急倾斜极薄矿脉采矿方法的选择及应用

邓国明，戴嘉诚

（湖南瑶岗仙矿业有限责任公司，湖南 郴州 423000）

急倾斜极薄矿体的开采由于其矿体赋存条件不同，常常存在采矿方法难以确定、矿石损失率高、贫化大、作业空间狭小、机械化程度低等问题。目前，国内外矿山对于急倾斜极薄矿体采矿方法的主要选择有：无底柱分段崩落法、浅孔留矿法、削壁充填法等。李军顺研究了无底柱分段崩落法开采急倾斜薄矿脉的方法，分析了矿山贫化的原因并对降低贫化提出了相关技术措施［1］；张传柱、曲展鹏等进行了无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿工业试验，提高了矿石回收率，取得一定的经济效益［2］；田振军通过采矿方法的对比分析，确定了适应于其矿山的最佳采矿方法［3］；张伶年、尹彦波等通过综合比较和模糊评判，确定上向水平充填采矿法为矿山最优采矿方法［4］，取得了良好的经济效益；曹宇介绍了削壁充填法在急倾斜极薄矿脉开采的应用实践，总结了削壁充填法在类似矿体开采的优缺点［5］。

某矿山为百年老矿，薄至中厚矿体已基本采完，剩余边缘矿体较多，多为急倾斜极薄矿脉。本文从资源综合利用的角度出发，为最大化的采出矿石，确保矿山的经济效益，研究设计合理的采矿方法。

1 开采技术条件

某矿山位于华南地区，其大地构造位于南岭东西构造带边缘，是一个典型的脉状黑钨矿床和矽卡岩白钨矿床密切共生的钨矿区。区内有寒武系、泥盆系、侏罗系地层，褶皱断裂发育，火成岩活动频繁。矿床水文地质极为简单，仅有少量裂隙水，可以排出地表。其中杨梅岭矿段位于矿区西部，标高+1 060～+375 m，主要为石英脉状矿体，呈脉状产出。矿体走向285°～315°，倾向北东，倾角60°～80°，矿脉密集组成带近平行分布，单矿体控制长150～530 m，深80～355 m，脉幅悬殊较大，厚度0.21～0.85 m，平均厚度0.57 m。

矿床整体构造简单，矿岩整体性较好，局部裂隙及节理大部分被矿岩填充，且充填胶结性较好。矿体围岩主要由花岗岩、砂岩以及变质岩组成，其结构紧密，稳固性好，抗压强度大于700 kg/cm2，岩石内摩擦角＞80°，属于坚硬工程地质岩组，矿岩稳固性好，工程地质条件好。

2 采矿方法选择

根据矿山围岩特性、矿体赋存特征、矿山开采深度等条件，适合的采矿方法有浅孔留矿法和削壁充填法。从矿山实际情况出发，对浅孔留矿法及削壁充填法进行比较，比较结果见表1。浅孔留矿法采矿方法如图1所示，削壁充填法采矿方法如图2所示。

图1 浅孔留矿法采矿方法示意图

图2 削壁充填法采矿方法示意图

表1 采矿方法综合比较表

杨梅岭矿段矿体倾角60°～80°，矿层顶、底板均稳固。矿石不结块且无氧化性及自燃性。通过对浅孔留矿法和削壁充填法综合比较，浅孔留矿法与削壁充填法矿石损失率相近，虽然浅孔留矿法矿石贫化率较削壁充填法高，但削壁充填法工艺及管理较复杂，且采矿成本高、前期投资高、资金回笼慢，考虑到矿山现有生产开采技术装备、管理水平及矿山现行经济压力，最终选择浅孔留矿法。

3 采矿工艺

3.1 矿块布置和采切工程

矿块的主要构成要素有：阶段高度、矿块长度和宽度、矿柱的尺寸等。

1.中段高度：矿体为急倾斜薄矿脉产出，为了与矿区已有各中段水平进行更好的衔接，故中段高度选择与矿区中部的中段划分一致。同时考虑到矿区西部的矿坑水需要通过现有中段平硐自流水排出地表，其自流水距离较远，因此，设计西部中段水平标高一般要高出中部中段水平标高5 m以上，便于地下水自流。确定中段高度为45 m。

2.开采顺序：采用自下而上的开采顺序。

3.矿块结构要素：（1）中段高度：35～50 m；（2）矿房长度：50～80 m；（3）顶柱：垂高3 m；（4）底柱：垂高3 m；（5）间柱宽度：6 m（矿脉沿走向出现分支交叉时，在分支或交叉口留间柱，并设共用天井或共用漏斗，主脉与分支脉同时上采）；（6）采矿采幅：0.9～1.5 m；（7）在竖向剖面上交替出现平行矿脉时，两脉间距小于1.5 m，由原采场以60°倾角逐步过渡到上平行脉；当脉间距为1.5～3.0 m时，工作面向平行脉开掘60°斜漏斗，并做二次切割后继续上采；当脉间距大于3.0 m时，另开盲中段单独回采。

3.2 采准与切割

1.采准工作有：阶段运输平巷工程、通风行人天井和联络道以及漏斗颈工程等。阶段运输平巷布置在矿体中并靠近下盘接触线位置；行人通风天井布置在间柱中间位置，天井中每隔5 m向上掘进一个联络道，与两侧矿房贯通。当矿房长度超过50 m时，在中央增设一个辅助通风天井。该矿脉为薄矿层，在矿房的一侧或中央，掘进一个天井，而在另一侧或两侧用支柱架设顺路天井；在底部沿运输平巷每隔6～8 m设计一个放矿漏斗，漏斗贴近下盘。

2.切割工作主要有：拉底平巷工程。为了给矿石回采提供爆破自由面，以及为放矿提供空间，需要对矿体底部进行拉底。拉底高度为2.0～2.5 m。宽度随矿体厚度变化而变化，且不小于0.9 m。

3.3 矿石回采

回采工作有：凿岩、爆破、通风、局部出矿、撬顶及平场、大量出矿等。

矿石回采自下而上分层进行。分层高度根据钎杆长度及爆破补偿空间确定，设计为2.0～3.0 m。因矿石较稳固，可采用上向炮孔。上向炮孔深度一般为1.3～1.8 m，炮孔排距为1～1.2 m，炮孔间距0.8～1 m，炮孔排列形式采用“梅花形”排列。凿岩采用YT-28型凿岩机打眼。

3.4 采场通风

矿房通风，新鲜空气由进风侧天井进入，通过采场工作面后，由中段回风天井排至上中段回风平巷后进入主回风天井排出地表。爆破后应及时通风，且经空气检测合格后方准进入作业面。

3.5 放矿与出矿

采场分两步骤放矿：局部放矿和完全放矿。（1）矿石崩落后，因碎胀必须放出一部分，才能保证工作面穿孔工作空间，此为局部放矿，每次爆破后的局部放矿量，大约为爆破矿量的三分之一；（2）矿房采完后，暂留在矿房中的矿石，应及时全部运出，否则，随着时间的拖延，上盘岩石局部发生冒落或下沉而挤紧矿石，造成放矿困难，导致矿石的贫化与损失。

3.6 采场清理松石，支护和平场

采场爆破、局部放矿后，经过30 min的通风，稀释炮烟，人员可进采场。首先进行洒水降尘，排除顶板及边帮松石，检查设备设施及排除不安全隐患，对不稳固的地段进行安全处理和支护。遇到岩石破碎时可在顶底板间用圆木或木垛进行支护，然后进行平场和二次破碎工作。

3.7 采空区处理

矿块采空区处理：矿块按自下而上的开采顺序开采到顶柱时，在顶柱上预先打一个小溜井与上中段平巷相通，小溜井规格为1.5 m×1.5 m，待矿房内矿石全部出完后，将临时废石场内的废石运输至井下，通过小溜井充填至采场空区。因废石量少，采场空区无法完全充填，根据废石情况应优先充填盲斜井下盘和总回风井底部的采空区，以便更好的保护盲斜井和总回风井的安全稳定。

4 结 论

通过对杨梅岭矿段进行采场浅孔留矿法开采试验，结果表明：

1.试验采场位于矿区西部16中段，标高+835 m，中段高度40 m，采场长度80 m，采幅1.5 m。从拉底平巷开始至出矿时间3个月，工程投资少，资金回收快。

2.试验采场综合回采率约90%，但由于矿岩界限分布不明显，导致矿石贫化率高，约87%。

3.生产技术及管理人员适应性强，安全管理到位，采场安全系数高。

4.矿体厚度0.84 m，采场矿石贫化率高；后续需加强生产管理，采取相关技术措施，如做好钻孔精准定位、严格控制采幅等，切实做到降低矿石贫化率，提高矿石入选品位。