中深孔房柱法开采水平厚矿体工艺探究

摘要：结合房柱法在国内外的使用现状，对中深孔房柱法开采水平厚矿体的工艺进行探究。结合现代化无轨自行设备和地压通风管理措施，提出了相应的采准切割办法和矿房回采工艺，可以有效的降低生产成本，提高生产效率，并且很好的改进地下矿山的工作环境。

关键词：水平厚矿体 房柱法 中深孔 回采工艺

1 国内外房柱法应用概况

房柱法采矿用于开采水平和缓倾斜的矿体，在矿块或采区内矿房和矿柱交替布置，回采矿房时留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶板岩石。这种采矿方法应用的基本条件是矿石和围岩均稳固，矿体水平或缓倾斜，不仅能回采薄矿体，也可以用于回采厚和极厚矿体[1-2]。

国内缓倾斜中厚矿体应用房柱法主要有浅孔锚喷或人工矿柱房柱法、浅孔普通房柱法、普通中深孔房柱法以及中深孔超前切顶房柱法等[3-4]。根据上世纪90年代统计资料，国外18个国家中100多个倾斜缓倾斜矿山用房柱法开采的矿山占44%，而在美国有色金属地下开采矿山中所占比重达59%，法国的铁矿山中所占比重高达98%。

中深孔房柱法应用中深孔爆破，其余工艺基本不变，生产效率得到较大提高，支护技术的提高促进了房柱法在矿岩中等稳固矿山的应用，护顶中深孔房柱法成为我国房柱法开采的发展趋势[5-9]。本文结合无轨凿岩台车、轮胎式铲运机以及锚杆护顶的使用，对中深孔房柱法回采水平厚矿体进行探究，提出相应的矿石回采方法，以期达到提高生产安全和生产效率的目的。

2 采区布置及构成要素

某铁矿矿体厚度为15m，倾角为0°，矿体和围岩较稳固，不划分阶段，采用中深孔切顶房柱法回采。采用铲运机出矿，由于铲运机的最佳运距为150-200m，采区长度确定为150m，宽度为45m，沿矿体走向布置。矿房跨度15m，房间矿柱选用间隔式方形矿柱，尺寸为5m×5m；采区间柱为连续式矿柱，宽度为10m。回采时采用矿体布置如图1所示。

3 采准切割

在矿体底板围岩中掘进平行的采区运输巷道，划分出盘区。在盘区中用总回风平巷划分采区，总回风平巷的断面尺寸为4m×4m。矿石回采时使用铲运机运搬矿石，在采区的端部和中部各掘进一个放矿溜井，断面为2.5m×2.5m。采区内采用超前切割分层回采，在矿体上层掘进两条通风平巷，断面均为4m×4m，与总回风平巷接通。为了加强采场通风，在每个放矿溜井的上风侧掘进一个通风井，断面为2.5m×2.5m。

在采区端部放矿溜井处，从通风巷道向采区两侧溜井口掘进一条顶部水平切割巷道，从切割巷道开始进行后退式切顶，形成15m宽的顶部空间，切顶的同时对顶板围岩进行锚杆支护，切顶崩落的矿石用铲运机运搬到采区左侧放矿溜井口卸矿，采用局部通风机通风。15m宽的切顶空间形成后，底部切割巷道的掘进从采区端部的左侧联络通道开始，掘进一条断面4m×3m（宽×高）。然后在巷道中打上向垂直中深孔，分2次进行拉槽，每次崩落4m高的矿石，形成4m宽的初切割槽。然后从顶部切顶空间打三排下向垂直中深孔，进行扩槽爆破，最终形成10m宽的切割立槽，为了保护房间矿柱，第三排炮孔进行不耦合装药，采用预裂爆破。切割工作如图2所示。

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4 矿房回采

4.1 中深孔切顶层回采

切顶层高度为4m，切顶步距为7m，使用CTC14AJ1轮胎式气动采矿钻车，孔径为60mm，孔深8m。对靠近矿柱的炮孔进行不耦合装药，采用预列爆破，保证矿柱的完整性和稳定性。爆破时部分矿石崩落到下层底板，残留在切顶层的矿石用推土机推至下层底板，然后用ACY-3铲运机搬至放矿溜井。

4.2 顶板支护

护顶采用注浆式锚杆支护，每次切顶爆破并进行爆破效果检查之后，即时进行翘顶。然后工人站在爆堆上，用YT28气动凿岩机凿上向凿岩钻孔，用MJ-2型注浆器注浆。锚杆网度为1.8×2.0m，锚杆长度为2m。注浆的泥浆配比，灰沙比1：2-2.2，水灰比1：0.4-0.45（用400号硅酸盐水泥）。

4.3 主回采层的回采

设计主回采层11m，选用前进式回采。在切割平台上，利用Simba263地下潜孔钻机打下向垂直中深孔，孔深121m，孔径80mm，孔网参数1.5m×1.5m。对靠近矿柱的炮孔同样进行不耦合装药，采用预裂爆，保证矿柱的安全。在顶板支护工作完成后进行爆破，矿石用CY-3铲运机出矿。

4.4 回采循环

一个采区分两个矿房进行同时开采，左侧矿房的开采超前右侧矿房15m，做到左侧切顶回采和右侧主回采层的回采同时进行。同一侧的切顶回采超前主回采层7m。切割立槽形成以后，在切割立槽的一端形成15m宽的切顶空间，循环回采从此开始，包括以下内容：

①对左侧矿房进行主回采层的凿岩爆破，爆破区宽度为8m；②对右侧矿房进行主回采层的凿岩爆破，爆破区宽度为8m，同时对左侧矿房进行切顶凿岩钻孔和上步骤崩落矿石的运搬工作；③对左侧矿房进行切顶爆破，爆破后进行翘顶和支护，支护的同时进行右侧矿房的主回采层爆堆的运搬工作，左侧矿房支护完成后，推土机把台阶上的矿石推至底板，即进行左侧主回采层的凿岩钻孔工作。④左侧矿房钻凿下向垂直中深孔的同时，对右侧矿房进行切顶凿岩钻孔工作。⑤对右侧矿房进行切顶爆破，翘顶后用锚杆支护顶板，翘顶和支护的同时用铲运机运搬左侧主爆区矿石，支护结束后，用推土机把右侧切顶爆破下来的矿石推至底板，即可进行右侧矿房主爆区钻孔凿岩工作。

每次爆破前，位于顶部的凿岩钻车和风动凿岩机及注浆机可退至通风平巷中，铲运机可推至采区两侧侧联络通道中，确保设备的安全。切割回采时，对贴近顶板的炮孔均采用不耦合装药，进行光面爆破，减少对顶板的破坏，减少翘顶工作量。矿石运搬时采区两侧的放矿溜井都可卸矿，为加快矿石运搬速度，一个采场可采用两台铲运机同时出矿。在一个回采循环中，多项工作同时进行，极大的提高了回采速度。矿房的回采工作如图4所示。endprint

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5 矿柱回采

对于房间矿柱，予以有选择性的回采，防止顶板塌落。在采区两侧间柱和端部间柱底部掘进一条水平凿岩巷道，巷道断面为4m×4m。采区两侧间柱凿岩巷道与每条采区运输巷道在空间上垂直，在每个交错的位置各凿一条放矿溜井；采区两侧间柱凿岩巷道与采区运输巷道平行，利用原来的采区放矿溜井放矿。用SimbaM3c采矿钻车在巷道内打上向扇形中深孔，巷道两帮用风动凿岩机凿浅孔，装药后从中间垂直中深孔向两侧倾斜炮孔分段起爆。充填材料覆盖矿石，用CY-3铲运机出矿，必要时可进入空区内铲运矿石，如图5所示。

6 通风

新鲜风流从盘区运输巷道经采区右侧通风井进入采场，通过工作面上行进入通风巷道，最终进入总回风巷。矿房在爆破结束后，为了减少风量损失，可以把通往左侧空区的端部联络通道用挡风板封闭；工作面向前推进经过中部放矿溜井一段距离以后，为了减少矿柱引起的风压损失，则关闭采区端部通风井，只采用中部通风井进风井进风。每次爆破后，可采用抽出式局部通风机进行加强通风。

7 总结

对房柱法开采水平厚矿体的采准切割工程进行了探索，与传统的房柱采矿法相比，采准切割工程量减少了很多；同时研究了中深孔房柱法对于水平厚矿体的回采工艺，充分利用现代化无轨自行设备的优越性，生产能力和劳动生产率会得到大幅度提高。采场中采区间柱和矿房矿柱相结合，并使用锚杆维护顶板有效地进行了地压管理。爆破时注意使用控制爆破的方法，既提高了顶板围岩的稳固和矿柱的完整，又能最大限度的减少贫化率。充填后回采采区矿柱，最大限度的降低了矿石损失率，并有效防止了地表下沉。有效的通风措施和地压管理，给工人提供了一个舒适安全的工作环境。

参考文献：

[1]胡慧明.房柱法地压处理及人工矿柱结构参数研究[D].江西理工大学，2011.

[2]赵林海，王春，王文丽，文义明.房柱法在二里河铅锌矿的典型应用[J].金属矿山，2013，12：20-22+26.

[3]刘杰.缓倾斜中厚矿体房柱法开采覆岩层移动规律研究及采场结构优化[D].湖南科技大学，2012.

[4]梁桂长.中深孔超前切顶房柱法在缓倾斜中厚矿体中的应用[J].长沙矿山研究院季刊，1992（S1）：155-160.

[5]谢开维.锡矿山北矿房柱法采场的支护[J].四川有色金属，1995，01：32-34.

[6]王彦武.人工柱锚杆房柱法顶板稳定性问题探讨[J].中国锰业，1998，03：23-26.

[7]卢光远，孙宏生，刘让，雷用嘉.无轨设备在房柱法盘区中的应用[A].全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文集[C].

2007：3.

[8]余斌，李源泉.中深孔房柱法工业试验与工艺特征[J].沈阳黄金学院学报，1997，04：252-257.

[9]石求志，李春，兰晓平.预切顶中深孔房柱法在香炉山钨矿的应用[J].中国钨业，2011，03：6-9+18.

作者简介：王英俊（1974-），男，河北承德人，助理工程师，研究方向：采矿工艺技术。endprint

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5 矿柱回采

对于房间矿柱，予以有选择性的回采，防止顶板塌落。在采区两侧间柱和端部间柱底部掘进一条水平凿岩巷道，巷道断面为4m×4m。采区两侧间柱凿岩巷道与每条采区运输巷道在空间上垂直，在每个交错的位置各凿一条放矿溜井；采区两侧间柱凿岩巷道与采区运输巷道平行，利用原来的采区放矿溜井放矿。用SimbaM3c采矿钻车在巷道内打上向扇形中深孔，巷道两帮用风动凿岩机凿浅孔，装药后从中间垂直中深孔向两侧倾斜炮孔分段起爆。充填材料覆盖矿石，用CY-3铲运机出矿，必要时可进入空区内铲运矿石，如图5所示。

6 通风

新鲜风流从盘区运输巷道经采区右侧通风井进入采场，通过工作面上行进入通风巷道，最终进入总回风巷。矿房在爆破结束后，为了减少风量损失，可以把通往左侧空区的端部联络通道用挡风板封闭；工作面向前推进经过中部放矿溜井一段距离以后，为了减少矿柱引起的风压损失，则关闭采区端部通风井，只采用中部通风井进风井进风。每次爆破后，可采用抽出式局部通风机进行加强通风。

7 总结

对房柱法开采水平厚矿体的采准切割工程进行了探索，与传统的房柱采矿法相比，采准切割工程量减少了很多；同时研究了中深孔房柱法对于水平厚矿体的回采工艺，充分利用现代化无轨自行设备的优越性，生产能力和劳动生产率会得到大幅度提高。采场中采区间柱和矿房矿柱相结合，并使用锚杆维护顶板有效地进行了地压管理。爆破时注意使用控制爆破的方法，既提高了顶板围岩的稳固和矿柱的完整，又能最大限度的减少贫化率。充填后回采采区矿柱，最大限度的降低了矿石损失率，并有效防止了地表下沉。有效的通风措施和地压管理，给工人提供了一个舒适安全的工作环境。

参考文献：

[1]胡慧明.房柱法地压处理及人工矿柱结构参数研究[D].江西理工大学，2011.

[2]赵林海，王春，王文丽，文义明.房柱法在二里河铅锌矿的典型应用[J].金属矿山，2013，12：20-22+26.

[3]刘杰.缓倾斜中厚矿体房柱法开采覆岩层移动规律研究及采场结构优化[D].湖南科技大学，2012.

[4]梁桂长.中深孔超前切顶房柱法在缓倾斜中厚矿体中的应用[J].长沙矿山研究院季刊，1992（S1）：155-160.

[5]谢开维.锡矿山北矿房柱法采场的支护[J].四川有色金属，1995，01：32-34.

[6]王彦武.人工柱锚杆房柱法顶板稳定性问题探讨[J].中国锰业，1998，03：23-26.

[7]卢光远，孙宏生，刘让，雷用嘉.无轨设备在房柱法盘区中的应用[A].全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文集[C].

2007：3.

[8]余斌，李源泉.中深孔房柱法工业试验与工艺特征[J].沈阳黄金学院学报，1997，04：252-257.

[9]石求志，李春，兰晓平.预切顶中深孔房柱法在香炉山钨矿的应用[J].中国钨业，2011，03：6-9+18.

作者简介：王英俊（1974-），男，河北承德人，助理工程师，研究方向：采矿工艺技术。endprint

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5 矿柱回采

对于房间矿柱，予以有选择性的回采，防止顶板塌落。在采区两侧间柱和端部间柱底部掘进一条水平凿岩巷道，巷道断面为4m×4m。采区两侧间柱凿岩巷道与每条采区运输巷道在空间上垂直，在每个交错的位置各凿一条放矿溜井；采区两侧间柱凿岩巷道与采区运输巷道平行，利用原来的采区放矿溜井放矿。用SimbaM3c采矿钻车在巷道内打上向扇形中深孔，巷道两帮用风动凿岩机凿浅孔，装药后从中间垂直中深孔向两侧倾斜炮孔分段起爆。充填材料覆盖矿石，用CY-3铲运机出矿，必要时可进入空区内铲运矿石，如图5所示。

6 通风

新鲜风流从盘区运输巷道经采区右侧通风井进入采场，通过工作面上行进入通风巷道，最终进入总回风巷。矿房在爆破结束后，为了减少风量损失，可以把通往左侧空区的端部联络通道用挡风板封闭；工作面向前推进经过中部放矿溜井一段距离以后，为了减少矿柱引起的风压损失，则关闭采区端部通风井，只采用中部通风井进风井进风。每次爆破后，可采用抽出式局部通风机进行加强通风。

7 总结

对房柱法开采水平厚矿体的采准切割工程进行了探索，与传统的房柱采矿法相比，采准切割工程量减少了很多；同时研究了中深孔房柱法对于水平厚矿体的回采工艺，充分利用现代化无轨自行设备的优越性，生产能力和劳动生产率会得到大幅度提高。采场中采区间柱和矿房矿柱相结合，并使用锚杆维护顶板有效地进行了地压管理。爆破时注意使用控制爆破的方法，既提高了顶板围岩的稳固和矿柱的完整，又能最大限度的减少贫化率。充填后回采采区矿柱，最大限度的降低了矿石损失率，并有效防止了地表下沉。有效的通风措施和地压管理，给工人提供了一个舒适安全的工作环境。

参考文献：

[1]胡慧明.房柱法地压处理及人工矿柱结构参数研究[D].江西理工大学，2011.

[2]赵林海，王春，王文丽，文义明.房柱法在二里河铅锌矿的典型应用[J].金属矿山，2013，12：20-22+26.

[3]刘杰.缓倾斜中厚矿体房柱法开采覆岩层移动规律研究及采场结构优化[D].湖南科技大学，2012.

[4]梁桂长.中深孔超前切顶房柱法在缓倾斜中厚矿体中的应用[J].长沙矿山研究院季刊，1992（S1）：155-160.

[5]谢开维.锡矿山北矿房柱法采场的支护[J].四川有色金属，1995，01：32-34.

[6]王彦武.人工柱锚杆房柱法顶板稳定性问题探讨[J].中国锰业，1998，03：23-26.

[7]卢光远，孙宏生，刘让，雷用嘉.无轨设备在房柱法盘区中的应用[A].全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文集[C].

2007：3.

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[9]石求志，李春，兰晓平.预切顶中深孔房柱法在香炉山钨矿的应用[J].中国钨业，2011，03：6-9+18.

作者简介：王英俊（1974-），男，河北承德人，助理工程师，研究方向：采矿工艺技术。endprint