缓倾斜极薄矿脉采矿工艺

周 旭 李杰峰 姜国辉 王靖涵

(1.鑫达金银开发中心；2.赤峰市利拓矿业有限公司)

缓倾斜极薄矿脉采矿工艺

周 旭1李杰峰2姜国辉2王靖涵2

(1.鑫达金银开发中心；2.赤峰市利拓矿业有限公司)

针对倾角30°以下、厚度不足0.8 m的缓倾斜极薄矿脉开采过程出现的损失贫化率高、不能依靠自重放矿和生产能力较低的难题，分析了国内矿山该类矿脉的主要开采工艺及其现状，提出采用组合式机械化强化回采，改进护顶及充填工艺，应为该类矿脉采矿工艺的发展趋势。

缓倾斜极薄矿脉 开采现状 发展趋势

1 概 述

我国有色金属矿山普遍存在倾角30°以下、厚度不足0.8 m的矿脉，由于矿脉厚度极薄，混采时采幅基本达到1.2～1.5 m以上，产生的贫化率较大，造成采选费用增加，严重影响了矿山经济效益；矿体倾角缓，采场崩落矿石不能依靠自重放矿，需要通过爆力运搬、电耙或自行式机械等方法将矿石采出[1]；对于矿岩稳固性差的矿脉，随着开采范围向深部延伸，次生应力增加，采场安全条件恶劣，回采时一般需要残留矿柱，并为保证出矿品位而限定最低可采厚度的表外矿量，容易造成地下资源储量浪费。因此，这类缓倾斜极薄矿脉一直都是地下开采的难题。

国内矿山对缓倾斜极薄矿脉主要采用岩矿分采、爆力运搬、削壁充填和机械化回采等工艺结合，以提高采矿回收率、降低贫化率，确保采场作业安全和强化回采。湘西金矿沃溪坑口[2]、瓦房子锰矿、万源铁矿、上镇金矿、金洞岔金矿[3]、秦岭金矿[4]、金山金矿[5]、峪耳崖金矿[6]、湘子岔金矿[7]等矿山采用削壁充填采矿法、分条采矿法、全面采矿法等，对缓倾斜极薄矿体开采的效果较好，值得借鉴。见表1。

2 缓倾斜极薄矿脉主要开采工艺

2.1 条柱分采空场法

沿矿脉倾向划分阶段，斜长40～60 m；在阶段内，沿矿脉走向划成区段，走向长度200～300 m；在区段内，沿矿体走向划分上山巷道和矿柱。上山巷道宽度1.8 m，矿柱宽度4.0～8.0 m,阶段矿柱斜长6.0～8.0 m。

表1 缓倾斜极薄矿脉矿山开采方法

各矿柱回采方向沿倾向由上而下。首先混采回收上山中的矿脉及其上下盘围岩，然后从上山内向相邻两侧矿柱内的矿脉钻凿浅孔，以分采矿石。炮孔深度2.0～3.0 m，根据矿柱宽度和炮孔倾斜度进行选定。

在上山巷道中，崩落矿岩采用电耙运搬。在回采矿柱时，以倾斜炮孔崩矿，分采矿石一般都被抛掷上山巷道中，少量残留矿石在矮小空区内，可人工清理至上山巷道内，然后用电耙耙至放矿漏斗。在相邻矿柱回采中，只采矿脉，不采围岩，减少了采场内矿石搬运工作量，提高了出矿品位。见图1。

为提高采场生产能力，可采取多阶段、多区段、多矿柱同时回采。在多矿柱回采中，应根据上盘围岩稳固情况，合理选取同时回采的矿柱数，一般选取2～3个矿柱同时回采为宜。

该方法采准工程量小，减少了采场出岩量，减轻了井下提升、运输的压力，降低了采矿成本。但该采矿工艺要求严格，采矿效率低，生产管理难度大，劳动强度较大。

图1 条柱分采空场法

2.2 水平中深孔抛掷爆破分段矿房法[8]

沿矿脉走向以30 m划分矿块，在阶段矿块内按矿脉倾向间隔10 m掘进分段矿房切巷，布置矿房两侧的采准天井。

在采准天井内凿水平深孔，以分段矿房切巷为自由面下向崩矿。各分层留天井两侧间柱，间柱内凿炮孔但不装药以保留矿柱，采场最上部分段顶部留矿房顶柱，按照从上至下顺序回采。分段矿石通过爆力运搬至分段切巷底板，以电耙运至采准天井，通过采准天井内的电耙耙运至矿房底部的拉底平巷，由漏斗进入阶段运输巷道运出。见图2。

图2 水平中深孔抛掷爆破分段矿房法

运用中深孔抛掷爆破分段矿房法开采缓倾斜薄矿体，通过分段矿房凿岩落矿方式，减少围岩分采量和分采围岩的作业工序和顶板暴露时间，而且凿岩、装药、出矿都在天井和切巷内，不直接进入采空区，改善了工人作业安全条件，提高了生产效益。

2.3 机械化水平分层充填法[9]

湘西金矿沃溪矿区顶板岩层较破碎，底板围岩较稳固，矿脉较稳固，脉幅0.15～2.3 m。采用机械化水平分层充填法时，沿矿体走向60 m划分采场，采场斜长60 m，垂直高度25 m，不保留顶柱和间柱，留3 m底柱。

矿体下盘岩体内布置折返式斜坡道，并设4条分段斜坡联络道通入采场，铲运机由斜坡联络道进入采场内回采工作面装运矿石。采用自下而上的顺序逆倾斜回采，回采分层高度0.5～1.0 m，由进入采场中央的分段联络道向两侧沿矿体走向推进。

采用定向抛掷爆破削壁充填进行落矿，经通风和降尘后，对不稳固顶板采取锚杆加固，铲运机出矿。EHST-05微型铲运机通过布置在下盘岩体内的采场溜井，由斜坡道溜至穿脉运输巷道。见图3。

图3 机械化水平分层充填法

采用抛掷爆破与削壁充填法结合，微型铲运机辅助作业，提高了充填工效，降低贫化损失，实现了维护顶板、处理空区和机械化运搬作业的条件。

2.4 水压支柱护顶无间柱连续推进条带式跟随充填采矿法[10]

采用矿脉连续回采的方案，将水压支柱作为采场临时支护护顶，帷幕隔离空区条带式跟随充填处理采空区。

在底盘脉外布置运输平巷，在底部掘进切割平巷和底部出矿漏斗，再沿倾向掘进切割天井。沿走向壁式连续回采矿脉，回采期间空区的最大跨度6.5 m，条带式充填区宽4.5 m，水压支柱按网度2.0 m×2.0 m支护。钻凿浅孔垂直于回采作业面落矿，通过充填后预留2.0 m宽的电耙道出矿。见图4。

图4 水压支柱护顶无间柱连续推进

采用水压支柱护顶工艺，具有采切工程量小，贫化损失低，回采作业安全等优点，可实现采矿与充填连续作业，大幅度的提高采场生产能力。

3 结 语

缓倾斜极薄矿脉的赋存条件大都比较复杂，其岩矿稳固性、矿石价值、矿体规模和倾角，极大地影响矿山生产安全性、开采强度、生产成本、生产效率及矿石的贫损指标及采准工程量大小。国内矿山对于缓倾斜极薄矿脉矿体产状形态多变，矿岩破碎，品位不均等复杂的开采技术条件，因地制宜地进行了采矿法的创新和组合，同时引进了先进的支护、凿岩和装运设备。但此类矿床开采仍存在着损失贫化大、矿块生产能力小、回采周期长、劳动强度大、机械化水平不高的现状。因此，在以后的开采中应研究将抛掷爆破技术、充填工艺、支护控顶技术引入传统采矿工艺，更新成套无轨采掘设备，减轻劳动强度，提高回采工效，简化采场地压管理，实现机械化强化开采；构建大矿区的整体开拓、运输及各大生产辅助系统，通过纵贯全矿区的深部开拓系统，以便实现深部、边部探矿增储，以及全矿区矿群的集约化、规模化开采。

[1] 姚金蕊,赵国彦,彭 康,等.缓倾斜矿体开采中降低矿石损失的机械解决方法[J].矿业研究与开发,2009,29(5):1-3.

[2] 余 健,戴兴国,黄仁东.深井缓倾斜薄矿脉连续推进强化开采技术[J].矿冶,2001,10(2):9-12.

[3] 况世华,邱 阳,朱鸿德,等.浅析极薄矿脉开采现状及发展趋势[J].云南冶金,2003,32(6):2-25.

[4] 肖忠策.秦岭金矿全面采矿法的矿柱回采及空区处理[J].金属矿山,1985(8):17-20.

[5] 王 宁,韩志型,姜 兵,等.缓倾斜极薄矿脉控制爆破技术及其模糊综合评价[J].中国钨业,2007,22(2):19-22.

[6] 范永奎.壁式爆力削壁充填采矿方法在峪耳崖金矿的应用[J].采矿技术,2006,6(3):184-186.

[7] 任文元.湘子岔金矿爆力削壁充填全面法的试验研究[J].有色金属：矿山部分,1995(5):9-11.

[8] 胡毅夫.缓薄金矿采场削壁充填地压及其控制方法探讨[J].金属矿山,2000(12):15-17.

[9] 黄启福,周汉国.缓倾斜薄矿脉机械化水平分层削壁充填采矿法的试验研究[J].黄金,1994,15(2):24-28.

[10] 余 健,戴兴国,黄仁东.深井连续推进帷幕隔离跟随充填采矿技术[J].黄金,2001(3):15-18.

2014-11-06)

周 旭(1984—)，男，工程师，100038 北京市海淀区复兴路戊十二号。