人工底部结构构筑工艺在高峰山基地的应用研究

田茂旺

（云南锡业股份有限公司大屯锡矿，云南 个旧 661000）

1 项目研究的背景和意义

（1）背景。高峰山矿段为大屯锡矿接替资源，矿体开采技术条件复杂，矿岩揭露后，受空气和水的影响，极易风化，稳定性快速下降。从生产实践来看，在花岗岩中形成底部结构，其施工难度大、成本高、安全风险大；在矿体内形成底部结构，矿石损失大，加之该区域矿体为无轨与有轨相结合开采的过渡区，部分矿体上部为采空区。

（2）意义。该项目的实施，一方面，有利于大屯锡矿提高采矿技术水平，提高资源回收率；另一方面，为类似矿体的开采积累经验。

2 相关技术领域国内外现状与发展趋势调研分析

（1）国内外技术应用现状。罗绍文等人在室内对混凝土假底进行了均布荷载实验，该项成果为假底的设计和维护提供了理论依据；何红选等人结合峪耳崖金矿的实际情况运用盈亏平衡法推导出了适合运用人工假底的开采临界品位，为资源开采提供了科学依据。

（2）发展趋势。钢筋混凝土假底是目前金属矿山应用人工假底的主要形式，相关矿山还因地制宜创造出钢结构、膏体、坑木、钢筋网柔性隔离等不同材料和形式的假底；假底的应用范围也由最初的极薄和薄矿脉发展到中厚以上矿体；适用的采矿方法也由最初的留矿法发展到充填法和有底柱崩落法。

3 人工假底在不同矿体的运用概述

3.1 电耙出矿人工假底在5-1矿体运用概述

（1）地质概况。5-1矿体产于花岗岩与大理岩的接触带上，以磁黄铁矿硫化物为主，矿体南北走向，南高北低，走向长70m左右，向南西侧伏，倾角10°～20°，矿体厚度20m～60m。

（2）采场及采切工程布置。矿房垂直矿体走向布置，划分为7个矿房，矿房宽度为8m，长为矿体厚度，高为11m～24m，分层高为6m～8m，切割间距为8m～12m。

（3）电耙出矿人工假底构筑工艺。首先沿矿体走向布置一条主运输巷道，其次在主运输巷道内每隔8m垂直矿体走向布置出矿底部，然后在出矿底部巷道内采用钢筋混凝土浇筑形成2m×2m的电耙出矿人工假底，并预留出矿漏斗；待出矿底部采充结束后，再沿浇灌后的出矿底部施工受矿V堑，最后采用混凝土充填受矿V堑并预留出受矿斗颈。

3.2 铲运机出矿人工假底在1-2矿体的运用概述

（1）地质概况。1-2矿体产于两个花岗岩突起之间的凹槽中，以磁黄铁矿硫化物为主，矿体南北走向，走向长100m，北高南低，矿体向南倾斜，倾角10°～70°，矿体厚度20m～60m。

（2）采场及采切工程布置。矿房沿矿体走向布置，将矿体划分为2个矿房，矿房间距15m，底柱高8m，长为15m～75m，高为20m～32m，分层高为6m～8m，切割间距为8m～12m。

（3）铲运机出矿人工假底构筑工艺。底柱分两层施工，首先采用进路充填法回采1606.5m的采准工程，待1606.5m的工程采充结束后，在1602.5m先沿脉施工两条出矿巷道，并在出矿巷道内用混凝土置换矿柱，然后依次施工出矿进路，分段式浇灌翻拱形成3m×3m的出矿底部和进路。

3.3 扒渣机出矿人工假底在3-1矿体的运用概述

（1）地质概况。3-1矿体产于高峰山花岗岩突起的凹槽中，矿石类型为矽卡岩、锡石硫化矿。矿体北东走向，走向长度约460m，向北西倾斜，倾向长45m～134m，倾角12°～72°。

（2）采场及采切工程布置。沿矿体走向布置采场，采场长65m，底柱高8m，出矿进路间距16m，矿房宽为8m～3m，分层高为6m～8m，切割间距为8m～16m。

（3）人工假底（扒渣机出矿底部）构筑工艺。底柱分两层施工，首先采用进路充填法回采1561m的采准工程，待1561m的工程采结束后，在1557m先沿脉施工一条4m×4m的出矿巷道，并在沿脉巷道内用混泥土置换矿柱，然后依次退采施工出矿进路，最终形成出矿底部。

4 项目产生的经济效益

指标名称电耙出矿人工假底铲运机出矿人工假底扒渣机出矿人工假底贫化率（%） 20 20 20损失率（%） 8 5 5出矿效率（t/d） 150 300 500底部结构尺寸底部结构高：4m，出矿底部间距：8m，受 矿漏斗间距：5m底部结构高：8m，出矿底部间距：15m，出矿进路间距：10m底部结构高：8m，出矿底部间距：24m，出矿进路间距：12m消耗钢材（t） 15 29 1.8混凝土（m³） 4270 8955 4096多采出的矿石（t） 16410 34420 15750经济效益（元/t） 545.95 557.57 658.50

结论：由上表可以看出，三种不同的人工底部结构，损失率由15%→8%→5%依次降低；出矿效率由150t/d→300t/d→500t/d依次提高，置换出来的矿石单位经济效益由545.95元/t→557.57元/t→658.50元/t依次升高。

5 存在的问题

（1）为满足大型无轨设备运行，底部机构尺寸较大，对前期工程开挖的安全性有一定影响。

（2）混凝土人工底部机构浇筑过程要求较高，出矿进路和主出矿巷道搭接位置受力较大，两个部位之间的搭接工艺复杂，难以实现机械化作业。

（3）人工混凝土底部结构需要承受大爆破冲击波、崩落矿石冲击作用以及二次爆破作业等破坏，需要有较高的承载能力，因此构筑底部结构的混凝土成本较高。

6 结语

上述工业试验运用数据模拟软件模拟采场的开挖过程，分别从应力场、位移场和塑性区来判别人工底部结构的稳定性，并在应力集中和易发生较大塑性变形和破坏的区域，采取了相应的加固措施，但是仅仅依靠工程地质调查和数值模拟的方法来研究人工底部结构稳定性，以及岩体在整个开采过程中的动态地压、应力场和位移场分布规律是不够的，未来应该加强对数值模拟方面的研究。