矿岩分采提高低品位缓倾斜薄矿脉回采效率的技术探讨

黄程辉，王 洪，肖高利

（香花岭锡业有限责任公司，湖南郴州 424306）

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矿岩分采提高低品位缓倾斜薄矿脉回采效率的技术探讨

黄程辉，王 洪，肖高利

（香花岭锡业有限责任公司，湖南郴州 424306）

针对低品位缓倾斜薄矿脉开采矿石损失大、贫化率高、回采经济效益差的问题，提出了矿岩分采分出铲运机出矿的技术方法，对试验采场布置和回采工艺进行了探讨。结果表明，这一新的技术方法有利于提高矿石回收率，降低贫化，提高回采效率。

低品位缓倾斜薄矿脉；分采分出；机械化；试验采场

缓倾斜薄矿脉是我国有色金属矿产资源的常见赋存形式。由于回采作业面断面尺寸较小，无法使用机械化采矿设备，较小的矿脉倾角缺乏重力放矿条件，出矿强度低。受这些因素影响，一般较多的采用脉内房柱留矿法，电耙出矿。这种传统的采矿方法存在的主要问题是回采效率低，主要体现在三个方面：一是电耙出矿效率低，对于低品位矿体回采经济性差；二是回采过程中混入的废石多，矿石贫化严重；三是在围岩和顶板欠稳固条件下预留矿柱多，矿石损失大。基于以上原因，低品位缓倾斜薄矿脉开采一直以来被普遍认为是一个难题［1，2］。随着我国有色金属矿山资源枯竭状况的加剧，许多矿山将以往弃采的低品位缓倾斜薄矿脉纳入生产计划。为此，研究探索针对该类矿脉的高效采矿方法具有了良好的现实意义。

1 矿体及原有开采工艺概述

香花岭锡业有限责任公司（简称香锡公司）塘官铺工区0＃和Ⅲ＃矿体平均倾角12°，厚度平均只有1.1 m，品位低，0＃矿体只有0.5%～0.7%，平均0.65%，Ⅲ＃矿体平均品位为0.8%，属于典型的低品位缓倾斜薄矿脉难采矿体。但勘探资料显示矿体资源量大，合计矿石量112万t，金属量8 200 t，且形态规整，具有较大的开采价值。

矿井于1984年建设投产，采用平硐＋盲斜井开拓。到目前为止，已开拓750、730、710、680、645、630、600、530等五个中段，主要生产中段为750、730、680、645中段。主要采矿方法为房柱留矿法电耙出矿，矿石通过底部结构的溜井溜到放矿漏斗出矿。因留有顶底柱和连续间柱，损失了大量资源矿量，根据实际开采情况及计算，矿山核定回采率为89%。电耙出矿效率低，工人劳动强度大，开采成本高。受作业空间高度影响，不得不进行矿石和废石统一回采，矿石贫化率高达42%。

2 矿岩分采分出回采技术方案

矿石和废石分采分出的回采方案是将脉下废石采出移送至附近空区或弃用巷道，增加矿石回采空间，从而为机械化高效出矿创造条件。这种方法的显著特点是出矿效率高，矿石贫化低，还能减少废石出窿的运输成本和废石场对地表的占用和环境污染。为提高资源回采率，可根据围岩结构和顶板应力状况尽量采用点柱替代连续矿柱，减少矿柱数量，并在后期通过人工矿柱替代方法回采矿柱［3，4］。

2.1 采场稳定性分析及结构参数

试验采场设在730中段，沿走向布置，采场斜长为58.8 m。由于矿体围岩细粒致密坚硬，不易风化，稳固性好，因此采场的稳定性主要取决于顶板的暴露面积和矿柱尺寸参数［5］。

2.1.1 矿房跨度

分别对20 m、25 m、30 m、35 m四种跨度条件进行最大主应力场分布分析，其分布如图1所示。

图1 不同矿房跨度条件下最大主应力场分布

图1结果显示：随着矿房跨度的增加，采空区顶板的最大拉应力逐渐变大，当矿房跨度为30 m时，采空区顶板的最大主应力达到最大；当矿房跨度继续增大到35 m时，采空区顶板的最大主应力反而减小。最大拉应力随着矿房跨度先增加后减小，是因为当矿房跨度超过临界值后，采空区顶板发生塑性屈服，由此可以确定出矿房的临界跨度为30 m。

分别对20 m、25 m、30 m、35 m四种跨度条件进行采空区周边位移场分布分析，其分布如图2所示。

图2 不同矿房跨度条件下采空区周边位移场分布

图2结果显示，在不同的矿房跨度条件下，采空区的顶板沉降最大值均发生在顶板，顶板沉降量随着矿房跨度的增加而增大。当矿房跨度为20 m时，其顶板沉降量约为2 cm，当矿房跨度增至35 m时，其顶板沉降量发生突变，达到约4.5 cm。

分别对20 m、25 m、30 m、35 m四种跨度条件进行采空区周边塑性区分析，其分布如图3所示。

图3结果显示，随着矿房跨度的增加，采空区的塑性区体积逐渐扩大；在矿房跨度为20 m、25 m、30 m时，采空区只出现了剪切破坏，当矿房跨度增加到35 m时，采空区塑性区体积发生了突变，并且出现了拉伸破坏，进一步验证了矿房的临界跨度为30 m。

2.1.2 矿柱最小安全厚度

在已确定的30 m矿房临界跨度这一前提下，分别对矿柱厚度为2 m、4 m、6 m和8 m这四种条件下采场的稳定性进行模拟分析，包括最大主应力场分布（见图4）、位移场分布（见图5）和塑性区分布（见图6），确定矿柱的最小安全厚度。

图4 不同矿柱厚度条件下采空区周边最大主应力场分布

图5 不同矿柱厚度条件下采空区周边位移场分布

图6 不同矿柱厚度条件下采空区周边塑性区分布

图4～图6结果显示：矿柱厚度为2 m时，采空区的顶板出现大范围的拉应力区，顶板发生了较大的位移，其最大位移发生在距离矿柱较近的区域。矿柱发生了完全的屈服，同时采空区的顶板发生了大范围的拉伸屈服。随着矿柱厚度的增加，采空区顶板的拉应力区范围逐渐减小，沉降量逐渐减少，发生最大位移的区域由靠近矿柱的区域逐渐向采空区中间位置转移，矿柱和采空区顶板的屈服区域逐渐减小，表示采空区逐步趋向于稳定。当矿柱厚度为6 m和8 m时，采空区顶板的拉应力区分布比较相似，其最大拉应力值也近乎相等，空区顶板的最大位移几乎相当，塑性区的体积锐减。所以选择6 m为矿柱最小安全厚度是合适的。

2.2 开采方法

选定730中段76线2014、2016采场为试验采场，空场高度为2.5 m，采场实际跨度为90 m，采场斜长为58.8 m。在采场中预留两排6 m×6 m点柱，间距为8 m（可根据采场实际开采情况进行相应调整）。尽管矿体厚度只有1.1 m，但先采出矿体底板围岩后，形成1.4 m高的空区，再爆落1.1 m高的矿体，就能为小型铲运机出矿创造条件。开采顺序为从下至上，回采顺序为从中央至两端。先由采场中央切割通风兼行人上山，形成切割空间和贯穿风路。通过刷帮扩大回采作业空间。再从中央向两端分采废石和矿石，留不连续矿柱，不留顶柱，浅孔落矿，由铲运机机械化高效出矿。试验采场采准切割工程如图7所示。

图7 试验采场采准切割工程设计

3 试验采场效率分析

采用分采分出铲运机出矿，回采率可达到97%，贫化率降至5%。主要技术指标列于表1。

通过试验采场主要经济指标与原采矿方法对比可以看出，采用分采分出机械化出矿是一种行之有效的采矿方法，主要经济指标比较列于表2。

4 结 论

1.采用分采分出方法开采缓倾斜薄矿脉能有效提高回采率，降低贫化率。

2.通过先采废石扩大了作业空间，为采用机械化出矿作业创造了条件。

表1 分采分出铲运机出矿主要技术指标

表2 主要经济指标比较

3.采出的废石不出窿，可降低提升运输成本，减轻废石对地表的占用和污染压力。

4.我国有色金属低品位缓倾斜薄矿脉多，迫切需要经济高效的开采方法。因此分采分出机械化出矿的采矿方法具有良好的示范效应和推广前景。

［1］ 古德生，李夕兵.现代金属矿床开采科学技术［M］.北京：冶金工业出版社，2006.

［2］ 芦世俊.缓倾斜薄矿脉分条推进连续出矿高效采矿工艺［J］.金属矿山，2010，（10）：221－225.

［3］ 王素银，张旭宇.缓倾斜薄矿体采矿方法探讨［J］.甘肃冶金，2007，29（1）：98－101.

［4］ 王来军，薛田喜，陈涛.缓倾斜薄矿体采矿方法的研究［J］.黄金科学技术，2003，11（3）：101－105.

［5］ 王贻明，姚高辉，夏红春，等.缓倾斜破碎薄矿体采矿方法选择与采场参数优化［J］.现代矿业，2010，（5）：46－49.

［6］ 樊明玉.采场顶板稳定性与采场顶板监测技术研究［J］.有色金属（矿山部分），2007，39（1）：101－105.

Discussion on Im proving M ining Efficiency Technology of Low Grade Gently Inclined Thin Vein by Separate Ore and W aste Rock

HUANG Cheng-hui，WANG Hong，XIAO Gao-li
（Xianghualing Tin Industry Co.，Ltd.，Chenzhou 424306，China）

According to the low grade of gently inclined thin vein mining ore loss，high dilution in mining，poor economic problems put forward themining technique which respectively，mining ore and rock，the test stope layout and mining technology are discussed.The results show that，this new method can improve the recovery rate of ore，reduce the dilution and enhance the recovery efficiency.

inclined thin ore vein corrosion of low grade；separate ore and waste rock tomining；mechanization；test stope

TD529

：A

：1003－5540（2014）04－0001－04

2014－06－08

黄程辉（1966－），男，高级工程师，主要从事采矿技术管理工作。