緩傾斜中厚礦體機械化采礦理論與技術分析

張 安，徐征軍，李雪松

（山東黃金礦業股份有限公司新城金礦安全生產部，山東 煙臺 261400）

緩傾斜礦體屬于如今各類礦體結構范圍內開采最為困難的一類礦體。相比于發達國家，我國機械化開采緩傾斜中厚礦體的水準差距較大，技術相對較為落后。在我國有關技術的不斷提升過程中，依舊存在諸多問題，需要有關部門予以高度重視，并盡快探尋出合理的解決方案。

1 緩傾斜中厚礦體概述

緩傾斜中厚礦體，即實際的厚度大于5m，傾斜度大于50°的一類礦體結構[1]。在實際開采工程中，施工單位應當確保礦體角度符合標準，這也是開采技術的最大難點之一。如今，較為合理的開采厚度應被控制于5m～20m范圍內，傾斜角度應被控制于50°～30°范圍里。當前在全球范圍里尚未研發出最為合理有效的技術對緩傾斜中厚礦體進行開采，我國相關理論的研究、技術的創新依然滯后，很多單位在施工時依舊沿用傳統技術進行開采，效率較為低下，安全性也不高。

2 當前我國開采緩傾斜中厚礦體時常見的問題

（1）經濟成本較高。在社會經濟高速發展的進程中，采礦企業最注重的便是自身能否從相關作業中實現經濟效益的最大化。一旦項目只能為采礦企業帶來極低的經濟效益，或者根本沒有經濟效益，便會導致采礦業整體的發展受到嚴重阻礙。這樣一來，便會使得企業的開采投入成本上升，使經濟效益進一步下降，對整個行業的健康、長遠發展都是極為不利的。

（2）技術嚴重受限。正如前文所言，當前我國有關緩傾斜中厚礦體的開采技術依舊較為滯后，技術十分有限，導致整體開采質量較低，同時開采的整體效率也不高，時常會出現資源浪費的不良現象，進一步提升了開采企業的投入成本。除此之外，如果在開采作業時出現了操作失誤，不僅會使相關機械、設備等被損毀，甚至會威脅作業人員的人身安全以及當地生態、環境。

（3）崩石運送困難。在緩傾斜中厚礦體的傳統開采技術當中，極易出現大量的崩落礦石，這就要求采礦企業應當事先制定好礦場的現場防護安全策略，以便保證運輸礦石的流程安全[2]。這主要是由于，如果在開采礦石時，現場圍護發生問題，或者圍護缺乏穩定性，便極易引發采礦事故，進而威脅作業人員的人身安全，使企業出現難以估量的損失。

3 探析緩傾斜中厚礦體機械化采礦理論與技術

（1）相關理論。在對緩傾斜中厚礦體進行開采時，采空區面積會伴隨相關作業的不斷進行，而越來越大，同時使得采空區頂板的面積也逐漸增加。采空區頂板是對該區域頂部巖石整體穩定性直接產生影響的重要因素，所以一旦采空區頂板的面積增加，會使得頂板壓力也加大，使其穩定性越來越差，進而嚴重影響圍巖穩定性，最終進一步增加相關保護工作難度。當前在世界范圍內，尚未研發出兼具廉價性和安全性的采空區頂板防護技術，加之采空區自身空間有限，使得部分大型的機械無法進入此區域。除此之外，緩傾斜中厚礦體擁有較小的坡度，在采礦時出現的崩石很難以自由落下的形式得到有效運出，很多時候施工企業都會采用搬運或者爆破等方式將崩石搬走。經過有關人員的多年觀察和實踐可知，若想使采空區頂板穩定性得以提高，采礦企業可以對其構成的整體結構進行優化，對其跨度進行科學控制。與此同時，為了確保此區域作業人員的生命安全，保證相關機械設備不被損壞，作業人員在搬運時可以充分運用重力。除此之外，為了使無軌設備作業效率得以提升，采礦技術人員可以在現場沿傾斜展開分段，結合走向、斜度對礦房進行布置，進而使無軌設備始終都能夠位于水平方向。如今大部分采礦企業對緩傾斜中厚礦體采用的采礦方式為“房柱法”，這主要是因為該方法能夠生產出規模較大的礦石，同時在執行此方法時，技術人員需要對頂板進行更加科學的管理，才能夠避免出現采礦事故，進而使采礦的整體效率、質量得以提升，并且提高整體作業流程的安全性。

經過多年實踐，有關人員還發現此方法在應用時，需要在現場預留礦房頂部礦皮以及房間礦柱，且不能對其進行回采，這就很容易損失大量礦物質資源。

（2）工程狀況。某采礦企業承包了一項開采礦物硫物質的項目。在現場礦山當中，伴有大量銅、鐵和鋅等一次性的礦物質。企業在采礦時，采用的方法主要是地下、露天聯動開采。經過實地勘測，該礦區礦物質總體儲存量高達2億噸，銅600㎏，硫鐵90000㎏，鐵25000㎏，鉛鋅金屬50㎏。高速公路距離此礦山較近，邊緣有沿江的快速通道穿過，同時不遠處便有碼頭，運輸交通極為便利。

（3）實際應用緩傾斜中厚礦體機械化采礦相關技術。采礦企業的技術人員充分結合了此礦山的實際開采狀況，決定以機械化開采理論為指導，積極引進“上向水平分層”的機械化填充技術，以之為主要技術開采礦物質。在利用此技術開展作業時，主要的采切、回采施工步驟為：①結合現場實際狀況，篩選最合適的無軌設施。針對此礦山，企業運用到的無軌設施包括了電動機械式的鏟運機5臺，全液壓機械化的鑿巖臺車1臺。這些設施能夠幫助施工隊伍使開采技術的整體功能被充分發揮出來。②在現場需要建運輸平巷，以便防止礦物質資源出現被浪費的狀況，進而使相關資源的回收率以及有效利用率得到全面提升，使運輸資源的實際距離得到最大限度地縮短，使有關設施的生產優勢被發揮出來。作業人員在準備采礦時，應當經由脈外方式，將2條沿著脈走向的先進運輸平巷布置于下盤位置，從而自然連通整體運輸平巷，使礦區內部的運輸系統得以完善。③科學選擇機械化設施進行切割：作業人員在切割礦產資源的時候，需要嚴格按照全液壓機械化的鑿巖臺車實際需求，設計每個采礦場拉底層高度為3m，隨后以相應穿脈平巷為自由面、借助合適的機械化鑿巖機或者全液壓機械化的鑿巖臺車持續向礦體的兩邊進行擴幫，直到到達邊界處。除此之外，作業人員還應當根據鑿巖臺車具體的尺寸，設計切割槽的高度以及寬度均為3.1m。需要注意的是，在對采空區進行處理時，技術人員應當充分利用廢物，即利用難以運走且毫無價值的石料，使其對采空區進行直接填充，這樣除了能夠使填充強度得到有效提升，還可以使相應的成本得到有效的節約。其中，優先對水平填充廢石加以利用，使尾礦、廢棄石料的額外處理成本被節省下來。在對緩傾斜中厚礦體進行開采設計時，還應當采用小分段、大盤區的方法，這樣也可以使作業人員勞動強度被控制于相對科學的水平。除此之外，在設計開采計劃時，如果徹底暴露采空區，現場負責人員需要對頂板圍巖進行注意，特別是對于長條形頂板，技術人員應對其進行及時優化，這主要是因為該頂板會直接影響礦區頂部的安全性以及穩定性，更會對整體礦場作業面安全性產生直接性的影響。

4 結論

總體而言，在我國整體社會經濟高速發展的過程中，礦產資源占據著十分重要的地位。在長期礦體開采進程中，很多地表資源已被開采完畢，這就需要有關部門向深層次進行開采，尤其是開采緩傾斜中厚礦體。在此過程中，有關部門應當重視施工安全、開采效率和經濟收益，結合理論確保開采工作順利開展。