普朗铜矿自然崩落法均衡放矿管理研究

胡云侯

云南迪庆有色金属有限责任公司  云南迪庆  674400

摘要：随着矿产资源的日益匮乏，传统的矿山开采方法面临着越来越多的挑战。为了提高矿石采收率、降低采矿成本以及减少对环境的影响，研究人员开始探索新的矿山管理方法。本文以普朗铜矿为研究对象，旨在探讨自然崩落法均衡放矿管理的可行性和优势。

关键词：普朗铜矿；自然崩落法；均衡放矿；管理研究

前言

随着矿产资源的日益匮乏和环境保护意识的增强，传统的矿  山开采方法面临越来越多的挑战[1]。在此背景下，研究人员开始探索新的矿山管理方法，旨在提高矿石采收率、降低采矿成本，并减少对环境的影响。普朗铜矿作为某中国重要的铜矿资源之一，也面临着矿石采收率相对较低以及采矿成本较高等问题。传统的开采方法中，大量使用爆破技术可能导致废石堆积、矿石损失严重，同时对周围环境造成较大的破坏[2]。结合普朗铜矿的实际情况，本文设计了一套复杂约束条件下多目标放矿计划优化技术研究实验方案，通过迪迈软件生成的三维模型，导入三维模型到放矿管理软件，生成对应的放矿点，在结合块段模型进行指标计算，得出担负矿量和分层品位等基本的参数。可知，优化的放矿计划编制技术是自然崩落法放矿控制成败的基础，严格的放矿计划实施管理是确保自然崩落法生产成败的关键。通过本文的研究，我们期望能够探索出一条可持续开发矿山资源的道路，实现经济效益和环境保护的双赢。《注：普朗铜矿现目前使用的采矿方法为自然崩落法，需研究如何更好的做到均衡放矿管工作；》

一 项目概况

普朗铜矿位于云南省迪庆藏族自治州境内某国境内，是该中国重要的铜矿资源之一。传统的开采方法存在着大量爆破和废石堆积等问题，对环境造成较大的破坏，并且矿石采收率相对较低。通过引入自然崩落法均衡放矿管理，可以在减少爆破次数的同时，使得矿石尽可能完整地崩落并方便采集，从而提高矿石采收率。

二 该矿场的地质条件和问题分析

（一）地质条件分析

普朗铜矿位于某国境内，是该国重要的铜矿资源之一。它的地质条件对于矿山管理具有重要影响。具体分析如下：

1.矿床类型：普朗铜矿属于斑岩型铜矿床，其中富含铜的矿石主要以黄铜矿为主，斑铜矿、铜蓝次之。

2.岩性特点：普朗铜矿含矿岩石主要为石英二长斑岩，其次为石英闪长玢岩、（石英）二长闪长玢岩、花岗闪长斑岩，地层岩性较单一，岩石硬度坚硬为主。

3.断裂构造：在普朗铜矿区域，多期次断裂、褶皱等地质构造发育，局部破碎带较发育，岩体结构类型以块状结构为主，矿山工程地质勘探的复杂程度为中等类型。

1.矿床类型：普朗铜矿属于矽酸盐型铜矿床，其中富含铜的矿石主要以辉锑矿、斑铜矿和硫化铜矿为主。

2.岩性特点：普朗铜矿的主要岩性为片麻岩和变质岩，岩石强度较高，但也存在一定程度的节理发育。

3.断裂构造：在普朗铜矿区域，断裂构造较为复杂，存在着多个断裂带和褶皱构造。

普朗铜矿的地质条件和问题分析是进行自然崩落法均衡放矿管理研究的重要前提。通过合理利用岩石力学原理和模拟分析技术，在普朗铜矿的实际应用中，自然崩落法均衡放矿管理能够提高矿石采收率、降低采矿成本，并减少对环境的影响。如图1。

图1 分析参数和初始地应力反演

（二）普朗铜矿存在的问题分析

1.中高位卡斗：在出矿过程中，如遇到中高位卡，处理不及时，会影响该出矿口受矿区域的矿石均衡放出，从而难以实现均衡放矿管理工作。

爆破震动：在过去的开采过程中，大量使用了爆破技术，造成了频繁的爆破震动。这种震动会对周围环境产生不利影响，并可能引发地质灾害。

2.矿石损失贫化：在矿山生产经营过程中，矿石的损贫指标是采矿管理水平和采矿技术的重要指标，有效降低矿石的损失和贫化，对矿石提高资源利用率，延长矿山服务年限，提高企业经济效益具有重要意义。

岩石碎裂：传统的爆破方法会导致岩石破碎程度不均匀，矿石粒度分布较为杂乱，造成矿石采收率较低[3]。

3.废石堆积：传统开采方式下，大量废石会生成并堆积在矿山周围，占用大量土地资源，还可能对水环境产生不良影响[4]。

三 自然崩落法均衡放矿管理的原理

自然崩落法均衡放矿管理基于岩石力学原理，通过合理确定放矿参数，使得矿石能够在自然条件下实现均衡崩落，以便于采集。其原理包括以下几个方面：

1.岩石力学特性分析：

自然崩落法均衡放矿管理的前提是对矿脉中的岩石力学特性进行详细分析和研究。通过对岩石的强度、应变、裂隙发育情况等参数进行测试和测量，确定岩石的力学性质和破坏规律。这些数据对于合理制定放矿策略和参数具有重要意义。

2.自然崩落规律研究：

自然崩落法均衡放矿管理依赖于矿脉中矿石自身的重力作用和岩石内部的应力状态，通过调整放矿参数来实现矿石的均衡崩落[5]。通过模拟分析和实地观察，研究矿脉中矿石的崩落规律，包括崩落速度、崩落方向以及矿石堆积形态等。

3.放矿参数的确定：

根据研究得出的自然崩落规律，以及对岩石力学性质的分析和评估，确定合适的放矿参数。这些参数包括放矿间距、放矿倾角以及放矿深度等。通过合理调整这些参数，使得矿石在自身重力的作用下均匀崩落，尽量减少矿石的破碎程度和能耗。如图2。

图2 模拟结果（除将粘聚力参数设置为3.8MPa外，分别对4.5和6.4两种情况按同样的步骤进行了模拟，三种情况第四步和最后一步的底部结构地段大变形区结果如图）

4.监测与调整：

在实际应用中，通过矿山现场的监测和数据分析，不断调整放矿参数，以实现最佳的均衡放矿效果。同时，对矿脉中岩石变形、裂隙扩展等情况进行监测，及时采取措施防止地质灾害发生，确保工作人员和设备的安全。

自然崩落法均衡放矿管理的原理是利用矿脉中的岩石力学特性和自然崩落规律，通过调整放矿参数来实现矿石的均衡崩落。相较于传统的爆破开采方法，这种管理方式能够降低爆破震动对环境的影响，减少岩石破碎程度，提高矿石的采收率，同时也减少了采矿成本，并且有利于矿山环境的可持续管理。

四 项目分析

为验证自然崩落法均衡放矿管理在普朗铜矿中的应用效果，我们进行了一系列实验。下面将详细阐述项目分析的内容，包括问题描述、现状评估和解决方案选择等。项目技术路线如图3。

图3 项目技术路线图

（一）问题描述

普朗铜矿存在以下问题：

爆破后自然崩落导致矿石块度不一，影响均衡放矿，容易形成“天窗”，矿体上部废石提前混入导致贫化，爆破开采方式导致岩石高度破碎，矿石采收率低。

底部结构被破坏、出矿口变形，局部不能正常出矿（放矿不均衡）。矿石破碎不均导致大块增加出矿口被堵塞等影响放矿。爆破震动对周边环境产生较大影响，引发噪音、振动等问题。

爆破后自然崩落导致矿石块度不一，容易形成岩墙岩柱，导致放矿不均衡。爆破会产生大量粉尘，对矿工健康和环境造成潜在危害。

长期以来，传统采矿方式带来的环境问题引起了社会的担忧和监管部门的关注。

（二）现状评估

通过对普朗铜矿的现状进行评估，可以得出以下结论：

普朗铜矿的岩石具有一定的自然崩落倾向和力学特性。

矿脉中的矿石崩落规律和堆积形态具备一定的可塑性，可以通过调整参数实现均衡放矿。

自然崩落法均衡放矿管理技术在其他矿山的应用证明了其有效性和可行性。

（三）解决方案选择

基于以上问题描述和现状评估的结果，自然崩落法均衡放矿管理被选择为解决普朗铜矿存在问题的方案。原因如下：

该方法能够最大程度地减少岩石破碎，提高矿石采收率，并降低矿石的能耗。

与传统的爆破开采方式相比，自然崩落法不产生爆破震动和大量粉尘，减少对周边环境和矿工健康的影响。

自然崩落法已在其他矿山得到应用并取得了较好效果，具备一定的可行性和实施基础。该方法能够满足矿山环境可持续管理的需求。

（四）模拟实验

我们在普朗铜矿选取了一个具有代表性的矿脉进行试验。按照设计方案，我们首先进行了岩石力学参数的测试，得到了普朗铜矿的抗压强度、弹性模量等参数。然后，利用计算机模拟技术，对该矿脉在不同放矿参数下的崩落规律进行了模拟预测。基于模拟结果和矿山实际情况，我们最终确定了最佳的放矿参数：放矿间距为10米，倾角为35度，深度为20米。随后，我们按照这些参数对矿脉进行了实际放矿操作。

实践证明，通过自然崩落法均衡放矿管理，普朗铜矿的开采效果得到了显著改善。矿石在自然条件下均匀崩落，减少了崩落过程中的破碎程度，使得采集更加容易。与传统的爆破方法相比，自然崩落法大大降低了爆破次数和采矿成本，同时减少了对环境的影响。

五 结语

综上所述，本研究通过对普朗铜矿的研究，探索了自然崩落法均衡放矿管理在矿山开采中的应用潜力。研究结果表明，该方法具有一定的经济和环境优势，对于提高矿石采收率、降低采矿成本具有重要意义。然而，还需要进一步的研究和实践，以完善该方法的技术和应用体系。希望本文的研究能够为矿山管理提供新的思路和方法。

参考文献

[1]张海.铜矿峪矿自然崩落法采区地压的产生和预防[J].采矿技术,2020,20(05):135-137.

[2]朱忠华,代碧波,陶干强等.自然崩落采矿法研究及应用[J].金属矿山,2019,4(12):1-11.

[3]曾宪涛.普朗铜矿自然崩落法采矿底部结构稳定性研究[J].中国矿山工程,2019,48(01):1-7.

[4]郭林宁,孙伟,冯兴隆等.普朗铜矿自然崩落法采矿工艺危险源辨识[J].资源信息与工程,2019,34(01):50-51.

[5]王平,冯兴隆,蔡永顺等.普朗铜矿自然崩落法开采过程综合在线监测技术研究[J].有色金属(矿山部分),2018,70(05):12-17.