倾斜薄矿体房柱采矿法的实践

倾斜薄矿体房柱采矿法的实践

王鹏

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摘要：随着我国矿山经济的发展，现阶段，缓倾斜破碎薄矿体的高效采矿已成为矿业领域一个重要挑战。缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术的分类和应用，包括充填采矿法、房柱采矿法和壁式崩落采矿法。这些技术通过合理的方案设计、设备选择和工艺优化提高了矿体利用率、采矿效率和资源回收率，此外，这些技术在注意安全与环境管理的同时实现了矿产开发的可持续发展，同时为矿业行业带来新的发展机遇和挑战。

关键词：倾斜薄矿体；房柱采矿法；实践

引言

通过对矿山的地质条件、开采技术条件分析，保有储量计算，以及采矿方法对比，优选了机械化上向水平分层充填采矿法、普通上向水平分层充填采矿法、留矿嗣后充填采矿法和削壁充填采矿法等方案，并完成了相应的矿块布置方式与采场结构参数优化，采准、切割、回采及充填工艺研究。对于倾角在30°~45°的薄矿体，一直以来均采用房柱法回采，采场内切割上山垂直矿体走向布置，在施工上山和回采过程中由于矿体倾角较大，对凿岩、电耙耙运均有一定的困难，为了解决这一难题，要因地制宜在采场布置切割上山时设计为伪倾斜布置，根据一定的角度控制，形成伪倾斜工作面后降低上山角度，便于人员施工、行走，更便于电耙往返耙运的可操作性，在生产系统布置上具有施工方便、安全高效的优点。

1缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术的应用优势

缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术具有以下几个应用优势：①提高矿体利用率：针对缓倾斜破碎薄矿体的特点，该技术能够以灵活的采矿方案和合适的采矿方法最大限度利用矿体资源，通过弹性充填采矿法、变形房柱采矿法或壁式崩落采矿法等技术实现矿体的高效开采和资源回收，提高矿体利用率；②提高采矿效率：缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术通过优化采矿方案、选择适用的采矿设备和工艺流程，以及合理调整采矿参数等手段提高采矿效率。同时，其采用了自动化和智能化技术，实现采矿过程的自动化和智能化，提高生产效率和质量；③提高工作安全性：缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术通过灵活的采矿方案和支撑措施减少矿体的变形和破坏风险，并降低地面沉降和局部坍塌概率，提高了工作的安全性。此外，其能够进行智能监测，及时预警和处理安全隐患，保障采矿的安全性。

2采矿方法变更的必要性

2.1浅孔留矿采矿法开采的主要问题

１）浅孔留矿采矿法工艺落后、对矿体变化的适用性差。一般的，浅孔留矿采矿法对于矿岩中等稳固及以上、急倾斜薄矿脉的开采具有较好的适用性。然而，叶家田萤石矿区矿体的禀赋特征复杂，产状从极薄到中厚、品位从低到高变化较大，矿脉沿走向、垂直走向相互交叉、分支复合现象明显，单一的浅孔留矿采矿法无法适应上述复杂的开采技术条件。２）采场安全风险高、管理难度大。断裂带内和风化带内裂隙发育、矿岩破碎、结构松散、稳固性差，在频繁的爆破振动和放矿加载卸荷作用下，极易产生蠕变损伤和塑性破坏，进而产生冒落片帮和失稳坍塌灾害，危及凿岩、爆破和平场作业人员的安全。３）采矿损失贫化高、严重压缩企业的利润空间。为保障回采作业安全，浅孔留矿采矿法需要留设大量矿柱矿壁，导致资源回采率低、资源损失量大。同时，在浅孔留矿采矿法上采过程中，上下盘不稳固的围岩极易冒落混入，导致矿石贫化，频繁的爆破振动和放矿加载卸荷作用也会进一步加剧矿石的二次贫化。

2.2采用充填采矿法的必要性

充填采矿法最早被应用于有色金属和贵金属矿山，该方法对地下矿产资源的回采率高，且能保护地表建（构）筑物及环境。近年来，在充填材料、工艺及技术装备上不断突破，使得充填成本不断降低，特别是国家重视安全和环境保护，充填采矿法具有不可替代的优势，被广泛应用于煤矿、铁矿等传统上不宜采用充填采矿法的矿山。１）资源回采率大幅度提高，可达到９０％以上。２）矿石贫化率得到有效控制，可降低至１０％以内。３）采场生产效率大幅提高，综合成本大幅降低，经济效益更加显著。４）采空区得到充填治理，矿山安全生产水平大大提高。５）尾矿全部用于井下充填，实现无尾矿山，不需新建尾矿库。

3倾斜薄矿体房柱采矿法的实践

3.1无底柱分段崩落法

由于矿体厚度太小且上盘为软破炭质页岩，为减少出矿时废石提前混入的风险，考虑降低分段高度以控制贫化损失。相对于目前采用的长壁式崩落法，无底柱分段崩落法无论是在作业安全、采场生产能力，还是作业机械化程度、工人作业强度及环境等方面都具有显著优势。（１）从保证回采作业安全角度来看：采用小分段无底柱崩落法，人员在支护好的分段凿岩巷道中作业，安全性更高。（２）从保证矿山生产能力角度来看：小分段无底柱崩落法采用中深孔分段崩矿，铲运机出矿，且能上下分段阶梯式同时回采，采场作业机械化程度高，生产能力大、效率高，有利于达到６０万ｔ／ａ的矿山设计生产能力。（３）从采矿方法作业复杂程度来看：小分段无底柱崩落法采用中深孔分段崩矿，铲运机出矿，生产工序相对简单，易于掌握。

3.2削壁充填采矿法

１）方案特征及适用条件。通过采用矿石和围岩分采的技术，保证最小工作宽度，采下的矿石运出采场，围岩则用于充填。利用崩落围岩回填采空区，不仅大大减少了采空区暴露空间，而且取消了浅孔留矿采矿法矿石滞留和存窿矿集中出矿环节，使上下盘围岩始终处于废石包裹中，上下盘围岩稳固性得到根本改善。2）回采和充填工艺。要使崩落下的围岩，恰好充满采空区，削壁厚度一般为矿脉厚度的2倍左右，暂定先削上盘围岩，将崩下废石适当平场并胶面充填养护后再采下盘矿石。为使分采低品位矿体按设计轮廓面成形，并尽量减少对高品位主脉矿体的扰动，减少高品位主脉矿体的损失，在分采界面采用以预裂爆破为主的轮廓控制低扰动爆破技术，爆破后要充分通风并清理松石。

3.3变形房柱采矿法

变形房柱采矿法是一种通过调整房柱大小、间距和支撑方式，适应矿体变形特征，实现矿体高效采空和支撑的方法。变形房柱采矿法能够灵活调整房柱布置，适应矿体的变形特征，在采矿过程中，矿体会发生压缩、伸展和断裂等变形，对房柱的支撑产生影响，而该技术可以根据变形情况调整房柱的大小和间距，最大限度地适应矿体变形，提高支撑的稳定性和有效性。变形房柱采矿法具备的灵活性能够帮助其应对不同矿体变形情况，提高采矿的安全性和效率。其次，变形房柱采矿法可以降低开采成本。

3.4弹性充填采矿法

弹性充填采矿法是一种通过利用填充物（如水泥浆、矿尾砂）填充采空区，形成支撑结构的方法。弹性充填采矿法能够实现矿体的有效控制和资源回收，并最大程度减少地面沉降和局部坍塌风险，通过将填充物注入采空区，使填充物能够均匀分布在矿体间隙中，形成一种弹性支撑结构，这种结构能够有效分散采矿过程中产生的应力和变形，减少地表沉降和局部坍塌的概率。在这一过程中，填充物还能够起到加固作用，提高矿体稳定性。

结语

由于矿体倾角大对于采场内人员行走、凿岩、设备运行等作业带来一定难度，对于类似产状的矿体，在条件适宜的情况下就应该积极推广竖向分条伪倾斜工作面房柱采矿法，通过优化采场结构参数和回采工艺，不仅改了人员作业环境，而且提高了矿山生产效率。作为矿山企业，要进一步提高机械化水平，优化采矿方法，应用新工艺、新技术来不断提高资源利用率，更好的延长企业服务年限，同时也将为鑫泰公司因地制宜寻求新技术提供依据，从而得到良好的经济效益和社会效益。

参考文献

［１］蒋威杰．缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术及应用［Ｊ］．中国金属通报，２０２２（０７）：２２－２４．

［２］余昕，曹帅，李正灿，等．缓倾斜破碎薄矿体高效采矿技术及应用［Ｊ］．黄金，２０１８，３９（０３）：３１－３５．