削壁充填法在內蒙古地區采礦中的應用研究

張彥坡

（內蒙古金陶股份有限公司，內蒙古 赤峰 024327）

通過對內蒙古地區礦山勘測研究發現，該地區礦床類型大多屬于極薄礦床，礦體產狀復雜，在傾向、走向方面都存在不連續的問題，極易出現分支、錯開等現象，內蒙古地區的礦山圍巖主要成分一般為石英、絹云千枚巖、花崗斑巖、礦石英脈等[1]，以上條件造成了內蒙古地區的礦山開采過程中，采幅受限、開采空間狹小，不利于機械化自動開采，只能采用人工方式完成大部分的流程，因而開采難度大，開采周期長，生產成本高。而且在實際開采過程中，由于開采空間的限制，難以布置完善的安全防護設施，加之極薄礦床現場分支眾多，情況多樣，無法保證開采工作的規范性，容易發生安全事故。

1 削壁充填法采礦的應用

根據內蒙古地區礦床結構特征設計了一種“削壁充填法”的采礦方案，削壁充填采礦法是一種干式充填法[2]，極其適合極薄礦床的開采。在開采極薄礦床過程中，為了提高開采空間，需要因地制宜采掘部分圍巖，采掘下來的礦石經順路溜井放出，崩落的廢石可以廢物利用，用于充填采空區，充填的廢石既可以支撐圍巖重量，可以為開采作業提供平臺。

以一個典型的礦區開采作業為例，某礦床的礦脈總長度約為1.4km，傾角約在60°以上，平均厚度約為0.6m，兩側圍巖結構主體為流紋巖，礦脈主體與巖脈交織纏繞。基于礦床陡峭、礦脈極薄，礦巖相生的特點，采用混凝土墊層削壁填充法進行開采。削壁充填法的中央天井結構圖如圖1所示。在采場中設立中央天井，其作用即是回風口也是緊急情況下的安全出口，作為意外時的備用生命通道；沿脈布設平巷，作為礦石的運輸通道；在采場的兩端建設木質漏斗天井[3]，作為巖石的排除口。

圖1 中央天井結構圖

使用削壁填充法進行開采時，首先需要鋪設混凝土墊層的基礎。根據內蒙古地區的礦脈圍巖特性，需要對混凝土配比進行優化設計，確保混凝土墊層的性能符合采場整體強度要求，保障礦脈周邊圍巖結構的穩定性[4]。混凝土的基本要求是強度與礦脈圍巖的特性相近，本例中礦脈圍巖是花崗斑巖，硬度較高，因此水泥標號需要盡量大，廢石間的空隙約為5cm，混凝土澆制時完全覆蓋廢石，確保露出表面的廢石體積不超過整石的四分之一。按照設計好的比例將水泥、砂子等原料運送至硐室處，進行混凝土的攪拌配制。配置中需要著重注意的是應該隨時檢測混凝土的性能，并做出針對性調整，以保障混凝土性能滿足墊層鋪設的需求。混凝土墊層完全固化后，經過檢測硬度達標，再進行鑿巖爆破，每一次爆破的炮孔都要沿著礦脈的方向布置，并且要有80°的傾斜。為優化爆破效果，炮孔需要按照鋸齒形沿礦脈分布。落礦爆破后，對落礦篩選，分揀出礦石，通過平巷運出；廢石通過漏斗天井清除出礦區，集中存放，留待下次混凝土充填時作為廢石利用。

在開采過程中要注意保證混凝土墊層處在平整、光滑的狀態，削壁角度偏小時還需要粉碎大塊落巖并通過沿脈巷道排到采場外[5]。在進行礦石搬運時要注意電絞車及操作人員應位于上風側位置，防止發生次生事故。

2 實驗驗證分析

為驗證削壁充填方法的有效性，對內蒙古同一地區，同一類型的礦床進行采礦效率驗證實驗。傳統人工開采方法和峭壁充填法對比，對出礦質量以及出礦成本進行統計。其實驗論證結果記錄如表1所示。

表1 實驗論證結果記錄表

通過表1可以明顯的看出在10m淺層，人工開采和峭壁充填法的效率相近，峭壁充填法僅領先12個百分點；在20m以內削壁充填法的采礦效率雖然優于人工開采，但也是停留在領先10個百分點左右；采礦深度達到30m以上，峭壁充填法明顯高于傳統方法，而且隨著礦脈深度增加，其開采效率的優勢更加明顯，在50m深度時達到領先45個百分點。而且在安全性方面，峭壁充填法規避了人工開采的人員危險位置作業的安全問題，所有開采人員都在設計好的天井-平巷平臺上作業，安全性大幅提高。

因此削壁充填是更適合內蒙古地區極薄礦床的采礦方法。根據不同地區的地質結構特征選取不同的采礦方法可以大大提高效率，并且降低了開采難度及成本。

3 結語

類似內蒙古地區極薄礦床的這種復雜結構還有很多種類型，在不同復雜類型中的開采研究已經有了數十年之久，在這些年里，礦采方法與時俱進，不斷改進與完善，積累了豐富的經驗，開發出很多方案，并在實踐中取得了較為理想的成績。在對極薄礦脈的開采方面，峭壁充填采礦法的應用時間長達數十年，在這期間，峭壁充填采礦法在與時俱進、不斷改進與完善的過程中，積累了非常多的經驗，開發出一些變形方案，在不久的將來，一定會全面實施，在礦產開發領域取得更高的成績。