急倾斜薄矿体采矿方法创新的探讨

急倾斜薄矿体采矿方法创新的探讨

林超

云南锡业集团有限责任公司老厂分公司云南个旧661000

摘要：近年来，急倾斜薄矿体采矿方法的创新问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了开采岩层移动影响因素。探讨了岩层及地表移动变形主要参数，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就极薄矿体的留矿采矿法应用展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：急倾斜薄矿体；采矿；方法；创新

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，急倾斜薄矿体采矿的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对急倾斜薄矿体采矿方法创新的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2开采岩层移动影响因素

该金矿的岩层移动是多种因素互相影响作用的结果，总的来说这些影响因素可以分为两类，一类是自然地质条件因素，一类是采矿技术因素，对这些影响因素的总结分析有助于进一步地对该金矿地下开采岩层移动规律进行科学的研究，有效地指导矿山科学开采，掌握矿山整体的安全形势。

根据该金矿生产实践的经验，在两类影响因素中主要有以下几个方面。

围岩力学性质。不同的岩石的物理力学性质差别很大，根据普氏系数岩石分类的方法，将岩石分为了极硬岩石（f>9）硬岩石（9≥f>6）、中硬岩石（6≥f>3）和软岩石（f≤3）。矿体围岩的岩性不同，所发生的力学变形变化也不相同，致使矿体开采后上覆岩层的移动范围及沉降程度也有很大区别，硬岩岩层的移动角相对软岩移动角的较大，对地表的影响也相对较小。

矿体倾角。在水平矿体的开采条件下，岩层移动后地表所形成的下沉区域是对称分布的，但是随着矿体倾角的增大，对称分布会逐渐消失。水平及缓倾斜矿体（0～35°）开采条件下，岩层移动形势主要为沿岩层的法向弯曲和崩落，地表下沉盆地为对称的碗型或盘型；倾角超过35°之后，岩层移动的形势除了有法向的弯曲外，还伴随着沿层面的剪切移动和岩石下滑，地表下沉盆地形成四周非对称的碗型或盘形；当倾角超过54°之后，地表下沉盆地可能呈兜型或瓢型；当倾角超过75°之后，地表可能将形成台阶状盆地；当倾角接近90°时下沉盆地形状又将恢复比较对称的碗型或兜型。

矿体走向长度。矿体走向长度在一定程度上影响了地表下沉的形状及范围，下沉盆地随着矿体走向延伸，反映了地下开采的推进程度及矿山地下采空区的规模。

矿体开采深度。随着矿体开采深度的不断加深，深部矿体开采形成的采空区对岩层及地表的各项变形影响作用减小，但是在影响范围上呈变大的趋势，地表所形成的下沉盆地趋于平缓，因此在同等情况下，岩层及地表变形值是与开采深度成反比的。

矿体开采深度同时还直接影响岩层及地表下沉速度，及整个下沉过程的持续时间。开采深度较浅时，下沉速度比较快，持续时间比较短，反之，开采深度比较深的时候，下沉速度较慢，而持续时间则相对较长。

矿体开采厚度。矿体开采厚度直接反映了地下采空区的规模，随着采空区的顶板下沉变形，矿体上覆岩层也将发生下沉变形，一直延伸至地面。开采矿体的厚度越大，与其对应的冒落带、导水裂缝带高度越大，地表变形值也会随之增大，移动速度加快，变形过程表现得更加剧烈，所以矿体开采厚度与岩层及地表的变形数值呈现出正比关系。

3岩层及地表移动变形主要参数

根据国内外学者的多年实践，在不同的分析方法中，影响岩层及地标变形移动的参数有很多，在急倾斜矿体开采时，其中较为主要的几个参数是：下沉系数q、主要影响角正切tanβ和水平移动系数b。

下沉系数q。开采厚度通常是影响覆岩和地表移动变形的主要因素，岩层和地表的变形值和开采厚度成正比，当在充分采动的情况下，厚度、倾角和地表某一点的最大下沉值与下沉系数q成以下关系：

q=W0/mcosα（2-1）

式中q——下沉系数；W0——充分采动时的最大下沉值，mm；m——开采厚度，mm；α——矿体倾角。

下沉系数q的确定和很多因素相关，比如说岩石越坚硬，q值越小，反之，岩性越软弱，q值越大。

主要影响角正切tanβ。主要影响角正切tanβ主要与开采深度H及下沉盆地所形成的影响半径r有关，一般来说成以下关系：

tanβ=H/r（2-2）

式中β——主要影响角；H——开采深度，m；r——影响半径，m。

随着开采深度和上覆岩层性质等因素的变化，将不会呈上述表达式的变化形式，需要相对应的参数进行修正。

水平移动系数b。水平系数主要是反映最大水平移动变形值和最大下沉值之间的比值，可以表现出下沉盆地在水平和垂直方向的变化程度，一般采矿地质条件下走向方向的水平移动系数取值一般在0.1～0.4之间，倾向及走向方向的水平移动系数计算式如下：

倾向方向：b=U0/W0（2-3）

走向方向：bs=Us/W0（2-4）

式中b——倾向水平移动系数；bs——倾向水平移动系数；U0——倾向方向最大水平移动变形值，m；Us——走向方向最大水平移动变形值，m；W0——最大下沉值，m。

实践表明，水平移动系数b受上覆岩层的岩性影响较小，主要是受开采矿体的埋藏倾角影响，随着矿体的倾角的变化，最大水平移动变形值和最大下沉值也在变化。

4极薄矿体的留矿采矿法应用

4.1利用留矿采矿法进行极薄矿体采矿的构成要素

在利用留矿采矿法开采极薄矿体地区矿产资源时，其首个构成要素就是矿房。通常矿房的阶段高度、顶柱高度和矿石长度等指标都要根据矿山的地质环境来进行设置。采矿的构成要素还包括开采所需的天井、间柱、底柱、拉底空间位置、回风巷道等，这些要素指标要根据矿产资源开采时的实际情况来进行设置与调整。而矿房底部的结构参数还要根据矿石的性质来进行设置。

4.2利用留矿采矿法进行极薄矿体采矿的采准切割

开采过程中的采准切割工作主要由切割巷道、联络道、通风人行天井组成。用于运输的巷道是开拓工程，通常其布置是沿着极薄矿脉的走向进行设置，沿着上盘进行布置或沿着下盘进行布置皆可。通风人行天井通常设置在矿房两端，且在其垂直高度位置需要布置用于联络的开采通道，通道布置也要按照一定的距离标准进行分布。为了达到保障采场探矿、通风以及人行出口标准要求的目的，应提前对矿房进行施工，从采场天井直至其中上段。通常情况下，拉底空间高度为两米到两米半之间。

4.3利用留矿采矿法进行极薄矿体采矿的回采工作

回采的顺序为中上段由上到下，通常每一分层的回采工作均包括了平场撬顶、爆破、局部放矿等步骤。利用上向凿岩机进行凿岩后得到切巷的自由面，进行分层回采时的顺序为自下而上，为了勘测采矿场的地压，保证回采工作的顺利进行，需采用岩体声发射监测仪进行矿井中岩体结构声发射值的监测。留矿采矿法是利用浅孔凿岩的方式进行回采的，而回采得到的矿石，只有一部分进行放出，其余部分需要留在采矿场地内部，这部分矿石可以对矿场资源开采地起到支撑作用，以达到保证回采工作有效、安全、稳定进行的目的。矿石的全部放出步骤须在全部回采工作完成之后进行。

5结束语

综上所述，加强对急倾斜薄矿体采矿方法创新问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的急倾斜薄矿体采矿过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献

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