緩傾斜中厚礦體采礦方法優選研究

閆陶章

（臨沂礦業集團有限責任公司，山東 臨沂 276017）

緩傾斜中厚礦體開采作為全世界采礦業的難題，這類礦體傾斜角多數為5°～30°，厚度為4m～40m。國內主要是采用分層填充法、電耙留礦法等；國外多數采用房柱法，比例達到60%以上，填充發比例達到20%以上，其余主要是采用暴力運搬采礦法[1]。但是每個方案在實際使用當中都存在著些許缺陷，要對這些方案進行對比選擇，選擇最優方法，并在此基礎之上進行優化創新，從而保障最終的采礦效益。

1 緩傾斜中厚礦體相關闡述

緩傾斜中厚礦體，特別是傾斜角在20°～35°緩傾斜中厚礦體高效開采一直是全球各地需要解決的技術難題。一方面該類礦體傾斜角較小，崩落礦石無法利用自重在底部完全被放出，此時要采用人工扒運、機械運輸方式完成；另一方面，該類礦體采場空頂較高，頂板管理難度大，給生產安全帶來了極大的隱患[2]。

2 緩傾斜中厚礦體采礦方法分析

某礦體在礦山北西冀海底溝地表位置，膨大部位在礦體北東冀，賦予標高為2712m～2756m，走向為NE40°～60°，走向長度為60m～160m，厚度在6m～16m，平均品位為3.79%。礦體整體上為緊密狀，礦巖界線十分明顯，保證圍巖、礦石的穩定性。針對礦體賦予條件，根據多年采礦經驗，通過多次技術驗證決定，在2748m和2720中段安排礦房展開采礦試驗，其中2748采用回采房柱方法；2720采用中深孔底盤漏洞崩落法。

2.1 預切頂錨網支護分層回采房柱法

該方法需要結合工程設計標準依次對溜井、切割上山、拉底巷道、回風巷道進行施工。在采切探礦工程施工完畢后，先對上部礦體進行回采，自上而下進行V字形擴幫拉底，之后在進行分梯段挑頂。在采礦下礦石堆上崗使用金屬網護頂后出礦。按照該工序后退回采，一旦上部礦體回采完畢之后，立即開展下部礦體回采，下部回采除了不使用護頂外相同工序，其余工序都相同。該工藝的關鍵點是在錨桿、金屬網聯合護頂和所留圓形礦柱幾何狀。施工當中主要采用的設備包括鑿巖機，采用淺孔落礦、電耙出礦方案。

2.2 中深孔底盤漏斗崩落法

在切割工程施工完畢后即可進行中深孔施工，主要是采用鑿巖機進行鑿巖施工，采用導爆索引爆。采用扇形炮孔布置形式，每排設置20炮孔，排距控制在1.3m～1.5m范圍內，底孔距為1.8m。首次爆破前鑿孔6排～12排，之后每次鑿孔補足爆破排數，裝藥量不超過3t。在初次爆破完畢后，要對大塊進行第二次爆破，采用電耙出礦方法。

3 采礦方法對比分析

3.1 工程參數分析

本礦體采用以上兩種方法之后所得到的經濟指標為：回采房柱方法：生產力為49.9t/d、貧化率為6.2%、損失率為10.6%、采切比為11.6m/kt、炸藥單耗0.49kg/t，采礦成本為70.1元/t。

中深孔底盤漏斗崩落法：生產力為39.1t/d、貧化率為13.5%、損失率為4.9%、采切比為13.1m/kt、炸藥單耗0.41kg/t，采礦成本為62.2元/t。

3.2 對比分析

通過對比分析中深孔底盤漏斗崩落發在實施當中安全性更高、回采率更高、成本低，這些優勢讓該項技術成為了緩傾斜中厚礦體采礦方案的首選，并且該項技術在適用于連續礦柱、受地壓活動影響的難采礦體回采。但是該項技術由于爆破大塊多、產能低、出礦難等缺點，還需要進一步進行完善。主要方法表現在：

①將炮孔間距縮小到1.2m以內，每排炮孔數量增加到20個以上，這樣可以降低大塊率、降低二次工程量。②增加運輸巷距礦體底板高度，適當增加2m～4m，電耙道坡度增加25°以上，這樣可以提升出礦效率。

③針對礦區南部不會因為巖體崩塌產生的緩傾斜中厚礦體，提升一次爆破量，采用擠壓爆破方法，這樣即可在源頭上保證大塊率。

4 緩傾斜中厚礦體采礦工藝及其方法改進

針對不同礦場緩傾斜中厚礦體的差異，需要對施工參數科學調整，優化每個生產工藝，這樣才能夠確保最終的采礦效能與安全性。

（1）分段空場嗣后充填采礦法。①礦塊布置和構成要素：沿著走向布置礦塊，長度控制在100m左右，階段高度控制在40m左右，為了能夠降低底柱礦量損失問，鑿巖巷道要沿著礦體下盤布置。為了能夠適應礦體傾斜角度變化，分段高度設定為10m～20m，礦房寬度設定為10m～20m，傾斜角大時取最大值；反之，傾斜角小時取最小值，采用平底塹溝式底部結構。②采準切割：從階段運輸平巷掘鑿穿脈到礦體，在礦體下部掘進鑿出礦巷道，之后掘鑿切割天井，每個階段運輸平巷掘系統溜井。采用上階段運輸平巷掘進充填斜井，通過斜井方向沿著礦體掘進并充填巷道，最后將聯絡道掘進充填。采用鉆機由上到下布置炮孔，充填井采用大直徑深孔分段爆破方法。③回采工藝：切割槽自由面主要為切割天井，從下分段到上分段逐漸形成爆破拉槽炮孔。采用鑿巖機打垂直炮孔。釬頭直徑控制在60mm，炮孔直徑控制在60mm～70mm，最小抵抗線設置為1.5m，孔距可以適當縮小，如果最小抵抗線在1.5m以內，孔深10m～20m即可。所采下礦石憑借自重物理性能落入到裝礦巷道，使用電動鏟運機將礦石轉到溜礦井下放。④充填工藝：構建立式砂倉作為地表充填站，包括2個尾砂倉和1個水泥倉，充填料在混合之后經原有勘探大鉆孔送入到井下，充填倍線控制在6左右。干式充填應用井下巖巷掘進廢石，在各階段運輸巷道、斜井運輸到充填巷道當中，倒入到采完采場。填充管道輸送充填料到充填巷道，通過充填天井、殘留炮孔進入到采場。待到靠近了下一采場邊界，事先準備好注漿管，采用尾砂膠結充填。

（2）膠結礦柱房柱采礦法。該方法主要分為兩個步驟：一是先采礦柱、后膠結充填；二是回采礦房，尾砂充填。礦房寬15m、礦柱寬5m，沿著傾斜方向布置工作面；礦柱、礦房開采都是采用淺孔落礦法回采，使用鑿巖機鑿巖處理，如果礦體厚度超過了4m，采用局部留礦方案，這樣可以方便工作人員站在礦堆上鑿巖。使用電耙耙礦，把礦石耙放入礦溜井當中，放至階段運輸巷道裝車方法，雙滾筒電耙車只能直線耙礦，所以礦場頂板足夠穩定時，可以采用三滾筒絞車，提升耙礦范圍，擴大采礦寬度，保證最終的生產性能。礦柱開采完成之后，要分別在兩端設置濾水網、擋板，采用膠結充填形式，充填漿料配比為1∶6，待到距離頂板0.5m時，摻入一定量的膨脹水泥，這樣更有利于接頂。

5 結語

為了能夠有效提升緩傾斜中厚礦體開采效率，需要針對現行的采礦方法和工程現狀，科學選擇有效方案。此外，在緩傾斜中厚礦體采礦過程中，需要嚴格控制每個施工環節，保證施工質量。