張清山

(新疆八鋼礦業(yè)資源有限公司)

1 礦山地質(zhì)及生產(chǎn)情況

查崗諾爾鐵礦位于西天山中部伊林哈比爾尕山的南麓，井下開(kāi)采的FeI主礦體出露海拔3160～3400m，平均厚度50～60m，傾角20°～25°，為緩傾斜中厚礦體。礦體頂板圍巖為石榴石巖，底板為陽(yáng)起石巖、硅化灰?guī)r、大理巖。底板更有磁鐵礦化，并常以磁礦化蝕變石英閃長(zhǎng)巖向礦體過(guò)渡。礦體中夾石長(zhǎng)90～600m，寬度10～23m,產(chǎn)狀同礦體，形態(tài)為透鏡狀，夾石為大理巖、磁鐵礦化安山質(zhì)凝灰?guī)r、鈉長(zhǎng)斑巖、石榴石巖。礦山一期開(kāi)拓方案為平硐溜井+斜坡道，礦體開(kāi)采主要采用了無(wú)底柱分段崩落法，設(shè)計(jì)中段高度60m，礦塊長(zhǎng)度60m，礦塊高度與中段高度一致。分段高度15m，回采進(jìn)路間距為15m。

查崗諾爾鐵礦2006年開(kāi)始建設(shè)，設(shè)計(jì)采礦生產(chǎn)規(guī)模240萬(wàn)t/年。2013年建成投入生產(chǎn)，由于礦山生產(chǎn)成本高，經(jīng)營(yíng)虧損，加之鐵礦石市場(chǎng)行情持續(xù)低迷，2014年底礦山被迫停產(chǎn)。目前，新疆鋼鐵鐵原料呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的局面，鐵礦石價(jià)格逐步回升，為此八鋼礦業(yè)加快了查崗諾爾鐵礦復(fù)產(chǎn)步伐，而在復(fù)產(chǎn)前認(rèn)真研究礦山前期生產(chǎn)期間成本較高的原因，提出經(jīng)營(yíng)改善的對(duì)策，是礦山復(fù)產(chǎn)前迫切要研究和解決的主要問(wèn)題，對(duì)礦山復(fù)產(chǎn)后的持續(xù)生產(chǎn)有著現(xiàn)實(shí)的意義。

2 開(kāi)采過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

礦山前期生產(chǎn)期間存在礦石貧化率高、礦石損失率高、采出礦品位低等主要問(wèn)題(表1)。這些問(wèn)題直接導(dǎo)致礦石采切比增高、選礦比增大，使得礦山采礦、選礦成本升高，也是造成礦山前期生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)虧損的主要原因之一。

表1 井下礦開(kāi)采指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比

3 存在問(wèn)題的原因分析

3.1 地質(zhì)方面的因素

(1)礦體賦存條件的影響。無(wú)底柱分段崩落采礦法主要適用于礦石穩(wěn)固的急傾斜厚大礦體。查崗諾爾鐵礦FeI礦體開(kāi)采區(qū)域的礦體傾角比較緩，多為17°～35°，為緩傾斜中厚礦體。在緩傾斜礦體中采用回采進(jìn)路交錯(cuò)布置的無(wú)底柱分段崩落法采礦，在分段礦體上下盤(pán)會(huì)形成兩個(gè)三角礦段，礦山前期生產(chǎn)為了減少礦石損失，對(duì)上下盤(pán)三角礦量進(jìn)行了回采，由于采用上向扇形炮孔崩礦，回采三角礦段時(shí)不可避免的出現(xiàn)礦巖混采情況，增大了礦石貧化率。下盤(pán)三角礦段是緩傾斜礦體殘留礦石主要集中的部位，由于下盤(pán)傾角緩，回收難度較大，是礦山損失率高的主要原因。

(2)圍巖夾層巖石性質(zhì)的影響。礦體上下盤(pán)圍巖及內(nèi)部夾層為磁鐵礦化石榴子石巖、磁鐵礦化陽(yáng)起石巖，磁鐵礦化安山質(zhì)凝灰?guī)r，尤其是磁鐵礦化陽(yáng)起石巖，磁鐵礦化安山質(zhì)凝灰?guī)r，現(xiàn)場(chǎng)肉眼和磁鐵都難以鑒別“礦”與“非礦”，圍巖含磁性鐵MFe品位在5%～12%，TFe在15%～22%，分層穿孔爆破發(fā)生貧化；同時(shí)采出礦石經(jīng)粗破干磁選，因含磁性“廢石”與礦石粘滯，拋廢效果不好。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)破碎拋廢及成品礦實(shí)地檢測(cè)，成品礦中主要含有磁鐵礦化安山質(zhì)凝灰?guī)r，是貧化率偏高的主要原因。

3.2 回采設(shè)計(jì)的因素

(1)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)偏小。礦山一期設(shè)計(jì)的主要采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)為分段高度15m、進(jìn)路間距15m，從無(wú)底柱分段崩落采礦法發(fā)展趨勢(shì)看，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)偏小。設(shè)計(jì)主要是考慮到一期礦山處于投產(chǎn)階段，工人鑿巖爆破技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足、礦山未進(jìn)行大結(jié)構(gòu)參數(shù)的試驗(yàn)研究等。較小的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不僅讓無(wú)底柱分段崩落法高效的開(kāi)采優(yōu)勢(shì)難以得到發(fā)揮，而且會(huì)使采切比過(guò)高、采礦成本較高，也會(huì)使無(wú)底柱分段崩落法的采礦損失貧化指標(biāo)升高。

(2)截至品位放礦方式無(wú)法有效控制放礦。礦山初期生產(chǎn)采用的是截至品位放礦方式，即每崩落礦一個(gè)步距出礦初期放出40%～50%的純礦石，繼后再放出的是摻有廢石的礦石，隨著放礦的進(jìn)行，廢石摻放量越來(lái)越多，直至認(rèn)為采出礦石品位不經(jīng)濟(jì)為止，而此時(shí)的控制出礦指標(biāo)是截止品位。截止品位放礦方式要求在放礦過(guò)程中必須隨時(shí)掌握采場(chǎng)的品位變化，以此來(lái)指導(dǎo)采場(chǎng)的出礦，目前尚未有能夠及時(shí)檢測(cè)出井下采場(chǎng)采出礦石品位的分析儀器，因此礦山現(xiàn)場(chǎng)在出礦時(shí)無(wú)法進(jìn)行有效的放礦控制。截至品位放礦方式為了減少礦石損失，每個(gè)步距勢(shì)必要多放出大量的廢石，再加上開(kāi)采水平有數(shù)量相當(dāng)多的步距，又會(huì)形成了整體上的礦巖充分混合，這樣不可避免地造成礦石的大貧化，因此，礦石貧化大是截至品位放礦方式不可避免的。

(3)覆蓋層形成的影響。礦山前期生產(chǎn)時(shí)3185m為首采分段，為了放頂成功，爆破了部分巖石作為覆蓋層，而且該覆蓋層巖石較為破碎，加之地表冒落，大量巖石進(jìn)入采坑，在出礦過(guò)程中巖石混入礦石，增大了3185分段出礦貧化率，且對(duì)下面分段出礦造成了不同程度的貧化。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地發(fā)現(xiàn)破碎拋廢中含有花崗巖、閃長(zhǎng)巖類(lèi)等，并非礦體直接圍巖，判定是地表塌陷區(qū)覆蓋物部分(覆蓋物為冰磧物，厚度10～50m)，隨采礦崩落放頂產(chǎn)生貧化。

3.3 生產(chǎn)過(guò)程管控因素

(1)回采順序控制：礦山前期生產(chǎn)由于FeI礦體地質(zhì)品位較低，為了提高礦石產(chǎn)量及采出礦石質(zhì)量，對(duì)部分品位較高進(jìn)路超前爆破，造成了采場(chǎng)回采線參差不齊，打亂了正常回采順序，使礦巖接觸面積增大，出礦時(shí)廢石混入率增大，致使貧化率升高。

(2)爆破質(zhì)量控制：中深孔裝藥采用了滿(mǎn)孔裝藥，對(duì)眉線破壞程度較大，使放礦體變得細(xì)長(zhǎng)，上部巖石較早出露，貧化礦石放出比例增加，造成總體貧化率增高。

(3)出礦管理：井下開(kāi)采只支付采礦費(fèi)，排出廢石不計(jì)價(jià)，采礦業(yè)務(wù)采用外包，外包隊(duì)伍受利益驅(qū)使，工人很難做到按截止品位指標(biāo)控制出礦，致使低品位礦石和夾石有人為鏟入溜井現(xiàn)象。

4 回采技術(shù)優(yōu)化措施

4.1 加強(qiáng)地質(zhì)技術(shù)管理

由于查崗諾爾鐵礦圍巖及夾石含一定品位的磁性鐵，因此在礦體開(kāi)采之前，要加強(qiáng)生產(chǎn)勘探、地質(zhì)素描、礦石取樣工作，認(rèn)真查清每個(gè)分段礦體形態(tài)、夾層的分布及產(chǎn)狀，對(duì)每個(gè)分段圈定品位等直線圖，綜合分析每個(gè)分段品位的分布及變化，及時(shí)為礦石開(kāi)采設(shè)計(jì)提供詳細(xì)準(zhǔn)確的地質(zhì)資料是一切工作的基礎(chǔ)。

4.2 優(yōu)化采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

礦山采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的大小和相互匹配直接影響礦山損失貧化、采切比及開(kāi)采成本。相關(guān)資料表明，國(guó)內(nèi)緩傾斜礦體開(kāi)采采用大參數(shù)取得了較好的損失貧化指標(biāo)：大紅山鐵礦礦體傾角10°～40°，厚度70m，貧化率12.5%、回采率84.6%；桃沖鐵礦礦體傾角20°～30°，貧化率11.27%、回采率81.4%。

實(shí)踐證明：無(wú)底柱分段崩落法礦山均可采用大間距采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)，它不僅能大幅度降低掘采比、優(yōu)化損失貧化指標(biāo)，還能提高采礦強(qiáng)度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低采礦成本。

查崗諾爾鐵礦一期下部礦體多為中厚緩傾斜礦體、二期工程開(kāi)采主要地段多為緩傾斜厚大礦體，礦體厚度多在60～100m。礦山工程選擇采掘設(shè)備為：Simba H1354 采礦臺(tái)車(chē)鉆鑿深孔，4m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦，可以滿(mǎn)足高分段、大間距采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)開(kāi)采的要求。

因此，查崗諾爾鐵礦復(fù)產(chǎn)可以借鑒國(guó)內(nèi)成熟礦山的大結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行高分段、大進(jìn)路的采礦方法試驗(yàn)。根據(jù)查崗諾爾鐵礦采礦裝備及礦體賦存條件，復(fù)產(chǎn)后應(yīng)將采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整為分段高度20m、進(jìn)路間距15m的大間距結(jié)構(gòu)參數(shù)(采礦方法如圖1所示)，二期可開(kāi)展分段高度20m、進(jìn)路間距20m的高分段、大間距采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)驗(yàn)。

1.沿脈運(yùn)輸巷道; 2.穿脈運(yùn)輸巷道; 3.分段脈外聯(lián)絡(luò)巷; 4.回采進(jìn); 5.切割巷; 6.切割天井;7.礦石灌井; 8.采區(qū)進(jìn)回風(fēng)天井; 9.采區(qū)電梯井; 10.回采炮孔; 11.礦體; 12.夾石

4.3 改進(jìn)放礦方式

為改善截止品位放礦方式的礦石貧化指標(biāo)，國(guó)內(nèi)礦山開(kāi)展了低(無(wú))貧化放礦工藝的研究。所謂無(wú)貧化放礦即是在上部分層各個(gè)步距的放礦過(guò)程中，要求其見(jiàn)到廢石就停止放礦的一種工藝，該工藝是以上部分層每個(gè)步距放礦的礦石貧化率為零(或接近于零)為標(biāo)志，在放礦過(guò)程中采場(chǎng)內(nèi)殘留的大量礦石，到最后一個(gè)分層再進(jìn)行回收。

根據(jù)對(duì)低貧化放礦工藝過(guò)程的理解，查崗諾爾鐵礦回采礦石每個(gè)崩礦步距進(jìn)行出礦時(shí)，放出純礦石40%～50%時(shí)就停止放礦，這樣可以獲得數(shù)量很大、較高品位的礦石，對(duì)于每個(gè)步距未放出的殘留礦石，到最后一個(gè)分層出礦時(shí)，按照截至品位方式進(jìn)行出礦，雖然該分層的貧化率會(huì)較高，但該分層所放出的巖石是有限的。因此，從整體上講，這種方法所獲得的礦石回收指標(biāo)比截止品位放礦方式要好。

低貧化放礦工藝在礦山生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管控中，可以對(duì)采出礦量的單量進(jìn)行管理，避免了對(duì)要花費(fèi)大量人力、物力還難以監(jiān)控的截止品位的管理，簡(jiǎn)化了采場(chǎng)管理，建議在查崗諾爾鐵礦復(fù)產(chǎn)后應(yīng)用。

4.4 覆蓋層

查崗諾爾鐵礦前期生產(chǎn)時(shí)爆破3185以上巖石作為覆蓋層，出礦時(shí)巖石覆蓋層已多被放出。復(fù)產(chǎn)首采3170以上的分段，可考慮崩落礦石做為覆蓋層，以減少?gòu)U石的混入率。即在首分層礦石崩落后，可放出崩礦量的30%，剩余礦石作為下分層回采礦石的墊層。待上盤(pán)巖石自然冒落形成巖石覆蓋層(厚度30m)后，再逐步放出礦石覆蓋層。

4.5 加強(qiáng)技術(shù)管理

(1)礦塊的進(jìn)路之間要保持平行退采的原則：回采爆破要按計(jì)劃有序進(jìn)行，使相鄰采礦進(jìn)路回采線在一條直線上，減小礦巖接觸面積，減小廢石混入率。同時(shí)出礦設(shè)備盡可能沿進(jìn)路全寬均勻出礦，避免只一側(cè)出礦或只中間出礦使放礦體不至偏斜或變瘦。及時(shí)處理大塊堵賽現(xiàn)象以免放出體偏斜或變瘦。

(2)提高爆破質(zhì)量，查崗諾爾鐵礦復(fù)產(chǎn)采用Simba H1354 鑿巖臺(tái)車(chē)鉆鑿上向扇形深孔落礦，根據(jù)一期生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇中深孔孔徑Φ76mm,炮孔排距1.6～1.8m，孔底距2.2～2.7m,孔深控制在35m以?xún)?nèi)。同時(shí)中深孔裝藥孔口3m采用間隔裝藥，降低孔口裝藥密度，保證眉線完好，以減少懸頂、大塊堵漏等引起的礦石損失、貧化，復(fù)產(chǎn)后力爭(zhēng)礦石回采率控制在80%以上、貧化率約控制在10%。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)底柱分段崩落法開(kāi)采緩傾斜礦體一直是礦山采礦的難點(diǎn)之一。查崗諾爾鐵礦是目前八鋼礦業(yè)唯一無(wú)底柱分段崩落法開(kāi)采緩傾斜礦體的礦山，必須充分重視緩傾斜礦體開(kāi)采的特殊性，通過(guò)研究并形成一套適合查崗諾爾鐵礦緩傾斜中厚礦體開(kāi)采的礦石回采技術(shù)工藝，才能提高礦石回采率、降低貧化率、穩(wěn)定出礦品位，不斷改善查崗諾爾鐵礦復(fù)產(chǎn)后的經(jīng)營(yíng)效果，實(shí)現(xiàn)礦山的可持續(xù)生產(chǎn)。

(1)隨著礦山裝備技術(shù)的進(jìn)步及開(kāi)采效能、經(jīng)濟(jì)效益提升的要求，大參數(shù)開(kāi)采是無(wú)底柱分段崩落法礦山發(fā)展的必然。查崗諾爾鐵礦復(fù)產(chǎn)采用大間距采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，將會(huì)有效改善礦山損失貧化指標(biāo)，提升礦山開(kāi)采效率，降低礦石成本。

(2)低貧化放礦“見(jiàn)廢即止”的出礦方式，會(huì)使礦石貧化率得到大幅度的降低，提高礦石采出品位，在查崗諾爾鐵礦復(fù)產(chǎn)中應(yīng)用該工藝是礦山挖潛增效的有效途徑。

(3)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)要加強(qiáng)地質(zhì)工作、穿孔爆破、回采順序、礦石鏟裝、覆蓋層等回采工序的工作質(zhì)量管控。