關于礦山工程中房柱采礦法應用探究

程發保

摘 要：隨著我國經濟建設的發展，社會各界對礦產資源的需求不斷增長。為了滿足社會發展和經濟發展的需求，國家加大了對各種礦產資源的開發力度。主要從當前礦山采礦法的概述出發，介紹了礦山采礦方法中的房柱采礦法，并分析了房柱采礦法的結構參數和采場地壓，最后對房柱采礦法的回采工作進行了探討。

關鍵詞：礦山工程；房柱采礦法；結構參數；采場地壓

中圖分類號：TD853.32 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.144

1 當前礦山采礦法的概述

現階段，在礦山工程中，由于受到采礦設備、采礦技術及環境條件等各項因素的影響，在開采過程中主要還是采用巷采式空場采礦法。該方法主要指的是在采場連續無中間礦柱，采場高度一般在5～15 m，分層高度不等，且兩層之間通常采通形成10～20 m高的空區，且無脈運輸巷道、鏟運機等礦產運輸車輛直接進入采場的采空區，在任何類型的隧道挖掘回采中，無需劃分礦房礦柱，結構簡單，易于掌握使用的技術。

房柱采礦法是現階段采礦工程中的重要方法之一，其參數選擇更為保守。現在，在巖石的物理力學性質和礦石開采土地和地質條件下，為了保證安全，提高礦石回收率，確定合理的房柱式開采參數的有限元數值模擬方法，形成一定規模之后，就形成采場地壓控制。

2 礦山工程中的房柱采礦法

2.1 房柱采礦法的特點

房柱采礦法是用于開采水平或者緩傾斜角度的礦床采礦法。其特點是：①在分礦塊的基礎上，與柱交替開采空間布置，離開房間回采礦不連續條帶煤柱的規則，以支持采空區頂板巖體。②在開采緩傾斜礦體時，礦體開采通常自下而上，而礦床的開采，則從一邊到另一邊；在開采礦石時，利用電耙、裝載機、車等設備運送處理采場。回采工作面后的柱子一般不恢復，為永久性頂板支護。③為降低地壓，保障工作安全，還需對采空區進行處理，便于礦柱回采。

2.2 房柱采礦法的應用

房柱采礦法適用于地表需要保護的空曠區域，因此，這種方法也屬于空場采礦法，有利于回采緩傾斜礦床，也適用于不規則、不連續的礦柱。在實際中，應根據巖層的特點選擇合適的方法。一般使用此方法時，其礦巖應具備一些特點，即圍巖與礦石都很穩固，厚度適用范圍較大的礦床，傾角較小（小于30°～40 °）。

對于礦層的開采，不同礦體選擇對應的項。對于薄礦層，在處理方案中可選擇房柱采礦法及電耙運搬淺孔爆破；當礦體的規模較大且巖層厚度大時，則要采用深孔崩礦方案；當傾角相對較小時，可以將其看作是一個較高水平的礦床，開采時需注意裝載機的選型、刮板以及卸堆大型機械化開采設備。

2.2.1 采準工程

采準工程可以分為幾個區域，每個中間運輸礦業準漂移設置用于礦山巖石巷道截面三心拱；靜脈內采礦工程、礦山巷道挖掘院子連接到院子里，挖掘車道之間傾向于中間的山脈和自由表面采礦。為了降低礦石開采的損失，上山揭露礦體的地板高度為0.3～0.5 m。

2.2.2 采場布置和構成要素

在礦房采場布局沿傾斜方向的長軸方向，雖然礦體為單一連續的傾向，但由于斷層、斷層分割控制當地引起散射的發生是不一樣的，采場的布置必須適應資源和采礦方法的全面復蘇帶來一些困難。沿采場布局，如果出現以上情況，就需要調整采場布局。可沿傾向或偽方向排列。

3 房柱采礦法結構參數和采場地壓

在開采過程中，由于地下巷道和采空區的設置破壞了采場圍巖之前的平衡，那么壓力需要重新分配，導致二次應力場的產生。為此，需要了解采場和柱周圍的應力集中系數和壓力，高開采寬度和深度、巖石性質、巖體結構、采場跨度和其他因素之間的關系。

在安全環境中，采場的大小以及高度和寬度的比值對頂板的穩定性都有較大的影響，因為中間產生的拉應力主要集中在礦房頂部。寬度和高度的比值越大，那么應力集中系數較高。光彈性的實驗結果表明，當寬度和高度的比為1∶1時，應力集中系數為1.64.柱子和礦房的邊緣接觸，由于應力集中，導致垂直應力柱的抗壓強度降低，進而逐漸形成塑性區。根據故障的理論，支柱將形成2個方面，即中心柱塑性區周圍核原狀土柱和周圍柱的塑性區。如果為了提升回采率而減少支柱的寬度，那么就容易導致屋頂掉落下來。隨著回采時間的加長，采空區的范圍將擴大，導致采空區的應力主要集中到柱子上。當超過一定值時，支柱會被破壞，從而導致礦體脫落的情況發生。因此，通過測量礦山壓力傳遞規律，可將控制廣泛的壓力轉移到目標和地面壓力控制上。

4 房柱采礦法的回采工作分析

在礦房回采作業中，需要依照礦體厚度來變化。當礦體的厚度為2.5～3 m，礦體開采后全厚礦體，即礦體厚度的2.5～3 m。根據采樣的2個步驟，采礦方法和回采技術與第一步基本上是相同的。分層開采的礦石和巖石沿礦體的厚度分為房間和底部。選擇前兩個部分，主要先開采拉底層，然后進行挑頂層開采，整個環節如下。

4.1 采拉底層

通常，拉底層的高度為2.5～3 m，以直線或階梯工作面逆礦體傾斜從切割平巷開始，落礦淺孔，2 m左右的深度，有一個扁平的柱或氣腿鉆平行于山下，爆破工作面推進1.8～2 m，采場通風屋頂檢查后，在電耙絞車洞車輪掛在工作面刮板礦石室內。通過滑輪掛位置的變化，可以在不同礦區采礦房間礦業刮刀。刮板提升機通常是3個移動雙汽缸或鼓，鏟斗和鎖類型，普通斗容量為0.2～0.3 m3。接著設計工作面支柱的位置，剪出柱淺孔，使尺寸符合相關設計方案。

4.2 采挑頂層

當把整個礦房的拉底層礦石回采完成后，就開始進行挑頂層的回采工作，步驟依然是從原切割平巷位置開始，自下到上地逆礦體傾斜實施。當礦石厚度不大于5 m時，頂挑不分梯，一次采；當礦厚大于5 m時，將其分為2.5 m的高度，即采臺。在臺下進行鉆孔作業，在臺堆或拉底的地板上，用扁柱或氣腿鉆挖到與屋頂平行的淺孔。如果鉆探工作需要在礦堆中進行，在局部持久的放礦采場，其余巖石的形成，并與工作面不停地向前推進，持續5～7 m的長度。在它的前端為鑿孔的工作平臺，刮刀為礦山工作臺。

5 結束語

綜上所述，為了保障礦山生產的經濟效益，國家加大了對各種礦產資源的開發力度，各種采礦新技術和新工藝也不斷被創新應用。其中，房柱采礦法作為當前采礦工程中最為實用的一種方法，得到了廣泛的推廣應用。該方法不僅有效地避免了回采率低和勞動強度過大的問題，還提升了地質礦產的產量，提高了礦產的利用效益。

參考文獻

[1]袁金星.淺談房柱采礦法[J].科技創新導報，2013（7）.

[2]李富平.采礦技術入門[M].北京：化學工業出版社，2009.

〔編輯：劉曉芳〕