浅孔留矿工艺在有底柱分段崩落采矿法中的运用

杨春

[摘 要]本文通过分析有底柱分段崩落采矿法的存在的不足，在采场的设计中充分利用浅孔留矿工艺简单的优点，弥补了传统有底柱分段崩落采矿法中的不足，同一采场内两种采矿方法有效融合在一起，充分利用两种采矿方法的优点，达到采矿方法的优势互补，使整个采场能安全、高效的开采。

[关键词]浅孔留矿；有底柱分段崩落法； 水平深孔落矿；优化

中图分类号：TD853 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0005-02

1 引言

矿产资源是有限的不可再生的资源，也是矿山企业发展的基础资料，在矿产资源的开采过程中如何优化采矿方法，为整个开采过程创造安全、高效的环境，提高资源回收利用率显得尤其重要。

2 矿山概况

某矿位于云南省易门县境内，距玉溪150公里 ，易门43公里 ，是一座集采、选为一体的大中型铜矿山之一。于1953年开始勘探 ，1958年3月基建，1960年5月简易投产。经过50余年的发展，逐步发展成为年采矿量40余万吨的国有中型矿山，促进了地方经济的快速发展，为中国铜工业发展做出了突出贡献。

矿区矿床赋存于上昆阳群绿汁江组地层中，有两个矿段。其中一个矿段分布于F1～F51断层之间，矿体走向南北—北30°～50°，倾向西，倾角30°～75°，矿体主要赋存于黑色层中，受层位控制，呈层状、似层状产出；另一个矿段位于F51断层以南，矿体产于倒转背斜东翼，紫色层组成的构造刺穿体旁侧的白云岩中，受构造控制明显，呈脉状、囊状、柱状、树枝状等复杂形状。

3 采矿工艺[1～3]

3.1 水平深孔落矿有底柱分段崩落开采工艺

该矿是一座开采有几年的老矿山，采矿工艺受矿体赋存条件及系统的构成限制，多年来主要采用水平深孔落矿有底柱分段崩落采矿法，也就是将矿块划分为分段；每个分段设有底柱和专用的出矿巷道及凿岩巷道，由上向下分段开采，用中深孔落矿，在崩落围岩覆盖下放矿，水平深孔落矿有底柱分段崩落法标准图如1所示。

该方法在分段崩落层的拉底及各分层需要开掘补偿空间，进行自由空间爆破或限制空间爆破。在施工过程中安全危险因素过多，容易造成拉底层的顶板冒落，所以一般在拉底层会预留部分临时矿柱，保证施工安全。

3.2 浅孔留矿采矿工艺

为了尽量回收资源，矿山在零星矿体、边角矿体中还采用部分浅孔留矿采矿工艺，即作业人员在矿房的内利用未放完的矿堆支撑，进行凿岩的采矿作业，自下而上逐层回采，每次落下的矿石，只放出1/3左右（有时达35%～40%），其余的2/3暂留在矿房内作为回采作业支撑平台，矿房采完后，将暂留的矿石全部放出。

浅孔留矿采矿工艺具有结构及生产工艺简单，采、切工程量小等特点，管理方便，可利用矿石自重放矿，投入设备少、生产管理方便等突出优点，在矿山的薄小矿体中运用较多。

4 工程实例

4.1 开采技术条件

该矿72#矿体位于21#矿体以东，22#—24#勘探线之间。该矿体在871、893分层进行了生产探矿，探明了矿体的基本形态，矿体赋存于F10#断层下盘，矿体主要受到F26#、F26#-1断层控制，节理、裂隙较为发育，矿体走向近南北，倾向W，倾角60-75度，矿体走向长约50米，厚7～25米，含矿岩性为泥质白云岩（MG），退色白云岩（DL），矿体上下盘围岩为MP，极不稳固，矿石矿物以黄铜矿为主，斑铜矿次之。

72#矿体十六中段以上的部分经过生产探矿后，为充分利用现有工程，减少投入，把采准工程布置在871水平，采下矿体北部的首采采场。

4.2 采矿工艺的优化配置

本次研究的采场为7203-04采场，采矿设计范围为：X坐标4560～4620，Y坐标6490～6520，高程876/925（采场尺寸：40米*30米*49米）。根据现有的系统、设备及相关设施确定采用水平落矿有底柱深孔分段崩落法。该采场北边为7201-02供矿采场，东、南边无工程揭露，研究采场位置及相邻关系见图2。

（1）采准工程布置：采准工艺为穿脉电耙耙巷出矿工艺，耙巷间距为10米，底柱高5米，漏斗对称布置，斗间距5米。切割工艺为水平拉底布置，指向和补偿空间由本采场拉底提供，876水平为水平拉底。

人员、风水管线、电缆经十六中段由1672-3人行材料井进入871水平，至各个作业面；采场通风利于现有的通风系统由1672-3人行材料井进风，经过7203、7204后由后盘回风联到进入回风系统；采出矿石经1673-1下渣井下至十六中段大巷运输。

（2）切割工程布置：采用对称布置漏斗，漏斗间距5为米，拉底布置在876水平（底柱高5米）。传统工艺是在分段崩落层的拉底及各分层开掘补偿空间，进行自由空间爆破或限制空间爆破。本采场矿体主要受到F26#、F26#-1断层控制，节理、裂隙较为发育，在施工过程中安全危险因素过多，容易造成拉底层的顶板冒落，所以在传统工艺的基础上，如何增加拉底爆破补偿空间很有必要。在该采场的设计施工过程中，为了有效利用现有条件，方便施工，提高施工效率，缩短施工周期，试验性的采用了浅孔留矿工艺在采场的东西两端进行浅采，浅采高度4-5米，充分利用采场拉底层出渣便利、通风条件好、施工安全等条件，创造出采场大爆破需要的空间，切割工程及浅采区域布置见图3。

而在采场的几条岩井和893水平，只施工下一个工序所必需的工程——深孔硐室，893水平切割工程布置见图4。

采场施工结束后经计算各项指标都能充分满足大爆破的要求。

5 应用优缺点分析[4]

有底柱分段崩落分水平深孔落矿的采场，在拉底层利用浅孔留矿工艺施工大爆破补偿空间，有以下优点：

（1）利用浅孔留矿工艺在拉底層施工补偿空间，可以在采场的其他切割施工结束后最后来施工，减少对深孔施工的影响时间，有效缩短了整个采场的施工周期。

（2）出渣简便，利用浅孔留矿工艺在拉底层施工补偿空间，现有的漏斗即可完成，无需投入设备。在其他分层施工还需要搬迁电耙等设备进行出渣。

（3）通风条件好，拉底的空间内已经形成了通风的回路。

（4）施工安全，浅采的高度控制在5米内，浅采的暴露面积小， 不但能保证浅采过程的安全施工，还能确保拉底的矿柱不受破坏。在浅采结束以后，即可对采空区进行封闭，能够确保采场下一个工序的安全施工。

（5）施工效率高，将拉底的切片量集中施工，减少了采掘设备搬迁，还减少现场管理的环节，有了良好的施工作业环境，施工的效率得到提高。

（6）拉底的空间增大，拉底层大爆破炸“破柱”的药量减少，降低了对底柱的破坏程度。

存在的不足：

（1）大爆破的补偿空间集中在拉底层，补偿空间分布不均匀，进行分段爆破时，采场的下段爆破效果比较好，但是补偿空间被下段爆破后的矿石占据，上段的矿石形成挤压爆破，矿石块度较大，采场供矿至末期的二次爆破量增加。

（2）采场供矿末期二次爆破量增加，加大了对耙巷漏斗支护的破坏，增加了供矿末期对耙巷的维护量。

6 结论

有底柱分段崩落法采场的补偿空间施工条件受限，不便于均匀布置时，可以采用浅孔留矿工艺在拉底层集中施工补偿空间，其他分层只布置施工深孔的必要工程，同样能满足大爆破的条件，而且施工简便，减少了施工环节的影响及设备搬迁，具有推广应用价值。

参考文献

[1] 王青，史维祥. 采矿学[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[2] 杨殿.金属矿床地下开采[M].长沙：中南大学出版社，2000.

[3] 黎佩琨.矿山运输与提升[M].北京：冶金工业出版社，1987.

[4] 邱建萍.国内采矿方法概述.金属矿山[J]，2008（6）：10～12.