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。礦山一期開拓方案為平硐溜井+斜坡道，礦體開采主要采用了無(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 開采過程中存在的主要問題

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題(表1)。這些問題直接導(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 井下礦開采指標(biāo)與設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)比

3 存在問題的原因分析

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采優(yōu)勢(shì)難以得到發(fā)揮，而且會(huì)使采切比過高、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?；夭身樞颍沟V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、采切比及開采成本。相關(guān)資料表明，國(guó)內(nèi)緩傾斜礦體開采采用大參數(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)車鉆鑿深孔，4m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦，可以滿足高分段、大間距采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)開采的要求。

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)步距的放礦過程中，要求其見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以內(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)底柱分段崩落法開采緩傾斜礦體的礦山，必須充分重視緩傾斜礦體開采的特殊性，通過研究并形成一套適合查崗諾爾鐵礦緩傾斜中厚礦體開采的礦石回采技術(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)步及開采效能、經(jīng)濟(jì)效益提升的要求，大參數(shù)開采是無(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)，提升礦山開采效率，降低礦石成本。

(2)低貧化放礦“見廢即止”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。