿山地质及生产情况

查岗诺尔铁矿位于西天山中部伊林哈比尔尕山的南麓，井下开采的FeI主矿体出露海拔3160～3400m，平均厚度50～60m，倾角20°～25°，为缓倾斜中厚矿体。矿体顶板围岩为石榴石岩，底板为阳起石岩、硅化灰岩、大理岩。底板更有磁铁矿化，并常以磁矿化蚀变石英闪长岩向矿体过渡。矿体中夹石长90～600m，宽度10～23m,产状同矿体，形态为透镜状，夹石为大理岩、磁铁矿化安山质凝灰岩、钠长斑岩、石榴石岩。矿山一期开拓方案为平硐溜井+斜坡道，矿体开采主要采用了无底柱分段崩落法，设计中段高度60m，矿块长度60m，矿块高度与中段高度一致。分段高度15m，回采进路间距为15m。

查岗诺尔铁矿2006年开始建设，设计采矿生产规模240万t/年。2013年建成投入生产，由于矿山生产成本高，经营亏损，加之铁矿石市场行情持续低迷，2014年底矿山被迫停产。目前，新疆钢铁铁原料呈现出供不应求的局面，铁矿石价格逐步回升，为此八钢矿业加快了查岗诺尔铁矿复产步伐，而在复产前认真研究矿山前期生产期间成本较高的原因，提出经营改善的对策，是矿山复产前迫切要研究和解决的主要问题，对矿山复产后的持续生产有着现实的意义。

2 开采过程中存在的主要问题

矿山前期生产期间存在矿石贫化率高、矿石损失率高、采出矿品位低等主要问题(表1)。这些问题直接导致矿石采切比增高、选矿比增大，使得矿山采矿、选矿成本升高，也是造成矿山前期生产经营亏损的主要原因之一。

表1 井下矿开采指标与设计指标对比

3 存在问题的原因分析

3.1 地质方面的因素

(1)矿体赋存条件的影响。无底柱分段崩落采矿法主要适用于矿石稳固的急倾斜厚大矿体。查岗诺尔铁矿FeI矿体开采区域的矿体倾角比较缓，多为17°～35°，为缓倾斜中厚矿体。在缓倾斜矿体中采用回采进路交错布置的无底柱分段崩落法采矿，在分段矿体上下盘会形成两个三角矿段，矿山前期生产为了减少矿石损失，对上下盘三角矿量进行了回采，由于采用上向扇形炮孔崩矿，回采三角矿段时不可避免的出现矿岩混采情况，增大了矿石贫化率。下盘三角矿段是缓倾斜矿体残留矿石主要集中的部位，由于下盘倾角缓，回收难度较大，是矿山损失率高的主要原因。

(2)围岩夹层岩石性质的影响。矿体上下盘围岩及内部夹层为磁铁矿化石榴子石岩、磁铁矿化阳起石岩，磁铁矿化安山质凝灰岩，尤其是磁铁矿化阳起石岩，磁铁矿化安山质凝灰岩，现场肉眼和磁铁都难以鉴别“矿”与“非矿”，围岩含磁性铁MFe品位在5%～12%，TFe在15%～22%，分层穿孔爆破发生贫化；同时采出矿石经粗破干磁选，因含磁性“废石”与矿石粘滞，抛废效果不好。

根据现场破碎抛废及成品矿实地检测，成品矿中主要含有磁铁矿化安山质凝灰岩，是贫化率偏高的主要原因。

3.2 回采设计的因素

(1)采场结构参数偏小。矿山一期设计的主要采场结构参数为分段高度15m、进路间距15m，从无底柱分段崩落采矿法发展趋势看，采场结构参数偏小。设计主要是考虑到一期矿山处于投产阶段，工人凿岩爆破技术经验不足、矿山未进行大结构参数的试验研究等。较小的采场结构参数不仅让无底柱分段崩落法高效的开采优势难以得到发挥，而且会使采切比过高、采矿成本较高，也会使无底柱分段崩落法的采矿损失贫化指标升高。

(2)截至品位放矿方式无法有效控制放矿。矿山初期生产采用的是截至品位放矿方式，即每崩落矿一个步距出矿初期放出40%～50%的纯矿石，继后再放出的是掺有废石的矿石，随着放矿的进行，废石掺放量越来越多，直至认为采出矿石品位不经济为止，而此时的控制出矿指标是截止品位。截止品位放矿方式要求在放矿过程中必须随时掌握采场的品位变化，以此来指导采场的出矿，目前尚未有能够及时检测出井下采场采出矿石品位的分析仪器，因此矿山现场在出矿时无法进行有效的放矿控制。截至品位放矿方式为了减少矿石损失，每个步距势必要多放出大量的废石，再加上开采水平有数量相当多的步距，又会形成了整体上的矿岩充分混合，这样不可避免地造成矿石的大贫化，因此，矿石贫化大是截至品位放矿方式不可避免的。

(3)覆盖层形成的影响。矿山前期生产时3185m为首采分段，为了放顶成功，爆破了部分岩石作为覆盖层，而且该覆盖层岩石较为破碎，加之地表冒落，大量岩石进入采坑，在出矿过程中岩石混入矿石，增大了3185分段出矿贫化率，且对下面分段出矿造成了不同程度的贫化。在现场实地发现破碎抛废中含有花岗岩、闪长岩类等，并非矿体直接围岩，判定是地表塌陷区覆盖物部分(覆盖物为冰碛物，厚度10～50m)，随采矿崩落放顶产生贫化。

3.3 生产过程管控因素

(1)回采顺序控制：矿山前期生产由于FeI矿体地质品位较低，为了提高矿石产量及采出矿石质量，对部分品位较高进路超前爆破，造成了采场回采线参差不齐，打乱了正常回采顺序，使矿岩接触面积增大，出矿时废石混入率增大，致使贫化率升高。

(2)爆破质量控制：中深孔装药采用了满孔装药，对眉线破坏程度较大，使放矿体变得细长，上部岩石较早出露，贫化矿石放出比例增加，造成总体贫化率增高。

(3)出矿管理：井下开采只支付采矿费，排出废石不计价，采矿业务采用外包，外包队伍受利益驱使，工人很难做到按截止品位指标控制出矿，致使低品位矿石和夹石有人为铲入溜井现象。

4 回采技术优化措施

4.1 加强地质技术管理

由于查岗诺尔铁矿围岩及夹石含一定品位的磁性铁，因此在矿体开采之前，要加强生产勘探、地质素描、矿石取样工作，认真查清每个分段矿体形态、夹层的分布及产状，对每个分段圈定品位等直线图，综合分析每个分段品位的分布及变化，及时为矿石开采设计提供详细准确的地质资料是一切工作的基础。

4.2 优化采场结构参数

矿山采场结构参数的大小和相互匹配直接影响矿山损失贫化、采切比及开采成本。相关资料表明，国内缓倾斜矿体开采采用大参数取得了较好的损失贫化指标：大红山铁矿矿体倾角10°～40°，厚度70m，贫化率12.5%、回采率84.6%；桃冲铁矿矿体倾角20°～30°，贫化率11.27%、回采率81.4%。

实践证明：无底柱分段崩落法矿山均可采用大间距采矿结构参数，它不仅能大幅度降低掘采比、优化损失贫化指标，还能提高采矿强度和劳动生产率，降低采矿成本。

查岗诺尔铁矿一期下部矿体多为中厚缓倾斜矿体、二期工程开采主要地段多为缓倾斜厚大矿体，矿体厚度多在60～100m。矿山工程选择采掘设备为：Simba H1354 采矿台车钻凿深孔，4m3电动铲运机出矿，可以满足高分段、大间距采场结构参数开采的要求。

因此，查岗诺尔铁矿复产可以借鉴国内成熟矿山的大结构参数，进行高分段、大进路的采矿方法试验。根据查岗诺尔铁矿采矿装备及矿体赋存条件，复产后应将采场结构参数调整为分段高度20m、进路间距15m的大间距结构参数(采矿方法如图1所示)，二期可开展分段高度20m、进路间距20m的高分段、大间距采场结构参数实验。

1.沿脉运输巷道; 2.穿脉运输巷道; 3.分段脉外联络巷; 4.回采进; 5.切割巷; 6.切割天井;7.矿石灌井; 8.采区进回风天井; 9.采区电梯井; 10.回采炮孔; 11.矿体; 12.夹石

4.3 改进放矿方式

为改善截止品位放矿方式的矿石贫化指标，国内矿山开展了低(无)贫化放矿工艺的研究。所谓无贫化放矿即是在上部分层各个步距的放矿过程中，要求其见到废石就停止放矿的一种工艺，该工艺是以上部分层每个步距放矿的矿石贫化率为零(或接近于零)为标志，在放矿过程中采场内残留的大量矿石，到最后一个分层再进行回收。

根据对低贫化放矿工艺过程的理解，查岗诺尔铁矿回采矿石每个崩矿步距进行出矿时，放出纯矿石40%～50%时就停止放矿，这样可以获得数量很大、较高品位的矿石，对于每个步距未放出的残留矿石，到最后一个分层出矿时，按照截至品位方式进行出矿，虽然该分层的贫化率会较高，但该分层所放出的岩石是有限的。因此，从整体上讲，这种方法所获得的矿石回收指标比截止品位放矿方式要好。

低贫化放矿工艺在矿山生产现场管控中，可以对采出矿量的单量进行管理，避免了对要花费大量人力、物力还难以监控的截止品位的管理，简化了采场管理，建议在查岗诺尔铁矿复产后应用。

4.4 覆盖层

查岗诺尔铁矿前期生产时爆破3185以上岩石作为覆盖层，出矿时岩石覆盖层已多被放出。复产首采3170以上的分段，可考虑崩落矿石做为覆盖层，以减少废石的混入率。即在首分层矿石崩落后，可放出崩矿量的30%，剩余矿石作为下分层回采矿石的垫层。待上盘岩石自然冒落形成岩石覆盖层(厚度30m)后，再逐步放出矿石覆盖层。

4.5 加强技术管理

(1)矿块的进路之间要保持平行退采的原则：回采爆破要按计划有序进行，使相邻采矿进路回采线在一条直线上，减小矿岩接触面积，减小废石混入率。同时出矿设备尽可能沿进路全宽均匀出矿，避免只一侧出矿或只中间出矿使放矿体不至偏斜或变瘦。及时处理大块堵赛现象以免放出体偏斜或变瘦。

(2)提高爆破质量，查岗诺尔铁矿复产采用Simba H1354 凿岩台车钻凿上向扇形深孔落矿，根据一期生产经验，选择中深孔孔径Φ76mm,炮孔排距1.6～1.8m，孔底距2.2～2.7m,孔深控制在35m以内。同时中深孔装药孔口3m采用间隔装药，降低孔口装药密度，保证眉线完好，以减少悬顶、大块堵漏等引起的矿石损失、贫化，复产后力争矿石回采率控制在80%以上、贫化率约控制在10%。

5 结束语

无底柱分段崩落法开采缓倾斜矿体一直是矿山采矿的难点之一。查岗诺尔铁矿是目前八钢矿业唯一无底柱分段崩落法开采缓倾斜矿体的矿山，必须充分重视缓倾斜矿体开采的特殊性，通过研究并形成一套适合查岗诺尔铁矿缓倾斜中厚矿体开采的矿石回采技术工艺，才能提高矿石回采率、降低贫化率、稳定出矿品位，不断改善查岗诺尔铁矿复产后的经营效果，实现矿山的可持续生产。

(1)随着矿山装备技术的进步及开采效能、经济效益提升的要求，大参数开采是无底柱分段崩落法矿山发展的必然。查岗诺尔铁矿复产采用大间距采场结构参数，将会有效改善矿山损失贫化指标，提升矿山开采效率，降低矿石成本。

(2)低贫化放矿“见废即止”的出矿方式，会使矿石贫化率得到大幅度的降低，提高矿石采出品位，在查岗诺尔铁矿复产中应用该工艺是矿山挖潜增效的有效途径。

(3)生产现场要加强地质工作、穿孔爆破、回采顺序、矿石铲装、覆盖层等回采工序的工作质量管控。