緩傾斜薄礦體采礦方法及采空區處理技術

農海生

（大新縣下雷世田錳粉廠，廣西 崇左 532300）

1 案例基本概況

某礦床內礦體屬于石英脈型礦體，整體結構不規則，呈現出扁豆狀的產出，呈現出東南傾向，傾角為5°～15°。該礦體脈厚度為0.3m～1.9m范圍，控制延長達到140m，礦區內部礦體呈現出上厚下薄、上富下貧的狀態。礦巖接觸較為明顯，礦體上盤圍巖為灰色片麻巖、斜長角閃巖，而下盤圍巖為正長斑巖、灰色片麻巖等等，但是這些巖體受到變質而建立起蝕變帶等，穩定性相對較差。

2 緩傾斜薄礦體采礦方法

2.1 常規全面采礦法

此種方法主要應用在礦脈中區1號采場區域，該礦塊主要順著礦脈走向進行布置，此礦塊的基本參數如表1所示。

表1 礦塊基本參數

第一，采準切割工程。主要包括切割巷道、礦塊兩側上山、上部回風平巷、安全出口等等，具體設置情況如圖1所示。

圖1 普通全面法設計圖

第二，回采工藝。將礦塊上山當作爆破自由面，通過YT-28鑿巖機進行淺孔的設置，通過非電導爆管進行爆破。可以采取壁式回采的方式，通過15kW電耙將礦石耙入到下側的漏斗當中，之后將礦石裝入到礦車運走。在頂板暴露跨度在6m～7m范圍內情況下頂板開始局部掉塊，在開采寬度達到9m～10m范圍內時會發生大規模冒落，從而造成回采作業無法正常進行，需要采取其他方式實施回采。

2.2 寬進路推進桿柱房柱法

此種方法主要應用在礦脈中區2號采場區域，礦塊的具體參數和1號采場區域參數相同。

第一，采準切割工程。主要包括切割巷道、漏斗、電耙硐室等等。

第二，回采工藝。此部分進行回采主要是參照礦房寬度（6m～7m）從2號采場放礦漏斗實施推進，對于頂板實施必要的錨桿支護（設定網度：1m×1.2m），同時要具體參照頂板穩固情況實施必要的木柱支撐。通過對礦房頂板實施必要支護后不會發生掉塊問題，能夠實現暴露跨度達到6m～8m范圍，可以確保工作人員的安全性。在掘進到上中段平巷階段時設置好頂柱，同時向兩側回收礦壁，礦房情況如圖2所示。

圖2 寬進路推進桿柱房柱法現狀圖

此種方法具有較高的回采效率，具有較好的安全性，并且礦石的貧、損率都會大大下降。但是此種方法的成本相對較高且支護工作量較大，需要根據具體情況采用。

2.3 工作面臨時支護分采充填法

第一，為了能夠充分降低損失率以及礦石的貧化，需要在3號采場區域實施必要試驗，具體情況如圖3所示。

圖3 工作面臨時支護分采充填法現狀圖

此種方法的具體工藝過程為：先從邊側漏斗順著礦柱邊界掘進斷面為1.8m×2.0m切割上山，礦體頂板為此上山頂板，最后通過切割上山巷道為自由面實施長壁式淺眼鑿巖、礦巖的分次爆破。正常情況下首先要爆破下盤圍巖，完成爆破之后可以將所得零碎圍巖填充到采空區域。若是不存在采空區，可以將15kW電耙耙入下側漏斗并通過礦車運走，形成采空區后再進行回填，將剩余礦石通過礦車運走。采完一個分條后可以在工作面支設排木柱，確保其安全性。

第二，此種采礦方法具有較大礦塊生產能力，同時損失率以及礦石的貧化較低。此種方法可以最大程度通過采空區實施填充，能夠減少廢石量，并且可以節約廢石場的堆放區域，能夠進一步降低環境污染，對于閉坑之后地表植被恢復是非常有利的。但是此種方法一旦遇到不夠穩定的頂板，那么來不及支護就會出現冒頂而無法生產。

上述三種方法的相應控制指標如表2所示。

表2 不同采礦方法對比情況

3 采空區的治理方式

3.1 采空區治理方案

對于礦體開采中所形成的采空區來說，可以通過全尾砂填充以及廢石充填兩種方式進行治理。對于緩傾斜薄礦體采礦所形成的采空區治理要按照“高充低、就近充”的基本原則來進行。

3.1.1 普通全面法采空區治理方案

要充分分析礦體的開采技術條件，若是礦體厚度控制在1m～3m且傾角＞14°的情況下，在沒有條件利用高效設備實施出礦的情況下可以通過普通全面法采空區治理方案。此種方案主要應用在接近主要運輸巷的舊有采孔區域，其具體實施方式為：可以在回采完成的礦房端部間隔12m設置充填井，在礦房內部設置15kW的電耙，可以利用礦車將生產上中區域掘進工程所得廢石運輸到回采結束的礦房上部，之后利用礦房充填井下放到礦房內部，利用電耙完成輔助搬運填充。正常情況下充填都是從間柱位置開始，逐漸向著采空區的中間來進行填充，將其中一個填充滿之后進行另一個填充，確保所有的空場都能夠填滿，充填量要能夠達到總體礦體充填量約20%。此種采空區治理方案的勞動強度相對較大，充填效率相對較低并且具有較高的充填成本，只能充填完成采空區體積的近60%，所以此種治理方案只可以應用在規模相對較小的采空區充填當中。

3.1.2 無軌連續全面法采空區治理方案

要充分分析礦體的開采技術條件，若是礦體厚度控制在4m～8m且傾角＜14°的情況下，可以通過高效設備進行出礦的區域來說，可以通過無軌連續全面法進行采空區治理。該條件下所形成的采空區可以通過礦用卡車以及鏟運機進行輔助性填充，具體操作方式為：

第一，充填料來源。首先要通過周圍無軌高效設備掘進廢石當作充填料主體實施填充，其次要以有軌運輸其余生產區域掘進廢石當作充填料進行補充，通過有軌運輸的方式將填料運輸到無軌運輸區域，提升填料的完整性。

第二，具體充填方式。可以利用JZC-12型礦用卡車將上述不同充填料廢石運輸到完成回采的礦房進行卸載，通過鏟運機進行輔助，完成廢石的搬運以及平場等操作。在開采過程中，要最大程度上確保回采的連續性，要確保兩個礦房的充填以及回采共同進行，此種方式能夠有效控制空區暴露面積≤極限暴露面積，從而保證空場情況下落礦、出礦、搬運以及廢石填充的安全性。另外，能夠有效防止礦房落礦以及出礦而引發的貧化問題，從而保證整個采礦過程的高效、連續進行。

此種采空區治理方案的勞動強度相對較低，具有較高的充填效率以及成本，可以充滿85%空區體積，可以很好控制采空區暴露面積以及采場地壓活動，更多應用在規模相對較大的采空區填充當中，其充填量能夠達到80%整個礦體充填量。

3.2 充填效果分析

案例礦區采用上述采空區處理方案大體實現了采礦區域掘進工程廢石的零排放，建立起了廢石和采空區治理相結合的生產系統，從而確保采空區的有效治理以及廢石的綜合利用，得到了比較好的效果，具體情況如表3所示。

表3 礦體廢石填充采空區效果

4 結語

本文主要以某案例闡述了緩傾斜薄礦體的采礦方法，同時提出了采空區的治理方案。通過本文的介紹能夠對緩傾斜薄礦體采礦及治理提供一定參考和幫助，對于推動礦產資源發展具有非常現實的意義。