陡傾斜薄礦體無頂底柱采礦法探析

馬元珍

（青海省能源發展（集團）有限責任公司，青海 西寧 810100）

當前狀況下，我國經濟發展迅速，礦采行業取得了很大程度的進步，促進了我國工業水平的提升，同時科學技術水平的不斷發展，也帶動了采礦技術的提升。某地有一處煤礦，為陡傾斜薄礦體，控礦構造復雜程度較高，礦化的連續性較差，之前對于此礦采用有頂底柱淺孔留礦法進行開采，但在實際過程中其弊端日益顯現出來，主要體現為成本較高、維護頻繁且具有一定程度的安全隱患。經過討論與分析，最終研究決定采用無頂底柱采礦法代替原來的方法，經過實踐證明，這一方法不僅有效提高了開采效率，同時在安全性方面也發揮出了更大的優勢。除此之外，運用無頂底柱采礦法進行采礦，還能對礦石的回采率進行一定程度的提高，具有十分重要的經濟意義與現實意義。

1 項目概況

為了提高研究的實用性與有效性，選擇某煤礦作為研究對象。此礦走向在10°～45°的范圍之間，經過勘測分析，得出該礦的主體走向為20°，同時其傾斜角在45°～80°之間。經測量計算巖層的最大厚度在1.5 m左右，從礦脈的構造情況來看，其在走向上與傾斜上呈現出波狀彎曲的特征，且產狀變化相對較多，同時，還伴隨著少部分的膨脹夾縮、尖滅再現的特征，這主要是因為礦脈受到NE以及NNE向壓扭性構造控制所形成的。經過勘察與分析，得知該礦的礦體大多受到后期巖脈的破壞，巖脈主要包含有花崗細晶巖、偉晶巖、閃長玢巖以及煌斑巖等。而這些不同類型的礦巖都繼承性侵入含礦構造之內，表現出差異性的形態：形態一是將礦體分成兩部分，而巖脈的上下盤各隨機其中的一部分；形態二是被厚大脈巖斜穿，共分為兩段，這兩段分別位于巖脈的兩側；形態三是礦體被切穿并存在著一定程度上的位移。這些差異性的形態給探礦工作與采礦工作提出了更高的要求，同時難度也相對較大。

2 采礦方法選擇與對比

在選擇采礦方式之前，需要首先明確開拓方式，這就要求充分結合礦脈與礦體的實際情況，在研究分析后決定采用豎井開拓方式。除此之外，還考慮到礦體相對較薄，因此，采取沿脈探礦并將之作為運輸巷道。而對于含礦地段而言，脈內主要進行采礦作業，運輸則是在脈外進行。

2.1 淺孔留礦法

此礦區之前一直采用淺孔留礦法進行采礦。淺孔留礦法在我國占有一定的比重，其原理是對礦塊進行一定程度上的劃分，使其成為礦房與礦柱兩個部分，采礦的先后順序是先采礦房，然后再采礦柱。一般情況下，在這一方法之下，由下而上分層回采礦房。在采下礦石之后，憑借著礦石自身的重量從漏斗放出一部分，放出部分大致占比在1/3左右，然后將留下的2/3作為下次爆破工作的臨時工作臺。本項目的施工工藝按照施工順序主要包含如下幾個流程：脈內探礦、脈內運輸、漏斗穿、上返漏斗、拉底巷、淺孔、爆、留礦、脈內運輸出礦。這種采礦方法在我國使用較為廣泛，它對探礦起到了一定的有利作用，采用淺孔留礦法進行采礦可以對礦體的變化情況進行及時而有效地掌握。但是，這一方法也存在著較為明顯的弊端：一方面，坑道會隨著礦體的彎曲度變化較大，因此，針對這種情況需要采取有效措施對一些不穩固的地段進行支護，同時，還需要保留礦房頂、底保安礦柱；另一方面，在經過采礦施工之后，地壓會發生較大程度上的變化，在這種情況之下很有可能會發生支護等部位坍塌的情況，存在著一定的安全隱患，需要頻繁地進行二次維護，這在無形中增加了采礦的成本，且探礦的難度也會隨之增加。

2.2 無頂底柱采礦法

淺孔留礦法的弊端日益凸顯，已經難以適應采礦發展需求，經過研究與討論決定對這一方法進行科學有效地改進，采用無頂底柱采礦法，采礦工藝主要如下：脈內探礦——脈外運輸——聯絡穿——淺孔——爆破——留礦——脈內外混合運輸出礦。采用這一采礦工藝之后，脈內巷的探礦工程得到了一定程度上的減少。施工時，主要是先打脈外巷，并對聯絡穿進行有效的使用，從而對礦體的變化進行科學合理的控制。當工程進行到礦體尖滅或者無礦段時，便可以對當前的工程路線進行轉變，由原先的路線向著沿控礦的蝕變構造帶進行掘進。在施工過程中，當礦體再次出現時，對工程路線進行再次轉變，向著脈外進行轉變。這樣一來，不僅可以對脈內巷探礦的安全隱患進行合理有效的規避，同時還能夠在一定程度上減少支護工程。礦石在運輸的過程中具有更好的安全性與通暢性。除此之外，采用此種方法采礦，上返漏斗、拉底巷等施工難度較大的切割工程得到了一定程度的減少，探采的周期也隨之減少。

3 改進效果分析

在對淺孔留礦法分析之后，使用無頂底柱采礦法進行采礦，對前后兩種方法的相關數據進行了統計，如表1所示。

表1 淺孔留礦法與無頂底柱采礦法工程量對比

相比于改進之后的無頂底柱采礦法，淺孔留礦法在掘進長度上多了350 m，如果以綜合成本1 000 元/m來進行計算的話，總計可以節約成本35萬元；再從沿脈巷規格的角度來看，可以減少成本1.6萬元。從施工時間的角度出發，改進后的無頂底柱采礦法比淺孔留礦法所節約的采準工程施工時間大致在15～20 d。除此之外，采用無頂底柱采礦法進行采礦，有效地提高了施工的安全性，對安全隱患進行了合理而有效的規避。在采礦效率上，無頂底柱采礦法的出礦效率更高，采礦速度也有了一定程度的提高，這對減少礦石損失率有著十分重要的作用。

4 結語

文章主要針對陡傾斜薄礦體無頂底柱采礦法進行研究與分析。結合了某一具體礦區進行論述。首先，對原先使用的淺孔留礦法進行了闡述，介紹了其施工工藝，并在此基礎上指出了弊端，主要表現在安全性、經濟性及施工難度等幾個方面。其次，對這一采礦方法進行了改進，使用無頂底柱采礦法，不僅可以對脈內巷探礦的安全隱患進行合理有效的規避，同時，還能夠在一定程度上減少支護工程。礦石在運輸的過程中具有更好的安全性與通暢性。除此之外，采用此種方法采礦，上返漏斗、拉底巷等施工難度較大的切割工程得到了一定程度的減少，探采的周期也隨之減少。最后，運用數據模型對兩種方法的工程量進行了計算，并在此基礎之上從規格與掘進長度兩個方面進行了比對分析。得出結論，改進之后的無頂底柱采礦法不僅可以在很大程度上節約工程成本，同時，在安全性、施工效率以及出礦率等方面也發揮了更大的優勢。