无底柱浅孔留矿法在矿山开采中的应用

叶 鑫

（浙江省遂昌县湖山莹石矿，浙江 遂昌 323308）

无底柱浅孔留矿法作为空场法中的一种采矿方法，在小型金属矿山开采中得到了广泛的应用，尤其在极薄贵金属矿床的开采中应用较多。与传统的浅孔留矿法相比较，无底柱浅孔留矿法取消了底部结构，增加出矿进路，通过电动装岩机装车，脉外巷道运输[1]。提高了劳动效率和矿体回采率，降低了采矿贫化率。

1 矿床开采条件

我矿年生产能力为8万t/a,矿体主要赋存在破碎带中，矿体顶板围岩在相同标高其岩性近于一致，一般在275m标高以上为下白垩统碎屑岩类，275-225范围内顶板为下白垩统碎屑岩，底板为钾长花岗斑岩225米标高以下，顶、底板围岩均为钾长花岗斑岩，岩性致密稳固[2]。

矿区范围内共圈定出4个工业矿体，分别编号为Ⅲ-1号矿体、Ⅲ-1支矿体、Ⅰ号盲矿体、Ⅱ号盲矿体。

Ⅲ-1号矿体：位于原琴圩乡矿至外垅一线的山脊及其北坡，呈脉状，沿走向呈波状弯曲。矿体地表断续出露长670m，总体向北西侧伏，LD306（标高380m）沿脉控制矿体长746.20m，为矿体最长部位，延深至标高250m，矿体长510m左右，往下延伸至标高-80m左右，矿体长约300m，再往下渐趋尖灭。矿体中部311-319线矿体最大倾斜延伸长为670m、其与走向长度之比近于1，西段矿体倾斜延深已至—80米标高段、东段LD306-CyD14矿体延深仅40m左右。矿体厚0.44～11.36，平均厚3.53m，据单工程见矿厚度统计，厚度变化系数为76.44%。矿体沿走向膨缩变化显著，自西向东共有6个厚度大于2m的膨胀段（累计长476.20m，占矿体总长的63.82%）和5个小于或等于1米的狭缩段，累计长270m，故矿体沿走向总体呈藕节状，矿体厚度在垂向上的变化为上、下厚，中间薄，即在300m标高以上矿体平均厚2.52m、标高300米至200m段矿体平均厚1.57m，200m标高以下矿体平均厚6.49m。矿体厚度沿倾斜方向的变化较走向方向的变化较大。赋存标高+445米-90m，产状为10°～30°∠65～80°。

Ⅲ-1支矿体：位于Ⅲ-1号矿体上盘，与Ⅲ-1号矿体基本平行，间距0m～17m，在321勘探线西约68m、标高+36m左右与Ⅲ-1号矿体归并，矿体长约270m～320m，单工程矿体厚1.60m～1.97m，矿体平均厚1.74m。

Ⅰ号盲矿体：于2008年矿山在开采过程中发现，分布在PD10平硐（36m中段）口往西约150m和PD11平硐口（-16m中段）往西约190m处，呈脉状，矿体长215m～270m，厚1.02m～3.00m，单工程矿体平均厚1.08m～1.44m，矿体平均厚1.35m，矿体产状10-20°∠75°。

Ⅱ号盲矿体：为PD6坑道掘进新发现矿体，位于Ⅲ-1号矿体上盘，走向与Ⅲ-1号矿体平行，产状基本一致，具体分布在PD6中段327线西45米-311线东11米间，矿体沿走向长度约115m～165m，矿体平均厚1.29m。

水文地质：

矿区地下水类型按赋存介质的不同可分为孔隙水、裂隙水和溶隙裂隙水三大类，孔隙水分布于残坡积亚粘土、亚砂土中，裂隙水主要分布于风化裂隙及构造裂隙发育的岩石地段，溶隙裂隙水主要发育在晶洞等溶隙裂隙发育的岩石段。

矿区主要含水体为含矿构造破碎带，含水中等，据单个涌水点观测，涌水量达31.70吨/日，动态稳定，含水极不均匀，具承压性质，主要受大气降水及风化裂隙水补给，具有较好的补迳排条件。

含矿构造破碎带为一陡倾斜的带状含水体，裂隙、晶洞和溶蚀孔隙为其主要的储水空间，构成一种特殊的含水类型，溶隙—构造裂隙水。

富水性与储水空间发育及充填程度有关，矿化强的地段，裂隙、晶洞发育，溶蚀作用强烈，含水性好。而矿化弱的地段，石英胶结致密，裂隙不发育，晶洞少且连通性不好，溶蚀作用弱，含水性差。因此，含水带以304线至318线间的主要工业块段最富水。据抽水试验，含矿构造带与水库的水力联系微弱。

开采条件下，近矿地段地下水（开采范围以内）向矿坑运移，而远矿地段（开采影响范围以外）不受矿山开采疏干影响，尚与天然状态水一致。含矿构造含水带赤山坑地段在乌溪江水库高水位（＞225m）时被淹没，在沟底下的210中段（距地表垂直距离约17.0m）矿坑内见有滴水现象，比其他地段滴水严重，说明地表水（水库水）有沿风化裂隙渗入补给矿坑，但补给甚是有限。F6断层斜切矿体，其两侧约60m宽钾长花岗斑岩含水性较好，常以淋水、滴水等形式补给矿坑。但由于其属弱含水层，补给量不大，不会对矿山开采产生很大影响。

由于矿山开采，近矿地段地下水降落漏斗已经形成，疏干影响范围随着矿山开采向深部的不断扩大，其影响范围也会逐步扩大，目前在倾向方向已达-80米标高段。

本次坑道编录过程中PD11（-16米）中段受地热的影响，坑道内温度也达到39°C，PD12（-68米）中段地热资源已开发利用（坑内水量小），建立了遂昌红星坪温泉度假村，但受温度过高的影响探、采矿作业很难进行。

综上所述，矿区水文地质条件属“中等—复杂”类型。

2 采场结构参数

采场沿矿脉走向布置，阶段高50m，矿块长50m，间柱宽8m，顶柱高5m，采用平底结构，不留底柱，进路出矿，进路间距7m，每个采场布置7-8条进路，采场两端间柱内布置脉冲内天井，天井规格2.0×1.2m，垂高上每隔5m设置凿岩巷与采场连通，保证采场2个安全出口。

3 回采工艺

3.1 采准切割

采用无底柱浅孔留矿法开采，在矿房底部增设了出矿进路，与脉外平巷相连接，采准切割步骤：①沿矿脉掘进探矿平巷兼作拉底平巷；②在矿体下盘与矿体保持6米左右掘进运输巷；③在矿块两侧掘进人行天井，沿人行天井每隔5米向采场内掘凿岩联络道；④在运输巷内每隔7米与运输巷成45°掘出矿进路。采准切割工程包括运输平巷，矿块两侧的人行天井、出矿进路和拉底平巷、上下中段运输平巷即为该中段采场的回风平巷。

3.2 凿岩爆破

留矿法回采工艺简单，主要采用浅眼爆破，在联络巷中凿岩，以拉底平巷为自由面向上回采。

采用YT-28型凿岩机钻凿炮孔炮眼直径38mm～40mm，孔深1.8m～2.0m，炮眼成梅花型或之字型布置，眼距0.8m～1.0m，爆破器材选用乳化卷状炸药，非电雷管起爆系统。

3.3 采场出矿

每次爆破落矿后，通过电动装岩机在出矿进路从采场下部出矿，可控制每次出矿量和出矿边界品位，降低贫化率。每次出矿量约为本次落矿量的1/3左右，使回采工作面保持1.8m～2m高的作业空间。

出矿后及时清理工作面松石，平整场地，为下一循环作业做好准备，当矿块全部采空区以后，最终集中装出所有存留矿石。

电动装岩机出矿大大提高了劳动效率，降低了工人的劳动强度，工班效率和采场生产能力都得到了很大的提高。

3.4 采场通风及安全

采场工作面利用矿井主风流通风。新鲜风流由沿脉运输道经采场一侧的人行天井进入采场工作面，洗涮整个采场工作面后，污风由采场另一侧天井经上部回风平巷至风井排出。

4 经济技术指标

无底柱浅孔留矿法与传统的浅孔留矿法比较，无底柱浅孔留矿法虽然其采切工程量相比较会有所增加，但在回采率、贫化率和安全性指标上都得到了很好的改善，产量也有很大提高，技术经济指标提高明显，实践证明，将无底柱浅孔留矿法应用在矿山开采中具有良好的效果。

5 结论

与传统浅孔留矿法相比，无底柱浅孔留矿法在这如下优点：

（1）不设底柱，增加了对矿柱的回收，大大提高了开采回采率，提高了资源利用率，降低了损失和贫化，可充分回收地下资源。

（2）进路采用装岩机出矿，提高了出矿机械效率，加快了出矿速度，提高了劳动生产率。

（3）取消了劈漏复杂的工艺过程，直接拉底，施工工艺简单，工人易于掌握。

（4）脉外运输平巷出矿，安全性高，解决了安全，运输和生产的矛盾。

经过一年时间的实践证明，无底柱浅孔留矿法在我矿山的使用是相当成功的，同时已在公司下属矿山得到全面的推广，收到的很好的效益。

［1］ 《采矿设计手册》编委会,中国建筑工业出版社,1989.

［2］ 河南卢氏北方矿业有限公司清南铁矿二期地采工程《初步设计》,2012.