李耀宗，馮新奇，蔣 浩

(首鋼集團(tuán)有限公司礦業(yè)公司杏山鐵礦，河北 遷安 064400)

0 引言

某大型地采鐵礦是公司第一家自主建設(shè)的地采礦山，于2011年7月底完成露天轉(zhuǎn)地下完成基建施工正式投產(chǎn)，同年9月實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)，10月份達(dá)到礦石320萬(wàn)t/a的設(shè)計(jì)能力。目前該鐵礦地采鐵礦已發(fā)展成集開拓掘進(jìn)、回采爆破、提升碎運(yùn)、通風(fēng)排水、噴漿支護(hù)為一體的全流程現(xiàn)代化地采礦山，是礦業(yè)公司重要的原料基地之一。

做好高低品位礦石搭配，可充分回收礦石資源，提高礦石回采率；提高干選產(chǎn)率的穩(wěn)定率，可穩(wěn)定該地采鐵礦的生產(chǎn)；保持輸出礦石質(zhì)量穩(wěn)定，可穩(wěn)定選礦生產(chǎn)，提升采選整體經(jīng)濟(jì)效益。因此提升供配礦管理，是提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑之一，建立完善供配礦管理體系是穩(wěn)定礦石質(zhì)量的有效保證。

1 基本情況

1.1 礦床情況

該地采鐵礦礦床屬于鞍山式沉積變質(zhì)貧鐵礦床，賦存于太古代遷西群三屯營(yíng)組黑云變粒巖、淺粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖及混合巖中。由于受F9斷層破壞，礦床被分割為大杏山和小杏山兩部分，大杏山礦體長(zhǎng)440 m，平均厚度120 m，礦體呈上、下薄或尖滅，中間厚的杏核形；小杏山礦體連續(xù)長(zhǎng)450 m，平均厚度30～50 m，礦體形態(tài)剖面上呈層狀、似層狀、大半個(gè)向斜狀，礦體下部具分支復(fù)合現(xiàn)象，分為小杏山上和小杏山下兩層礦。由于構(gòu)造復(fù)雜，該地采鐵礦礦床的礦石品位空間上分布不均勻，一期開采全鐵品位TFe波動(dòng)范圍為21.13%～52.49%。

1.2 采礦方法

該鐵礦采用無底柱分段崩落法進(jìn)行回采，其特點(diǎn)是在覆蓋巖層下放礦，崩落礦石均被松散巖石所包圍，在放礦過程中，隨著放礦的不斷進(jìn)行，橢球體不斷發(fā)育，在放出礦石的同時(shí)，周邊巖石也逐步移動(dòng)并被放出[1]。

該鐵礦采取的是截止品位放礦方式，即每個(gè)步距的放礦其放出礦石都要達(dá)到截止品位時(shí)停止出礦。隨著礦石的不斷放出，礦石回采率不斷提高，混入放出礦石中的巖石比例也在增加[2]，采出礦石品位逐步降低(見圖1)。

圖1 該地采鐵礦回采放礦曲線模型

1.3 生產(chǎn)工藝流程

該鐵礦有一條主溜井(上部礦倉(cāng))、4條穿脈、12條采場(chǎng)溜井，采場(chǎng)每個(gè)水平有33～35條進(jìn)路。

供礦流程：采場(chǎng)出礦→電機(jī)車運(yùn)輸→主井提升→干選提質(zhì)→精礦(供選廠)/尾礦(生產(chǎn)道砟)。

2 建立完善供配礦管理體系

該鐵礦出礦點(diǎn)位多，供礦流程環(huán)節(jié)復(fù)雜，并且由于礦床自身礦石品位分布不均勻，以及礦石品位在放礦過程中發(fā)生的變化，導(dǎo)致各出礦點(diǎn)位礦石品位差別較大，給礦石質(zhì)量均衡穩(wěn)定帶來較大困難。結(jié)合礦床特點(diǎn)及生產(chǎn)工藝，將配礦環(huán)節(jié)分為采場(chǎng)配礦、溜井配礦、干選提質(zhì)、筒倉(cāng)配礦四個(gè)配礦環(huán)節(jié)，以計(jì)劃編制和過程管控為主線，配備相應(yīng)的考核制度，建立完善供配礦管理體系。

2.1 供配礦計(jì)劃編制

2.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

依據(jù)無底柱分段崩落法的特點(diǎn)，準(zhǔn)確標(biāo)定回采進(jìn)路菱形塊礦體的品位、可選性、尾品指標(biāo)是整個(gè)供配礦工作的基礎(chǔ)。該鐵礦是沉積變質(zhì)礦床，層理明顯，層與層間的變化較大，大杏山礦體傾角60°，小杏山礦體傾角50°～56°，而菱形塊礦體是豎直的，因此僅使用本分段的取樣數(shù)據(jù)是不能準(zhǔn)確代表菱形塊礦體性質(zhì)的。針對(duì)這一情況，將巷道編錄取樣數(shù)據(jù)重新進(jìn)行整合，根據(jù)上下兩個(gè)分段與菱形塊礦體接觸的3條進(jìn)路取樣數(shù)據(jù)對(duì)每排的礦石品位、可選性和尾品進(jìn)行標(biāo)定，提高了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的科學(xué)性，為供配礦工作打下基礎(chǔ)(見圖2)[3]。

圖2 回采進(jìn)路菱形交錯(cuò)布置示意圖

2.1.2 采場(chǎng)空間布局

制定年、季、月度礦石質(zhì)量計(jì)劃時(shí)，充分考慮檢修影響、礦石貧化規(guī)律，回采過程中上分段殘留礦石情況，礦石中夾石的數(shù)量及范圍，上一期溜井及礦倉(cāng)殘存的礦量、品位情況，干選礦石提質(zhì)等情況，為日常供配礦管理提供指導(dǎo)。同時(shí)，該地采鐵礦運(yùn)輸分段共4條運(yùn)輸穿脈，確保每條穿脈有一條礦石品位高于25%的礦石溜井，為電機(jī)車均衡配礦創(chuàng)造條件，同時(shí)為每條溜井配備4條供礦進(jìn)路，其中3條用于出礦，1條作為備用出礦點(diǎn)位，在出現(xiàn)特殊情況時(shí)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保供礦量及質(zhì)量的均衡穩(wěn)定。

2.1.3 采場(chǎng)配礦數(shù)據(jù)集成

合理的制定采場(chǎng)的供配礦計(jì)劃首先要掌握出礦點(diǎn)位礦石的地質(zhì)品位、可選性、尾品、爆破量及累計(jì)出礦量。每天約有13個(gè)點(diǎn)位回采出礦，需要大量的臺(tái)賬、圖紙查詢和數(shù)據(jù)計(jì)算工作，目前使用的技術(shù)管理平臺(tái)，將地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、爆破數(shù)據(jù)和出礦數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合，選擇好出礦進(jìn)路，即可獲得該點(diǎn)位的爆破排號(hào)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、爆破量、礦量、巖量及已出礦量的數(shù)據(jù)信息，為供配礦計(jì)劃提供準(zhǔn)確詳盡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)劃人員可根據(jù)各點(diǎn)位貧化情況安排出礦量，形成采場(chǎng)配礦計(jì)劃，提高采場(chǎng)供配礦計(jì)劃精準(zhǔn)程度[1]。

2.1.4 供配礦計(jì)劃優(yōu)化

溜井配礦是配礦環(huán)節(jié)中的重要一步，溜井配礦是否能夠科學(xué)合理，是否能夠根據(jù)溜井存礦量及品位的變化情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整顯得尤為重要，它直接影響著礦石產(chǎn)品的質(zhì)量。影響溜井配礦的因素有采場(chǎng)甩礦量、溜井儲(chǔ)礦量、溜井內(nèi)礦石品位、目標(biāo)計(jì)劃指標(biāo)與生產(chǎn)計(jì)劃指標(biāo)。該地采鐵礦共有12條采場(chǎng)溜井，制定計(jì)劃時(shí)要綜合考慮各項(xiàng)影響，計(jì)算和調(diào)整工作量較大，目前使用的技術(shù)平臺(tái)中是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用線性規(guī)劃原理，建立數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)計(jì)算出合理的配礦計(jì)劃，使得溜井配礦計(jì)劃的編制更加的快速和準(zhǔn)確。

2.1.5 掘進(jìn)巖石量化管控

該地采鐵礦的掘進(jìn)巖石雖然每日量較小(150～750 t)，但每100 t巖石影響礦石品位0.5個(gè)百分點(diǎn)，保證礦巖點(diǎn)位搭配掘進(jìn)，根據(jù)開拓車間月計(jì)劃掘進(jìn)帶巖量，設(shè)定開拓車間每日帶巖量的量化區(qū)間，開拓車間每天安排掘進(jìn)計(jì)劃時(shí)按照旬計(jì)劃日平均帶巖量合理搭配礦巖點(diǎn)位，確保礦巖均衡搭配，避免集中掘進(jìn)巖石點(diǎn)位造成礦石品位波動(dòng)。

2.2 供配礦過程管控

2.2.1 采場(chǎng)配礦管控

該地采鐵礦為了加強(qiáng)供礦源頭的管理，提出了在鏟運(yùn)機(jī)上安裝行車記錄儀。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終確定分體式行車記錄儀安裝使用，實(shí)現(xiàn)了采場(chǎng)配礦的全流程監(jiān)督，加強(qiáng)了供礦源頭的供配礦管理。結(jié)合試驗(yàn)過程中行車記錄儀的使用情況的實(shí)際情況，制定了《采礦車間行車記錄儀使用管理實(shí)施細(xì)則》，確保行車記錄儀的穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮監(jiān)督管理作用。

2.2.2 溜井配礦管控

采用蟻群算法和分布式計(jì)算自動(dòng)形成最優(yōu)的放礦順序；結(jié)合電機(jī)車無人操控模塊，實(shí)現(xiàn)電機(jī)車按照溜井放礦順序自動(dòng)運(yùn)行，達(dá)到自動(dòng)配礦、自動(dòng)派車的目標(biāo)，降低了人為因素造成的質(zhì)量波動(dòng)。溜井配礦的穩(wěn)定率，較前期人工配礦，有了較大的提高，相鄰配礦單元的最大差值由前期的4.56%降低至2.5%以下[4]。

2.2.3 干選提質(zhì)管控

通過干選試驗(yàn)，建立影響干選提質(zhì)效果因素關(guān)系數(shù)學(xué)模型，為質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。2019年和2020年別進(jìn)行了兩次干選試驗(yàn)，摸清了皮帶速度、隔板位置、混巖率等因素與干選提質(zhì)效果的對(duì)應(yīng)關(guān)系(見表1)。制定了《干選機(jī)參數(shù)調(diào)整措施》，對(duì)干選機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提高對(duì)入選礦石品位的掌控精度[5]。

表1 干選機(jī)參數(shù)與干選提質(zhì)效果的關(guān)系

2.3 考核分析體系

建立采場(chǎng)、溜井配礦和干選提質(zhì)控制等供配礦各環(huán)節(jié)的管控標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量考核和分析體系。根據(jù)入選礦石質(zhì)量完成情況，并結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行反推，對(duì)負(fù)責(zé)各環(huán)節(jié)管控責(zé)任單位按日進(jìn)行分析考核。同時(shí)每月對(duì)全月的供配礦工作進(jìn)行一次全面性總結(jié)分析，內(nèi)容包括：本月質(zhì)量完成概況；本月質(zhì)量與去年同期、上月及累計(jì)比較；指出本月供配礦存在的問題，提出改進(jìn)措施和建議，分析下月供配礦工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提出相應(yīng)的對(duì)策。

3 取得效果

通過上述工作的逐步開展，該地采鐵礦供配礦管理水平不斷提高，2019年至2020年回采率由79.53%提高到82.15%，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；干選產(chǎn)率日達(dá)標(biāo)率由78.65%提高到95.32%，保證了該地采鐵礦的生產(chǎn)順穩(wěn)；日入選礦石品位達(dá)標(biāo)率由78.07%逐步提高到 95.91%，穩(wěn)定了選廠的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)，提升企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)某大型地采鐵礦近年來建設(shè)和完善供配礦管理體系方式方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，在日常實(shí)際配礦過程中還涉及到其他許多影響因素，比如刻槽取樣的樣品準(zhǔn)確性、采場(chǎng)溜井容積變化對(duì)放礦質(zhì)量預(yù)測(cè)的影響、各環(huán)節(jié)配礦工作的檢驗(yàn)等許多需要深入研究的課題，可進(jìn)一步提高該地采鐵礦的供配礦管理水平。