放矿总量控制矿区实践

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桦树沟矿床采用无底柱分段崩落采矿方法进行开采，至今一直沿用传统的截止品位放矿。无底柱分段崩落法截止品位放矿的最大缺点是采出矿石贫化大［1］。无底柱分段崩落法回采进路上下分段呈菱形交错布置，因而需要至少两个分段进行无贫化放矿后，才能在整个采场范围内形成正常无贫化放矿回收的基本条件，第三个分段无贫化放矿才能得以实现［2］。开始的第一个分段回采率仅50%左右，第二个分段回采率70%左右，前两个分段矿石回采率低，设备效率难以发挥，采准巷道、深孔消耗增加，导致采矿成本急剧增大，三级矿量失衡。在资金困难、生产任务量大的现状下，不利于大面积推广应用。因此，镜铁山矿桦树沟矿区自1970年投产至2003年，在采场出矿管理方式上一直沿用传统单一的截止品位放矿。由于采矿生产过程中常常出现崩落矿石尚未采完，崩落体四周即被岩石包裹的“包饺子”现象，正常排炮出矿不到30%，即混入大量围岩“提前贫化”现象等，很难单纯用截止品位来判定是否终止当次回采放矿，进行下一轮回采爆破。因此，优化截止品位放矿方式，实行截止品位放矿和放矿总量控制相结合的方式，强化采场配矿，实行精细化管理，既可满足用户输出矿石产品质量的要求，又可提高矿石回采率［3］，从而提高矿石开采的综合经济效益及资源利用率。

1无底柱分段崩落采矿法矿石回采基本特征

放矿方式管理就是在一定采矿方法条件下的放矿技术管理制度，放矿方式与采矿方法紧密相联。无底柱分段崩落法是在岩石覆盖层下，自巷道端部依次放出崩落矿石的一种方法。基本回采特征是，首先将矿体划分成分段，进而再划分成回采进路(穿)和回采步距(排孔)，上下分段放矿口呈交错菱形布置，基本回采单元是步距。步距崩落矿石放出过程是:首先放出一定量的纯矿石，随着放出矿石量的增大，逐渐开始混入围岩产生贫化，之后随放出量的增加迅速混入大量围岩，贫化增大。无底柱分段崩落法采矿的主要优点是回采效率高、成本低、工作面安全可靠等，存在的问题是矿石贫化损失大，究其原因，一是在覆盖岩层下放矿，矿岩接触面多，导致放矿过程中岩石多次大量混入;二是采矿结构参数已确定的条件下，上、下分段进路菱形布置错位，偏离采矿方法所要求的“正菱形”布置，造成放矿时矿岩接触面弯曲，矿岩不能均匀平行下落，提前混入围岩;三是在实际采矿生产过程中由于诸多复杂因素，常常出现“包饺子”现象和“提前贫化”现象，爆破质量差，推排、悬顶多，大块卡堵放矿漏斗的现象等普遍存在。

2放矿方式分析

2．1截止品位放矿截止品位就是步距停止出矿时当次放出矿岩的综合品位，一般是当次放出矿石收支平衡时矿石的边际品位。实际生产中要综合考虑输出矿产品质量要求、被开采矿体地质品位、矿石回采率等因素。桦树沟矿床开采30多年来放矿截止品位要求为20%～25%。截止品位放矿管理方式的技术关键是准确识别截止品位点，在实际操作过程中是以相应出矿掌子面上岩石混入比例的大小来判定的。截止品位过高，造成矿石回收率低，导致资源浪费，采矿成本增加;截止品位过低，造成岩石混入率高，影响产品质量，不能很好地满足下道工序选矿的需求。生产过程中单纯应用截止品位控制放矿对控制矿石贫化有较好的作用，但存在如下的局限性:①无底柱崩落法放矿，崩落矿岩移动空间连续，因此上下分段放矿、前后步距的放矿、相邻进路的放矿都存在着相互依存的关系。就是说上分段残留的矿石在下分段可以回收，前一排炮残留的矿石，后一排炮也可以回收，相邻进路的矿石彼此也可回收，所以仅用一个步距掌子面截止品位判定是否终止当次放矿是片面的。②实际生产过程中，矿石被“包饺子”、“提前贫化”的现象经常存在，这种情况下仅靠截止品位判定终止放矿显然不合适。③不同质检人员、现场操作人员受专业知识、实践经验、责任心等因素影响，肉眼鉴定偏差很大，取样化验又受取样代表性、化验及时性的局限，人为加大了管理的难度。④截止品位放矿在实际操作过程中，为了满足产品质量要求，着眼点往往放在截止品位是否达到要求，而忽视放出矿石是否完全，回收是否充分，从而损失了部分矿石。因此有必要对截止品位放矿方式进行优化，进一步提高矿石回采率。

2．2放矿总量控制法放矿总量控制放矿就是当放出矿石达到预期目标回采率时即终止当次放矿。其要点是:①当步距放矿量达到目标回采率时，一般情况下，是否到达规定的截止品位都应终止放矿，以保证上下分段对应进路、同一分段左右进路、同一进路前后步距放矿口均匀落矿，保证矿岩界面平行均衡移动。②进路步距出矿量不应连续一次性达到目标回采率时才终止放矿，应与相邻回采进路掌子面矿石多次搭配放矿至目标回采率为止。③矿块相邻进路要保持平行退采原则，保证放矿口压力均衡释放，保持矿岩接触面在空间上的完整性和连续性，避免因矿岩接触界面凹凸不平，使得放矿过程中矿岩接触面提前破裂，造成过早的损失贫化。

2．3截止品位与放矿总量控制相结合截止品位控制和放矿总量控制相结合，相互补充，取长补短，放矿过程中对截止品位和放矿总量相互比对，加以控制，以解决出现“包饺子”、提前贫化、矿石回收不充分、不同质检人员矿岩判断差异等造成矿石损失和连续一次性出矿影响矿石质量波动的问题。要点是:①步距放矿量达到事先确定的目标回采率时即终止当次放矿。②步距放矿量尚未达到目标回采率，但已经达到截止品位点时，应根据左右进路、前后步距、上下分段对应部位回采率情况，定量放出贫化较大的矿岩量，实行总量控制，最大限度回收残留矿石。③采场矿块相邻进路之间应多次搭配，循环配矿，尽可能达到截止品位、放矿总量同时达到技术要求的放矿状态。该放矿管理方式要求要做好采场放矿配矿质量记录，在此基础上操作人员根据掌子面围岩混入情况和放矿总量两个要素衡量搭配放矿，简单明了，从而实现定性管理和定量管理的有机结合。

3生产实践

根据截止品位和放矿总量控制相结合放矿管理制度的技术要求，首先制订了桦树沟矿区回采作业单进路出矿配矿表(见表1)，确定了目标回采率(如Ⅰ－Ⅱ矿体目标回采率83%)，并建立现场出矿配矿记录，记录表以每个出矿穿为基本单元，分两大栏目，一栏记录回采爆破情况，包括排孔(硐室)装药量、装药时间、爆破时间、出矿班次、放矿量、出矿人等内容，另一栏同时记录穿与穿配矿情况，反映出穿与穿配矿之间的比例，这样做便于不同班次的操作人员掌握各穿出矿情况，实现总量控制的出矿制度。其次，每台出矿铲运机至少准备4条进路的矿源进行贫富搭配、好坏搭配操作。采矿作业人员现场出矿以配矿表为依据，多进路、单步距实行多次、多点循环出矿操作，现场质检人员日常质量检查管理过程中，首先查看各穿出矿斗数，再观察掌子面围岩混入情况，以Ⅰ－Ⅱ矿体为例，如果排孔出矿量不足150斗，围岩混入已达到40%～50%，此时质检人员与作业区现场值班人员及时沟通，继续与纯矿石穿搭配出矿，出矿量视情况而定，一般出矿达到150～180斗时，目标回采率就可达到80%～83%以上。再次，特殊地段如矿石被“包饺子”、各种复杂因素引起的提前贫化、爆破因素引起的大块卡堵、岩石夹层、切割、沿脉等岩石混入比例较大的情况，需根据出矿总量搭配出矿，而不是简单地终止当次出矿。通过以上各环节的创新技术管理工作，桦树沟矿区在矿石质量稳定的基础上，2004年以来矿石回采率逐年都在稳步提高。2004～2011年平均回采率比2003年前提高了8．68个百分点，见表2。另外在2880m水平中段采区溜井运输、2640m水平主溜井运输过程中建立了多溜井配矿制度。具体做法是:依据各矿体、各溜井生产计划产量制定多溜井均衡循环拉矿配矿计划，执行过程中根据溜井品位变化情况及时调整。2640m水平东西区各矿体、各溜井的均衡运输配矿工作，不仅起到减小品位波动的作用，还起到了均衡稳定FeO、S等化学组分的作用，较好地满足了选矿工序的需求。

4生产实践中识别矿岩混入情况及其移动规律的重要标志

生产实践中掌子面矿岩的混入及其移动情况正常状态下是有规律可循的。下面的一些标志可帮助现场质检人员、操作者正确识别掌子面矿岩混入动态，有效处置现场发生的异常情况。1)刚放完排炮的掌子面矿石，粒度一般比较适中、均匀，放矿口充盈饱满。2)贫化开始时混入围岩的粒度较小，形状绝大多数为片状，一般是从放矿口某个点或部位开始混入岩石，此时应注意进路间的均衡出矿。3)当放矿口出现一组多个特大块矿或块岩堵卡时，应及时处理，否则放出体内容易产生崆峒，造成粉状矿岩(一般粉岩居多)大量渗入。4)判断掌子面围岩时可根据矿岩颜色、形状、轻重、新鲜面条痕等识别，可概括为“一颜色、二轻重、三条痕、四形状”矿岩识别法。5)其它异常情况应根据出矿管理制度及时处置。

5结语

1)截止品位和放矿总量控制相结合的放矿管理方式在桦树沟矿区推广应用以来，效果较为明显，井下掌子面回采率较单一截止品位放矿方式提高了8．68个百分点，品位平均提高了0．3%，同时采出矿石品位波动也明显减小，满足了选矿需求。以2004～2011年井下掌子面实际出矿量2020．71万吨为基数测算，相当于多回收品位33．15%的矿石179．03万吨，延长了矿山服务年限，创造了可观的经济效益和社会效益。2)截止品位与放矿总量控制相结合的放矿方式丰富和拓展了崩落法采矿放矿方式及其基本内容，对同类矿山放矿管理具有借鉴作用。3)截止品位与放矿总量控制相结合的放矿方式与现场实际操作紧密结合，可操作性强，一线操作人员易于接受，使管理变得简单化，实现了定性管理与定量管理的有机结合。4)首次提出了“目标回采率”的概念，制定了从采矿源头掌子面出矿配矿、中段运输配矿、保温矿仓配矿等各环节系统的出矿配矿技术管理制度，阐明了具体可操作的出矿配矿标准。