缓倾斜中厚矿体采矿方法研究

汪海涛 谢卿

通化钢铁集团板石矿业有限责任公司 吉林白山 134300

1 矿山概况

某矿体倾角为20°-30°，平均厚度为13m-15m，品位为2.8g/t-4g/t，矿体连续性程度较好，目前开采深度已经达到了900m。整体上来说，矿体岩石属于稳固-中等稳固类，岩石的完整性较好，局部区域存在不稳固的情况。矿脉上侧破裂带区域内的岩层软弱破碎，稳固性差。下盘围岩，小断层和软弱带处的岩石稳固性较差，其他围岩较稳固。一般情况下，下盘开拓采准巷道使用外部手段维持稳定，局部采用锚杆+挂网+水泥浆，或者直接用钢支架。在开采过程中揭露上盘破裂带后，围岩极其容易出现塌落或冒顶。

2 中深孔菱形矿房分段充填采矿法

2.1 方案特征

中深孔菱形矿房分段充填采矿法如图1所示。工人在凿岩巷道中使用YGZ-90钻机或者是凿岩台车作业，不需要进入裸露的空区中，保障了人员和设备的安全性；采用中深孔凿岩落矿，大大提升了效率，增大了生产能力；爆落下的矿石直接在分段凿岩巷道中通过铲运机运送至溜井出矿，有效提高了出矿效率。由于矿体倾角较缓、厚度较大，将矿房布置成菱形状的矿块，最大程度回收矿产资源，待每个菱形矿块出矿结束后，立即进行充填工作。该法各分段按顺序自下向上进行回采，随着工作面逐步向上推进，依次填充采空区，以免上盘出现大面积的冒落。

2.2 矿块布置

采场沿矿脉的走向布置，长度为50m-60m，宽为矿脉厚度，中段高度为60m。中段内按照每个分段从下往上沿着矿脉的走向布置菱形矿房，分段高度根据矿体的倾角设置成5.5m左右，宽为矿脉厚度。底部凿岩巷道布置在菱形矿房的最下面与下盘交界的位置，该位置大约在矿房的中间，待凿爆工作完成之后，该巷道可以兼作出矿巷道。

2.3 采准切割

采准切割工程从脉外斜坡道开始进行，主要的采切井巷有：分段沿脉巷、采场联络道、穿脉巷道（同时可兼充填回风道）、凿岩巷（兼运输矿石）、切割井等。在下盘脉外中段内布置运输巷道，由采场联络道、穿脉巷道连通矿体。从斜坡道掘进分段联络道后与分段沿脉巷道贯通，每条分段沿脉巷道负责承担上下2个小分段内矿石运输。自分段运输巷道向矿体开挖上山或者下山来连通作业面、分段穿脉巷道，作业面的联络巷与分段穿脉巷交界的位置（矿体下盘边界与围岩交界处），开挖1条和矿脉走向方位一致的分段凿岩巷。采准工程结束后，从底部分段凿岩巷道的中央向上掘进1条切割天井，考虑到采完之后空区需填充处理，切割天井的端部应与上部探矿穿脉接通，作为后期的充填下料点。在切割井的边帮位置（上下盘）垂直矿体走向平行该井布置拉槽孔，爆破时的抛掷方向为两帮往该口井内进行，炮孔按照与切割井的距离，由近及远依次按顺序爆破完成拉槽工作，爆落的矿石由溜井下放至中段运输巷道装矿运出[1]。

2.4 回采工艺

2.4.1 凿岩爆破

采场内采用YGZ-90钻机钻凿中深孔，作业人员直接在凿岩进路内钻凿上向扇形孔，这样可避免在暴露的空区顶板下作业，保障了人员和设备的安全。炮孔钻凿好之后采用高压风装药器（BQF-100）向孔内输送2#岩石粉状乳化药，爆破方式为排与排之间按先后顺序依次爆破，每次爆破3-5排炮孔，当补偿空间足够大时，可一次微差挤压爆破。在每个矿房的中央区域布置切割井，在切割井的边帮位置（上下盘）垂直矿体走向平行该井布置拉槽孔，以切割井为补偿空间进行凿岩爆破，实现拉槽，由中间位置向两头进行后退式崩矿。

2.4.2 通风

新鲜风流从斜坡道、分段联络巷、分段沿脉巷道、采场联络巷道经凿岩巷到达井下工作面，经过工作面后，污风经上分段穿脉巷道流至上中段的回风巷。当采场中的通风效果不好时，应采取机械强制通风，如增加局扇等，确保采场通风效果[2]。

2.4.3 采场顶板管理与支护

由于矿体的部分区域节理裂隙发育，以及上盘破碎带的存在，采用该法时空区暴露面积大。为了防止顶板冒落，增大贫化率，在工人进行开采作业之前必须要在上分段做好矿体顶板长锚索护顶支护工作，锚索的密度应由采场内的具体情况确定。为缩短空区暴露的时间，作业人员应当严格遵守强采、强出、强充的原则。

2.4.4 出矿

采场采用2m3或3m3铲车进行运送、出矿工作，采场中崩落的矿石由铲车装到铲斗后从采场分段联络巷、溜井联络巷倒入溜井中。由于爆破时矿石会有一定的抛掷性，导致空场下存有一部分矿石，为了保证运矿工作的安全进行，此时需采用遥控铲运机进行运矿。

2.5 充填

当每个分段完成落矿和运输作业后，立即开展充填空区的筹备工作。充填前在回采分段下部凿岩巷道口构筑充填挡墙，从上分段的穿脉巷道下放1根滤水管穿过充填挡墙。充填时，填充物料从上分段穿脉巷道进入采空区内。形成的充填体强度应达到下步开采的强度要求，充填要严格接顶[3-4]。

3 结语

针对某矿山缓倾斜不稳固中厚矿体开采存在的问题，从开采的安全性、生产能力和控制贫化损失等角度出发，研究了中深孔菱形矿房分段充填采矿法，实践表明，当矿体倾角为20°-30°，厚度为13m-15m时，该采矿法的采场生产能力为400t/d，损失率为13.5%，贫化率为11.3%，不仅能够满足该矿的生产要求，也实现了矿山安全、高效回采的目的。