小分段浅孔落矿采矿方法在云南勐糯矿区的应用

玉拾昭

摘要： 云南永昌公司勐糯矿区由于顶板的不稳定，采用空场采矿方法，使顶板暴露面积不太大也易于产生顶板冒落的不安全隐患；采用全面留矿法，采场会留有更多的不规则矿柱而酿成更多的永久损失；由于矿体倾角较缓，采用浅孔留矿法在放矿时，松散的顶板围岩大量坍塌于矿房矿石中而造成贫化。为避免以上采矿方法的弊端，提出小分段进路回采浅孔落矿采矿方法。小分段进路回采浅孔落矿采矿方法不仅能克服以上采矿方法所带来的弊端，同时相比其他采矿方法大大增加了采场的生产效率，同时降低了矿石的损失。为相似的矿山提出一种新的开采方案和思路。

Abstract： In Mengnuo mine area of Yongchang Company， Yunnan， due to the instability roof， using openstope method makes the exposed area of roof is not large enough and it is easy to cause the unsafe hidden danger of the roof falling. There will be more irregular pillars and more permanent loss to use overall shrinkage method in the stope. Because the dip angle of orebody is relatively slow， using shallow hole shrinkage method in mining will make the surrounding rock loose in a large collapse and cause the stope ore dilution. In order to avoid the disadvantages of the mining method， the method of small-section approach mining with shallow hole mining is put forward. Small-section approach mining method can overcome the disadvantages brought by the mining method. Compared to other mining methods， it greatly increases the production efficiency of mining field and reduces the loss of ore. A new mining scheme and idea for similar mine are proposed.

关键词： 顶板；采矿方法；矿石贫化；采场

Key words： roof；mining method；ore depletion；stope

中图分类号：TF041 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）02-0173-03

0 引言

矿产资源在国家经济的发展中具有非常重要的地位和作用，而采矿方法的正确选取在矿产资源开发的过程中更是关键的一步[1]。随着科技技术快速的发展，在不同领域的科技技术正转向并应用于采矿方法的研究中，促使了新工艺和新设备的快速发展，使得传统的采矿方法出现新的变化和进步，而采矿方法的选取是基于实际矿山的地质条件和要求，找出更加可行的采矿方法。在选取采矿方法的过程中，要提倡大胆创新，这是对矿产资源发展规律的深化，也是促进矿山安全可持续发展的重要途径。

针对不同的矿山，采矿方法选取是否合理直接决定矿块的生产能力、采切工程量、劳动生产率、矿石的贫化等[2-3]。近几年来，针对不同矿山的实际情况，涌现出一些新的采矿方法。如侯朝富等[4]对缓倾斜中厚矿体采用传统的房柱采矿法进行开采而引起地表的沉降，因此采用了点柱式充填采矿方法成功解决了地表较大沉降的问题；肖柏林等[5]应用下向进路式充填采矿方法在毛坪铅锌矿中取得了很好的开采效果；谢本贤等[6]利用大直径深孔采矿方法在铜绿山铜铁矿的研究开发中被证明是高效、低成本的；王大为等[7]对望儿山矿区浅部受到主观条件的限制，无法实现铲运机进路回采，从而研究出上向水平扇形进路电耙出矿回采模式可以很好的解决这一问题；张传信[8]针对黑色金属矿山存在的一些问题，提出采用嗣后充填的空场采矿法是解决这些问题的较好途径；王力群等[9]对焦家金矿采用上向水平分层进路充填采矿法和下向水平分层进路充填采矿法已经无法满足矿山生产发展的需求，为此研究出进路分步放顶采矿方法从而提高了矿房生产能力与出矿能力。

本次研究主要是基于云南永昌公司勐糯矿区采用空场采矿法、全面留矿法、浅孔留矿法等三种采矿方法进行矿体的回采，出现的一些弊端，而针对这些弊端研究出小分段进路回采浅孔落矿采矿方法，能很好地解决这一问题，同时也能对相似的矿山提出一种新的开采方案和思路。

1 工程地质概况

1.1 矿体特征

云南永昌公司勐糯矿区860坑550m中段-580m中段20-40#线矿体赋存情况：矿体倾角30-50°，平均42°，厚度1-4m，平均2.28m。矿石自然安息角为38°-39°，摩擦角为31°-34°，矿石自然湿度2.85%。矿体呈似层状、透镜状、豆荚状顺层产出，产出状态与围岩一致。矿体无论是沿走向还是倾向，具一层为主、多层含矿及尖灭再现。矿体围岩一般为微晶灰岩、生物碎屑灰岩，夹不规则的细砂岩团块及千枚岩。顶扳岩性主要为层纹灰岩，其次为含钙千枚岩、千枚岩；底板主要为生物碎屑灰岩、含钙石英千枚岩，其次为层纹灰岩及千枚岩。影响顶底板稳固的因素主要取决于岩层的风化程度、断层发育程度、夹软弱层等情况。

1.2 选用采矿方法评述

云南永昌铅锌勐糯矿区，有多个产状、形态各异的矿体组成，各矿体的开采技术条件又不尽相同。为此，矿山根据各矿体不同的产状及形态，主要采用了全面留矿法、浅孔留矿法等两种采矿方法进行矿体的回采。矿山在几年的实际过程中根据不同块段的开采技术条件，选用与之适应的采矿方法，这是可取的，也取得一定的成果。但由于含矿层（矿体）的顶底板及部分含矿层均属稳定性较差的软弱岩（矿）层；以及矿体倾角较缓不利因数，给采矿方法的选择及实施上，带来诸多困难和不安全因素：

①由于顶板的不稳定，当采用空场采矿方法时，即使暴露面积不太大也易于产生顶板冒落的不安全隐患；

②由于顶板的不稳定，将迫使全面留矿法采场中，留有更多的不规则矿柱而酿成更多的永久损失；

③由于顶板的不稳定，以及矿体倾角较缓，浅孔留矿法在放矿时松散的顶板围岩大量坍塌于矿房矿石中而造成贫化；

④由于矿体倾角较缓，大部分均小于50°而强行使用浅孔留矿法，放矿时，大量矿石滞留于矿房中。为此本设计，结合矿体产状及矿石，围岩的物理机械性质，并针对上述弊端，提出小分段进路回采浅孔落矿采矿方法，将能改善或消除上述弊端。

2 小分段进路回采浅孔落矿采矿方法

2.1 采场布置及构成要数：

采场沿矿体走向布置，长50m，高30m（中段高度），顶柱3m，底柱3m。小分段进路回采浅孔落矿采矿方法如图1所示。

2.2 采准与切割

2.2.1 电耙上山及人行上山的开拓

如图1所示，于采场下部运输巷道中，沿矿体走向按50m间距，沿矿体倾向掘进电耙上山及人行上山直达上中段回风巷道，可做回风用。当采场退采完毕后，人行上山应拆除梯子，改作下一个采场的电耙上山；此时，又于退采方向的50m处开拓新的人行上山补上，即可进行第二个采场的回采工作。

2.2.2 采场回采进路及采场出口的开拓

采场回采进路及采场出口的开拓，是在电耙上山中进行的，其间距为垂高8m，左右拉开，坡度必须保证水平，因此，在施工中要求测量人员用腰线控制水平。如回采进路中用电耙耙矿时，则要求用中线控制方向，以保证耙斗直线运行。如图1所示，与电耙上山中左右拉开的平巷，一边是回采进路，另一边则是采场出口；当采场采完时，采场出口变成下一个采场的回采进路。

2.2.3 切割横巷、切割小井、切割槽的形成

①切割横巷的形成。如图1示，与采矿进路的尽头垂直矿体走向左右拉开的平巷，分别达矿体的顶底板即成。开凿切割横巷的目的，是在其中向上开拓切割小井和钻凿切割孔。考虑550m中段矿体厚度情况，若回采进路巷道将达矿体顶底板，将不开凿切割横巷。

②切割小井的形成。切割小井的开拓位置，最好是在回采进路与切割横巷交点处，向上开拓小井达矿体顶板或上分段底板即可；开拓切割小井的目的，为采场爆破落矿时提供一个可靠的自由面。在不用浅孔落矿的情况下，可以不用开拓切割小井，也不必建立切割槽，可用设计图中所设计的台阶式回采来完成。

2.3 采场矿石回采

采场矿石的回采方式有两种，一种是台阶式回采，一种是接杆浅孔落矿。用台阶式回采的工艺程序如下：当回采进路的切割横巷形成后，即可进行台阶式回采，首先将8m高的小分段均分为三层，下层（相当于回采进路）叫拉底层，中层叫落矿层，上层叫放顶层。

2.3.1 采场拉底

于回采进路尽头切割横巷边部，宽度2m，高度2m的工作空用水平孔掘进，左右至达矿体的顶、底板，除完矿石后；第一次拉底就完成了，以后在这个工作空间中进行向上打眼。若回采进路已完全揭露矿体则不需要切割横巷，直接可向上直接打眼。

2.3.2 落矿层的落矿

在已形成的拉底层工作空间内，靠近切割槽的边部，向上打垂直孔两排，孔深2m，孔距1m，排距1m，直达矿体的顶底板，放炮后，放顶层的落矿便完成；采场中的第二个到台阶形成。以以此类推。

每次放炮以两排为限，不得多放。每次炮孔放炮后，必须钻凿新的炮孔补上，直到采场终结。如果中间放矿层和上部放顶层用接杆浅孔落矿方式落矿，则采场的回采工艺就大大的简化了；即直达于下部拉底层中向上钻凿4m深的接杆浅孔，每次爆破两排，在钻凿两排补上，以后依次类推。倾向于浅孔落矿方案。

2.4 采场矿石运搬

如图1示，本采矿方法的特点之一，是当采场中的矿石爆破崩落后，稳定性差的顶板围（片）岩，亦随之冒落堆积于采空区中，并依矿块的自然安息角（约38°-39°）而形成坡面，以后爆破崩落的矿石将沿坡面堆积，采场矿石的运搬，就是把堆积在坡面上的矿石运搬到电耙上山，由电耙耙运装车，运输至选厂。其方式有两种：

2.4.1 电耙运搬方式

电耙运搬就是在回采进路中安装电耙，将坡面上的矿石，耙运到电耙上山，再装运出坑。这种方式的最大优点，是工人劳动强度大为改善；其缺点是，需安装电耙，并要求回采进路必须直线掘进，不得有拐点；另外，耙斗不能直达矿堆耙矿，仍然需要人工将矿石抬运到耙道，耙斗才能耙运。

2.4.2 小手推车人工推运

这种运搬方式的最大缺点，是工人劳动强度较大，但其机动灵活，具有能到达采场任何矿点装运的优点。结合当地民工的特点，倾向于这种运搬方式。

2.5 采场通风及采空后顶板

2.5.1 采场通风

清风由采场下部运输坑道经电耙上山，用小型轴流式风机压入采场；污风或炮烟部分由空区岩块中的裂隙溢出，大部分由小型轴流式风机压出采场，经电耙上山上段进入上部回风坑道排出地表。

2.5.2 采场采空后顶板

将随暴露面的逐步扩大而逐步冒落，待中段采区回采完毕后，将一切通向采区的通道口，用毛石混凝土封闭，禁止人员进入。

2.6 回采过程中的安全

2.6.1 采场生产人员不得进入空区装运矿石

采场在开始回采时，由于暴露面积不大，顶板围岩将不会大面积脱落而留有部分空场，当采场爆破崩落矿石时，免不了部分矿石会因为布孔或装药不当等原因而飞入空区。为保证安全，防止落石伤人，因此，要禁止一切人员进入空区运搬矿石。而飞入空区中的矿石，待下一个小分段回采时，一起放落回采。再者，随着不断回采，暴露面积也不断扩大，顶板围岩也不断地塌落，采场端部将堆积成坡以后爆破崩落的矿石将堆积在坡面上，飞石不再飞入空区。回采人员在坡面上搬运矿，就安全了。

2.6.2 采场支护

根据矿石及其顶板围岩稳固性较差的特点，采场的局部支护是非常必要的；所以，当采场局部出现不稳固时，可用钢架临时支护，仍可回收重复使用。

2.7 主要技术经济指标

表1为采场前后浅孔留矿法与小分段进路回采浅孔落矿采矿方法两种不同采矿方法的主要技术经济指标对比。从表1可以看出，在采场长度、宽度、高度相等的情况下，小分段进路回采浅孔落矿采矿方法相比浅孔留矿法，采场生产能力由40～50t/日增加到50～70t/日，采切千吨比由16.54m/kt增加到20.85m/kt，增加了21%，而矿石回收率由85%增加到92%，矿石损失率由14%降低到8%。从以上分析可以看出，采场的生产效率经改变采矿方法后，大大提高，同时矿石的回收率大大提高，而矿石的损失率大大降低。

3 结论

由于顶板的不稳定，采用空场采矿方法，使顶板暴露面积不太大也易于产生顶板冒落的不安全隐患；采用全面留矿法，采场会留有更多的不规则矿柱而酿成更多的永久损失。由于矿体倾角较缓，浅孔留矿法在放矿时松散的顶板围岩大量坍塌于矿房矿石中而造成贫化。针对以上采矿方法的弊端，同时结合矿体产状及矿石、围岩的物理机械性质，提出小分段进路回采浅孔落矿采矿方法。小分段进路回采浅孔落矿采矿方法不仅能克服以上采矿方法所带来的弊端，同时相比其他采矿方法大大增加了采场的生产效率，同时降低了矿石的损失。

参考文献：

[1]夏小刚，黄庆享，等.层次分析法在确定顶煤可放性各因素权重中的应用[J].煤炭学报，2007，32（10）：1057-1060.

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[3]《采矿手册》编辑委员会.采矿手册（第4卷）[M].北京：冶金工业出版社，1990.

[4]侯朝富，谌卫红.点柱式充填采矿方法在缓倾斜中厚矿体中的应用研究[J].化工矿物与加工，2012（6）：31-33.

[5]肖柏林，杨志强，高谦.下向进路式充填采矿方法在毛坪铅锌矿的应用研究[J].有色金属（矿山部分），2014，66（6）：4-8.

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