全面法矿柱回采存在的主要问题及相应策略探讨

林荣平

（紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200）

关健词：全面法开采；精细化三维建模；基本原则；安全生产

缓倾斜薄至中厚矿体在我国矿产资源分布中占有相当比例[1，2]。全面法、房柱法和上向水平进路充填法是回采该类型矿床的主要采矿方法。

矿体品位分布、倾角、厚度及矿岩稳定程度决定了采矿方法。全面法因生产成本低、生产能力大的优势在缓倾斜薄矿体开采中得到了部分应用，但该法也存在残留矿柱损失率大的显著弊端[3，4]。部分矿山就全面法矿柱回采进行了有益尝试，也取得了较好的效果[5]。

1 目前全面法矿柱回采存在的问题

全面法回采结束后，滞留矿柱一般作为永久损失处理。但部分矿山由于矿石品位较高，生产后期品位浮动较大，也做了矿柱回采的尝试。但仍存在以下主要问题：

1.1 采空区稳定性能否支撑矿柱安全回采

缓倾斜薄至中厚矿体全面法开采过程中矿柱留设位置较为随意，导致回采结束后采空区应力分布极不均匀，这对后续矿柱安全回采极为不利。

仅仅依靠经验法评判全面法采空区的稳定性有失偏颇，亟需对全面法采空区稳定性作出科学评判，这是矿柱回采的基本前提。

1.2 CAD平面图判断矿柱实际形态不合理

AutoCAD在我国金属矿山地质、采矿领域应用广泛。部分矿山由于技术力量有限，单纯经过全站仪现场扫描，通过测点来确定矿柱形态，往往从平面图上反映的是某个截面矿柱的轮廓，并不能反映真是矿柱的实际形态，往往为后续矿柱回采设计提供错误的基础信息。

1.3 矿柱回采爆破参数尚待优化

全面法回采结束后，矿柱周围均为自由面，如何确定合理采矿参数至关重要。

炮孔参数、装药系数是最为关键的两个参数，炮孔过密、装药系数大，可能造成矿柱爆破后四处飞溅，造成矿石回采难度加大和损失率增大等技术缺陷。部分矿山仍参考经验爆破参数，不科学也不合理。

2 全面法矿柱回采的基本原则

全面法或房柱法矿柱回采历来被视为安全风险极高的采矿范畴。因此，笔者认为在矿柱开采过程中因遵循以下基本原则：

2.1 “安全至上”

矿柱回采应遵循“安全至上”的理念。本文以混凝土假柱置换法为例进行说明，涉及的主要内容包括：①混凝土人工假柱施工质量须保障；②凿岩、出矿通道顶板的排险和支护作业要及时到位。

2.2 矿柱高强度回采

无论矿岩稳定性级别如何，矿柱回采过程中仍需遵循“强凿岩”、“强出矿”、“强封闭”的“三强”回采模式。

3 全面法矿柱安全精细化回采策略

针对上述全面法开采面临的主要问题，笔者也考虑了安全精细化回采的相应策略，以供国内外学者参考。

3.1 理论与数值计算结合的采空区稳定性评判

Voronoi图法常用来理论评价全面法矿柱稳定性的手段之一；FLAC3D和3DEC软件可以从数值模拟角度进行评判其稳定性。笔者认为可综合Voronoi图法和数值模拟计算法对全面法采空区的稳定性进行评判，避免单一手段造成的片面性。

3.2 全面法矿柱精细化建模

以CMS三维激光扫描仪为主、莱卡全站仪为辅手段进行矿柱精细化扫描，获取矿柱及采空区实际轮廓点云数据；Surpac是国内外较常用的矿业三维建模软件，其具有强大的建模功能，将获取的点云数据导入即可获得采空区和矿柱的精细化模型。以某钨矿为例，最终建立的三维精准模型见图1所示。

图1 采空区与矿柱精细化建模

3.3 理论与数值结合的爆破参数优化

首先，采用经验公式对爆破参数进行计算；结合室内岩石力学实验数据、炸药性能参数和动力学模拟数值软件进行数值模拟对爆破参数进行优化。

将理论计算和数值模拟得到的结果进行综合评判，确定合理爆破参数，以共矿山参考。

4 结论与展望

（1）笔者就全面法矿柱开采中存在的技术问题进行了阐述，并就回采基本原则、安全精细化回采策略等方面进行了探讨，以期能为兄弟矿山提供借鉴和参考。

（2）全面法矿柱虽面临众多亟待解决的技术难题，但并不代表不具备回采条件。作者认为就全面法矿柱回采技术难题仍需进一步深入研究，在确保安全的前提下，实现高品位矿柱的高效回采，同时回采结束后就采空区进行废石充填，消除空区安全隐患也至关重要。