缓倾斜中厚矿体高效采矿方法研究

缓倾斜中厚矿体高效采矿方法研究

叶永锦

广西高峰矿业有限责任公司广西河池547205

摘要：我国缓倾斜薄至中厚矿体开采技术难度大，岩体赋存条件复杂，亟待研究安全高效、经济合理的采矿方法。随着开采工艺的进步以及海外矿产资源的开发，劳动密集型的矿产资源开发方式难以满足需求，开采的安全性与高效性是未来矿产资源开发的趋势。

关键词：缓倾斜中厚矿体；高效采矿；方法；

缓倾斜中厚矿体在我国金属矿山中具有相当大的比例。对缓倾斜中厚矿体的开采常见的采矿方法有浅孔留矿法、分段矿房法、无底柱分段崩落法及上向水平分层充填采矿法等。采矿方法的选择直接关系到矿山的安全生产、经济效益。因此，合理的采矿方法选择对矿山生产至关重要。

1原因分析

缓倾斜薄至中厚矿体，一直被视为难采矿体。原因主要有：一是放矿困难，由于矿体倾角较缓，崩落的矿石不能借助自重在底部完全放出；二是不利于采用高效自行设备，由于矿体较薄，不能发挥高效自行设备的优势，导致采切工程量大、生产成本较高；三是矿石损失大，开采此类矿体时，需预留大量永久矿柱来维护顶板的安全，加大了矿石的损失。

2缓倾斜中厚矿体高效采矿方法

目前矿山采用的采矿方法主要为浅孔房柱法及浅孔全面法，人员设备均需要进入采场作业，矿山开采面临着井下作业安全条件差及采场生产能力低等问题。因此，采矿方法优化主要目标是提升矿山安全及装备水平，提高采场生产能力，实现矿山安全与经济效益最大化。在充分调研缓倾斜薄至中厚矿体先进开采技术的基础上，根据矿体地质特征及开采技术条件，研究制定安全、高效、低损失贫化的采矿方法，提出采切工程布置方案及合理的回采顺序。同时采用先进采矿机械化装备，全面提高矿山机械化作业水平及开采作业安全性。

2.1条带掘进式房柱采矿法

对于矿体厚度小于４ｍ的缓倾斜矿体，一般均采用房柱法开采。传统的房柱法开采，通常在矿柱之间施工凿岩巷道，通过凿岩巷道后退式采矿。由于矿柱之间回采宽度一般在７ｍ左右，凿岩巷道的施工大大增加了采场的采准工程量，降低了回采效率，因此提出采用条带掘进式房柱采矿法。在矿块沿倾向内划分矿房、矿柱，矿柱尺寸均为６ｍ×７ｍ，矿柱间跨度均为５～７ｍ。在矿房靠近阶段运输平巷一侧预留２．５ｍ宽间柱，靠近伪倾斜运输平巷一侧预留３ｍ宽间柱。矿块内在倾向方向，自上而下划分沿走向的回采条带；在同一条带由伪倾斜运输巷道向中部多作业面掘进式开采。由于人员设备需要在顶板下作业，采场顶板需要进行必要的支护，以确保回采安全。在现场应用过程中，还需要进行台车全断面掘进爆破设计，筛选及试验确定最佳爆破方案及孔网参数，以获得最优的爆破效果。目前根据经验类比确定的掘进方案为：首先按照类似巷道掘进孔网参数，掘进宽４ｍ，高３～４ｍ（根据矿层高度确定），炮孔有效进尺２．７ｍ，掏槽孔以空孔为自由面和补偿空间先爆并将炸碎的岩石推出，形成大的爆破空间，辅助眼继续扩大爆破空间；全面掘进由中间往两边逐圈拉开，具体雷管段位由现场确定，爆破后采用铲运机出矿。

2.2两步骤房柱采矿法

对于矿体厚度大于４ｍ的矿体，采用两步骤房柱采矿法开采。矿块垂直矿体走向布置，划分矿房、矿柱，采场长度为５０ｍ左右，采场宽度７ｍ左右。平底结构，一步骤矿房采场回采时，在采场中间施工凿岩巷道、切割天井及切割横巷。切割天井侧向爆破，形成切割槽。在凿岩巷道中由切割槽一侧向另一侧崩矿，通过相邻矿柱采场出矿。在矿柱采场预先施工穿脉巷道，从穿脉巷道每隔５ｍ施工一条出矿进路。采用铲运机出矿，部分无法直接回收矿石采用遥控铲运机进行回收，矿石通过中段运输巷道运出。矿房采场回采完毕后，对矿柱采场中的穿脉巷道进行扩帮及挑顶，在保证安全的条件下，尽量回收矿柱资源。

2.3预控顶房柱采矿法

矿体厚度较大且顶板较为破碎时，采用预控顶房柱采矿法开采。首先在采场顶部形成切割层并利用锚网支护等方式对顶板进行加固，目的是控制采场顶板稳定，保障后续出矿作业的安全。预切顶房柱法开采，采场垂直矿体走向布置，采场长度为５０ｍ左右。切顶层厚为２ｍ，掘进切顶层联络巷，人行通风上山，浅眼落矿。考虑到尽量减少切割层工程量，切割层采用浅孔落矿，电耙出矿，矿石通过溜井进入中段运输巷道。切顶层顶板支护后，下部矿体沿倾向推进，采用下向中深孔凿岩，铲运机出矿。对于缓倾斜薄至中厚矿体，根据矿体开采技术条件制定相应的采矿方法；对于厚度小于４ｍ的矿体，采用分条掘进式房柱采矿法；对于厚度大于４ｍ的矿体采用两步骤房柱采矿法，顶板破碎矿体采用预控顶房柱采矿法。采用凿岩台车凿岩、铲运机出矿，尽量减少人员设备直接进入空场内作业，尽可能采用机械化装备，提高开采效率。

2.4浅孔采矿方法

在矿体倾角大于25度的地段，用电耙出矿的底盘漏斗法难以确保出矿安全和中深孔施工质量及安全的情况下，采用了普通房柱法和局部有底柱的房柱法相结合的采矿方法，有效地保证了回采质量和人员安全。一是采场布置及结构参数。盘区沿走向或垂直走向布置，盘区尺寸为（45~62）m（走向）（30~50）m（倾向），在盘区内布置3条溜子、3条电耙道、人行材料井、电耙联道、进路井、进路平巷和充填回风系统。在盘区两端矿柱内布置进路井和进路平巷，两层进路平巷间距在5~6m，可用充填回风井作为备用人行通道。根据盘区大小、构造发育及岩石稳固情况，在盘区内留点柱。二是回采工艺。（1）人行通风。人员及新鲜风从运输大巷经盘区人行材料井进入联道，再经联道从电耙道或进路井进入工作面。污风从盘区充填回风井排出。在回采至6m以上时人员可从进路井或充填井进入工作面。（2）回采顺序。在掘进期间，电耙道沿矿体底板施工，从而进一步摸清矿体底板界线。盘区各系统形成后，若溜子高度在6m以内，先把溜子扩开作为盘区南端集矿槽，以便回采南端上部矿体时控制矿堆高度，再沿矿体底板采通各条电耙道，形成统一的人行进风系统；回采高度在4m左右时，矿房采用从北往南后退式回采，以确保用电耙进行平场及控制矿堆高度。在回采期间，临时点柱可根据岩石稳固情况预留，规格为上大下小的锥体，回采矿房过程中，在点柱四周打好炮孔，矿房回采全部结束后，点柱视顶板稳固情况，一次装药爆破后进行回收。盘区底柱根据人行进风系统，可采用后退式回采进行部分回收。采用此方法进行回采，只要控制好回采顺序、块度，加强顶板管理，可节约探矿工程，减少贫化、损失，对矿山实现均衡生产具有重要的补充作用。在施工组织中，切割槽回采可以与盘区中深孔施工、扩漏同步进行，可以缩短盘区建设周期，并准确地控制切割槽回采范围，从而确保矿房大爆破质量，减少盘区损失；加之为矿房一次爆破或减少爆破次数创造了充分的条件，也为进一步提高盘区生产能力提供了较好的平台，是一种值得推广应用的切割槽拉槽方法。

为减少盘区爆破次数和提高生产能力创造了条件。上述方法的推广应用，为企业获得了较好的经济和社会效益，为矿山均衡生产创造了条件，为矿山达产达标和超产超标作出了重要贡献。

参考文献：

［1］尹升华，吴爱详．缓倾斜中厚矿体采矿方法现状及发展趋势［J］，金属矿山，2017，12：10-13．

［2］修蕾，乔木，李志军，等．缓倾斜中厚矿体开采方法研究［J］，有色金属（矿山部分），2016，63（2）：8-10．