缓倾斜中厚矿体房柱法应用

黄福宁

(广西锡山矿业有限公司，广西 南宁 530022)

0 前 言

广西大新锰矿南部矿段220水平矿体大多数为倾角缓倾斜中厚矿体，由于该类矿体崩落矿石不能借助自重在底部完全放出，需采用机械运搬或人工扒运，采场空顶较高，顶板管理困难，给生产带来重大安全隐患；又因矿体中厚，采切工程量多，影响矿石成本[1]；此外，从操作安全和设备现状方面考虑，提出了使用中深孔落矿无轨设备出矿的房柱法进行生产并在相应的矿段进行了实践。

1 地质概况与开采技术条件

大新锰矿位于广西大新县境内，矿区为向东倾斜的复式向斜构造，褶皱强烈，断层繁多，严重破坏了矿层形态[2]。矿层产状北翼平缓，多为倾斜至缓倾斜矿体，南翼大多为比较集中的急倾斜矿体，全矿矿体倾角变化较大，范围在 10(°)～ 80(°)，甚至陡立。矿体总长约 5 500 m，宽600～1 400 m，埋深0～300 m。

矿层赋存在上泥盆统榴江组泥灰岩、钙质泥灰岩、硅质岩等过渡岩相内，矿体呈层状，共3层，层位稳定，其间有两层夹层，自下而上称Ⅰ矿层、夹一、Ⅱ矿层、夹二、Ⅲ矿层[3]。

开采矿段矿体平均厚度：Ⅰ矿1.7～2.3 m、夹一 1.2～3.3 m、Ⅱ矿2.0～3.5 m、夹二+Ⅲ矿1.6～2.3 m。北翼矿体厚度较稳定，南翼矿体厚度受构造影响变化较大。

锰矿石为碳酸锰矿，f为10～15，较稳固，密度3.10 t/m3，自然安息角50(°)。Ⅲ矿层顶板、Ⅰ矿层底板f为10，属中等稳固；岩石密度2.7 t/m3，矿岩石松散系数1.5。

2 采矿方法及回采工艺

在缓倾斜矿体采矿方法选择中，改变以往浅孔房柱法的落后生产工艺，从安全方面出发为改善作业环境,提高采场作业的安全程度,采用中深孔凿岩爆破落矿的方式，将回采中的凿岩、爆破、运搬等工作放在巷道中进行。且尽量采用无轨采掘设备,提高采场生产能力。采切工程布置应充分考虑大型无轨采矿设备运行的便利和条件,可以提高采场生产能力,同时也相应地降低了采矿成本[4]。

2.1 采矿方法

根据矿层及夹石厚度，目前缓倾斜矿体3层矿体(含夹一、夹二)合采，采矿方法是YGZ-90钻机凿岩中深孔落矿的房柱法，WJD-1型电动铲运机出矿的底部结构。矿房沿矿体走向布置，矿房长度为2个穿脉之间的距离，即长度55～60 m，沿走向矿房间留有5 m左右的间柱矿房，宽度8～10 m，沿倾向矿房留有4 m左右的壁柱，电动铲运机的出矿进路间距8 m。矿块的规格尺寸见表1，220中段缓倾斜矿体采场示意见图1。

表1 矿块的规格尺寸

图1 220中段缓倾斜矿体示意

2.2 回采工艺

沿矿体走向施工凿岩道(断面规格3 m×3 m)，凿岩道施工完毕后，施工切割平巷(断面规格3 m×3 m)及切割天井(断面规格1.7 m×1.8 m)，然后按照回采顺序从相邻矿块的凿岩道施工出矿进路(断面规格3 m×3 m)，出矿时相邻矿块的凿岩道作为回采矿块的运输巷道。

缓倾斜矿房采区内采用后退式回采顺序，矿房回采结束后，在出矿进路中施工向上扇形中深孔，对壁柱进行部分回采，形成不连续矿柱。同时，根据回采矿房的顶板稳固情况对采空区进行封闭或崩落。

3 经验与问题

3.1 取得的经验

1)矿房布置方面：地质资料和生产实践证明，沿走向缓倾斜矿体倾角相对稳定，底板相对平整，因此矿房宜沿矿体走向布置。

2)底部结构方面：对缓倾斜矿体而言，铲运机出矿的底部结构比电耙出矿的底部相比，具有工程量少，施工相对简单，同时矿块出矿点多，二次破碎可在出矿进路中进行，比较安全。

3)凿岩道施工方面：结合矿层及中深孔施工实际，凿岩道底板应低于矿体底板1 m左右，以利于Ⅰ矿的回收和边孔的施工，提高矿块回采率。

3.2 生产中存在的问题

1)受褶皱和断层的影响，矿体产状变化较大，给采切工程的施工带来困难，增加无矿工程量。

2)凿岩台车和铲运机等无轨设备投入，使技术工人短缺、设备维护力量薄弱的问题逐渐显露。比如，凿岩台车单班作业、台车司机仅有1人；柴油铲运机故障时间长等。

3)矿块回采率偏低，矿柱地质矿量所占比率较大，矿房和矿柱的结构参数还需要在生产过程中继续优化。

4)矿房存留矿石回收困难，在小于矿石自然安息角的区域内矿石崩落后不能自溜，受限于铲运机作业范围和采空区冒落隐患，这一部分矿石的回收仍然没有有效的方法解决。

5)顶板围岩不稳固，在矿房中深孔施工过程中，预留Ⅲ矿0.5 m不穿孔不爆破做为护顶。在回采过程中，回采进行到2个月，矿房回采跨度约40 m后，开始出现零星顶板的冒落。

6)矿柱回采和采空区的处理也是需要解决的问题。虽然提出利用出矿进路进行凿岩，回收部分壁柱，但采空区的处理方法——封闭或强制崩落顶板还需进一步确定。