混凝土垫层削壁充填法在急倾斜极薄矿脉中的应用

蔡勺钊

（河池五吉有限责任公司，广西 河池 547000）

在急倾斜极薄矿脉开采过程中，矿石损失率居高不下从而导致了严重的出矿贫化问题，而且部分矿脉所处岩层厚度较薄且地压较大，在开采时容易出现安全问题。

结合这一现状人们对开采技术进行了升级，混凝土垫层削壁法便是其中之一，本文也将对此进行分析并探讨其实际应用问题。

1 极薄矿脉开采中的问题

（1）开采效率较低：极薄矿脉的厚度普遍较低，在开采过程中需要严格控制采幅，难以实现规模化的机械开采，目前通常都是人工进行开采。而受限于极薄矿脉自身地质条件，开采空间也极为狭小，开采过程中的凿岩、平场及采场运搬等过程施工效率也受到影响。在传统极薄矿脉开采过程中通常使用留矿法，这也会导致严重的出矿贫化问题进一步降低开采效率[1]。

（2）生产成本高：在极薄矿脉开采过程中，由于采幅及开采空间的限制导致开采难度较大，因此开采周期较长，生产成本要高于普通矿山的开采。而且目前使用留矿法开采极薄矿脉还伴有严重的出矿贫化问题同时存在矿石浪费的现象，这也就加大了开采过程中围岩开掘、选矿及尾矿输送、堆存等各个环节的费用，加之金属回收率的降低导致了精矿成本的大大增加，严重影响了企业的经济效益。

（3）安全系数低：在极薄矿脉的开采过程中主要流程都是人工完成，难以实现机械化自动开采，因此保障工人的安全尤为关键。但是在实际开采过程中开采空间极为狭小，难以在开采作业位置布置完善的安全设施，同时开采过程机械化程度低，规范性不能得到保证，容易导致安全事故[2]。由于极薄矿脉自身厚度较薄，在围岩开掘及后续的开采过程中难以提供有效的支护，可能出现变形导致岩体脱落等问题威胁工人的人身安全。

2 混凝土垫层削壁充填法简介

（1）原理分析：混凝土垫层削壁充填法主要是通过开采前的混凝土垫层铺设工作改变极薄矿脉采场的地表强度性能，目前通常使用C15强度的细石混凝土进行作为垫层的主体。

当混凝土垫层的强度达到设计要求之后，极薄矿脉采场也已经满足了机械化运搬的要求，此时可以使用电耙进行出矿回采操作，大大提升开采效率同时减少矿石的损失。

（2）工序流程：使用混凝土垫层削壁填充法进行急倾斜极薄矿脉开采时，首先需要使用C15强度的细石混凝土铺设混凝土垫层，通常垫层厚度要在15cm以上，当混凝土垫层强度达到开采要求之后，可以使用控制爆破技术进行两次落矿。

在落矿完毕后，可以使用电耙进行矿石的运搬，电耙将崩落的矿石耙至顺路溜井再经由沿脉巷道至溜斗处放出。为了减少矿石的损失率，在电耙运搬之后，开采人员还需要进行削壁处理，即对混凝土垫层进行平整以便与电耙的运搬操作，在削壁平整时要预留出3°～5°向下的坡度，这样可以提升电耙的矿粉清除率。

3 采矿流程分析

（1）场地选择：本文以辽宁二道沟金矿为例分析混凝土垫层削壁填充法在急倾斜极薄矿脉开采过程中的应用，该金矿周边的地质条件较为复杂，属于典型的超倾斜极薄矿脉。本次研究的矿脉两侧围岩结构主体为流纹岩，同时矿脉主体切穿了部分岩脉，矿脉总长度约为1500m，倾角均在70°以上，平均厚度仅为0.58m，结合其特征选用混凝土垫层削壁填充法进行开采。采场中设有中央天井用于回风同时也可以作为紧急情况下的安全出口，另外还要布设沿脉平巷作为矿石的输送通道，而在采场两端应设计天井辅以木质漏斗，不仅可以作为岩石的排除口也可以用于工人的出入。

（2）回采工艺应用：使用混凝土垫层削壁填充法进行回采时，首先需要做好混凝土垫层的铺设工作，本次回采的矿脉周边以流纹岩为主，设计人员也根据流纹岩的特性进行了混凝土配比的优化设计，确保混凝土垫层的性能与采场整体相匹配，保障矿脉周边围岩结构的稳定性。随后施工人员需要按照配比将水泥、砂子等原料运送至硐室处，随后进行混凝土的搅拌配制，配制时应及时检测混凝土性能，确保其满足垫层铺设的需求。在混凝土垫层铺设完毕之后便可以进行凿岩爆破施工了，二次落矿通过二次落矿爆破实现，两次落矿爆破的炮孔均应沿矿脉方向布置并沿80°倾斜，同时为了优化爆破效果，此次爆破的炮孔均按“之”字型排列。

开采中削壁操作要注意保证混凝土垫层的平整，另外在预留一定坡度时要结合电耙的工作状态进行，避免坡度过大导致清扫率下降，削壁时遇到大块落岩时还要对其进行粉碎并通过沿脉巷道排出采场。电耙在进行矿石运搬时要注意电绞车及操作人员应位于上风侧，另外还需准备一台备用电耙以保障开采的顺利进行。

（3）采矿作业经济指标分析：用混凝土垫层削壁填充法进行急倾斜极薄矿脉开采较之于传统的留矿法其开采成本稍高，但是由于两次落矿及削壁开采技术的运用，其矿石开采率大幅提升，预期经济效益值远远高于留矿开采法。该开采技术可以有效分离围岩碎石与矿石，矿石的贫化率大幅下降约90%。在文中所述的支脉开采中，使用混凝土垫层削壁填充法进行急倾斜极薄矿脉回采增加经济效益88万元。

4 结语

随着对于资源利用的日渐重视，对于急倾斜极薄矿脉回采工作的研究也愈发深入，针对极薄矿脉开采效率低、安全性差的问题近年来逐渐使用混凝土垫层削壁填充法取代传统的留矿法进行开采。使用该技术不仅可以更好地平和地压保障开采安全，还可以实现二次落矿从而提升矿石开采效率，削壁操作也可以有效分离岩体及矿石，解决出矿贫化问题，具有明显的优势。

参考文献

[1]王洪喜.急倾斜薄矿脉高中段采矿方法推荐方案分析[J].世界有色金属,2017(1)：67-68.

[2]王南南.削壁充填采矿法在开采极薄矿床中的应用研究[J].世界有色金属,2017(19).