淺孔留礦法在急傾斜薄至極薄礦脈開采中的應用研究

張磊

摘 要：文章分析了當前礦山開采現狀，以及應用淺孔留礦法進行開采時存在的各種問題，并結合煤礦實際，考慮技術和經濟因素，提出淺孔留礦法實施的優化方案，力求提高回采產量，減少礦石貧化和損失。

關鍵詞：淺孔留礦法 急傾斜薄至極薄礦脈 開采 優化

1引言

急傾斜煤層是地下開采時煤層傾角大于45°的煤層，一般是由于強烈的地質變動而形成的，構造比較復雜，賦存也不穩定，開采條件很差，難度也較大。但這種煤層開采時煤塊可以自動下滑，方便了裝運工作，但同時有較大的安全風險。對于急傾斜薄至極薄礦脈的開采，有人提出了淺孔留礦法的應用。結合淺孔留礦法的具體實施過程，發現其伴隨著采場不穩定、頂板滑落、礦石貧化、開采損失較大等問題，需要加以優化。

2礦山開采現狀及存在的問題

2.1現狀

淺孔留礦法是空場法的一種，將礦塊分為礦房和礦柱，先采礦房再采礦柱，該方法中的采礦工人可以在礦房露天工作，是自下而上分層回采礦房，使用淺孔崩落礦石，并實施局部放礦和大量放礦的步驟。該方法適用于礦石和圍巖穩固的急傾斜薄或極薄礦體，且礦石無氧化性、結塊性和自燃性。在具體操作時，是按照礦體走向將礦劃分成不同的礦塊，相隔5m左右，每個礦塊內有2個采場，長度在50m左右，高度為40m，寬度結合礦體厚度決定。采礦時是自下而上分層回采，通過爆破、局部放礦、平場、處理松石等步驟進行開采。每次崩落的礦石，放掉1/3，運走，余下2/3作為上層采礦的平臺，這樣逐漸將礦采空。

2.2存在問題

主要是：回采率低，各個礦塊、采場之間都留有間柱、頂底柱、底柱等，給回采造成了較大的困難。安全隱患突出，開采的礦石可以自動滑落，頂板也容易出現大塊滑落，給底部的人員和設備造成較大的安全隱患。礦石貧化和損失，有的工人為了追求采礦速度，使用深打孔的方式破壞上層頂板的整體性，導致在局部礦層出現采輻過寬、回采超高的問題，促進了礦場的貧化；大量放礦時，頂板不穩，容易滑落，使大量廢石混入礦石，加大了貧化率；有時還會出現大塊的礦石卡在采場，下邊的回采礦石放不出，影響采礦。

3留礦法優化方案

3.1優化方案

針對淺孔留礦法的開采現狀和存在的問題，對開采方案進行優化，提出不留底柱和間柱的優化方案。如圖1所示，仍然將礦塊劃分成2個礦場，回采完成后將相鄰采場天井內的設施拆除，按照一定比例使用碎石或者塊石充填天井，形成混凝土隔離礦柱。采場底部和頂部不留底柱和頂柱，這樣直接開采礦石直到上中段的沿脈平巷，但為了保護采下的礦石在中段平巷穿運，需要在這里留設一個（5-8）m X3m的底柱。

3.2具體措施

對于頂板滑落石塊的安全問題，需要保證頂板的穩定性，因此增設2條連續木支撐墻，撐住頂梁和上下盤，形成整體性的支護。如果連續木墻的支撐力不穩定，可以選擇混凝土梁進行支撐，將采場分成3個格子，在距離路人行井15m處制作1mX1m的混凝土頂梁，長度與采場寬度一致，整個采場大約需要制作14個混凝土頂梁。降低回采分層高度，降到1.4-1.8m左右，同時采輻控制在1m，并禁止超采。對于上盤不穩定的地段，回采時要注意控制爆破，淺打孔，密布置，少裝藥，降低每次爆破的力度，但增加爆破的頻次，這樣控制上盤頂部礦石不會滑落。

圖1 優化方案采礦圖

對于礦石的損失，采場內部不留頂柱，直接回采到上一層的巷道底板，此時上一層的采場需要回采完畢后封閉，確保人員不會誤入，這樣可以避免安全問題的出現。

對于礦塊回收問題，不設置采場間柱，將前一個采場的順路人行井，使用碎石或塊石進行填充，形成采場之間的隔離礦柱，并保持向上延伸。將前一個采場的順路井進行填充，撤掉人行梯和平臺之后，在上層巷道攪拌碎石混凝土灌到順路井中，形成隔離礦柱。通過對已開采完采場的利用，為下一個采場的開采準備支架平臺。

在采場底部設置人工假巷和混凝土漏斗，分段設置，厚度在0.5-1m，采場不施工時拉底巷，在沿脈運輸巷中打第一次孔，上向垂直，深度為1.7m左右，爆破之后，清理部分礦石，上向開鑿第二次孔，深度為1.7m左右，這個孔不爆破。分段構建混凝土假巷和漏斗，直到采場假底構建完畢。之后爆破第二次孔，崩落的煤塊放出1/3，留下2/3作為下一開采的平臺，平整好工作面，繼續采礦，直到開采完畢。

假底構建機械化作業，因為該項工作強度大，時間長，成本高，因此選擇機械化作業線，構建人工假底。在施工的沿脈運輸巷挑高到3.5m，采完礦后，架設鋼模板、木模板并設置鋼筋網，然后使用混凝土攪拌泵攪拌的混凝土澆筑，進行混凝土澆筑養護，之后就形成混凝土假底。

4采礦方法優化對比分析

優化方案主要是對原施工方案進行底柱、頂柱和間柱等的處理，不需要實施特別大和復雜的工程，而是借助前一次采場的有利位置，將采完的天井做成原來方案中的各種支柱，這樣不僅能夠增加回采率，也在一定程度上降低了施工難度，提高了施工和開采效率，進而提高開采量。

對于優化方案的對比分析，主要是從回采率、出礦量、單位出礦成本、產值、總成本和毛利潤等方面進行對比分析，分析優化前后兩種施工方案的技術經濟指標?；旧险f，優化方案之后，同一個采場的回采率要高于優化前，出礦量高于優化前，單位出礦成本稍高于優化前、產值、總成本和毛利潤都要高于優化前，但總結優化前后方案的性價比，會發現優化方案相比之前的方案性價比要高，施工單位的總體利潤要高一些，而且安全風險大大降低。

結語

對于急傾斜薄至極薄礦脈的開采，現在廣泛使用淺孔留礦法，但該方法伴隨著采場不穩定、頂板滑落、礦石貧化、開采損失較大等技術和安全問題，因此需要對該方法進行優化，提出經濟和技術上均可行的優化方案。

參考文獻：

[1] 宋甫，周益龍，江飛飛.淺孔留礦法在急傾斜薄至極薄礦脈開采中的應用[J].現代礦業，2015，（6）：32-33+36.