找矿技术解析与采矿技术的应用分析

（河南金源黄金矿业有限责任公司，河南洛阳 471000）

随着我国社会经济的快速发展，对矿产资源的需求不断增加，对矿体找矿以及采矿技术提出了新的要求。在目前的矿体开采工作中还存在很多问题，特别是随着矿体开采深度的增加，采矿条件愈加复杂，传统矿体找矿、采矿技术在作业效率和技术的适应性等方面均难以满足矿体开采的实际需要。因此，必须对目前矿体开采中的技术难点进行全面分析，通过试验采矿方法优化采矿技术工艺，全面提高矿体找矿、采矿技术的水平。应加强先进矿体找矿技术、采矿技术在工业实践中的应用与探索，不断扩大矿体找矿技术以及采矿技术的应用范围，积极借鉴国内外的先进经验，实现我国矿业的可持续性发展。

1 矿体开采技术难点

在对深部矿体进行开采时，矿体倾角是影响开采以及出矿技术应用的重要限制性因素。当倾角在35°～40°之间时，在采场内难以通过重力放矿等方式实现出矿；当倾角较陡时，无法在矿体回采下盘底板上直接运行出矿以及电耙等设备，严重制约了矿体开采的效率。矿体的厚度是影响采矿技术设备应用的制约因素。当矿体为5～8 m左右厚度的中厚偏薄类矿体时，其矿体开采空间无法满足大型开采设备的应用要求[1]。矿体走向的连续性会对采矿成本产生较大影响，当矿体在走向方向上具有较好连续性时，需要采取分步骤回采的采矿方式，会增加胶结充填成本，损失矿柱部分的开采量。一些矿体的边界存在尖灭再现屡见或局部缩小膨大等不稳定性的情况，矿体品位的均衡性较差，在开采时经常产出不同厚度、形态特点的夹石，给回采贫化控制带来了较大难度。此外，一些矿体的地表部分为基本农田等生活居住区，对控制矿体覆盖岩层的稳定性提出了较高的要求，增加了矿体开采的困难。

2 试验采矿方法

2.1 优化采矿技术方法

在选择采矿方法时应根据其赋存条件特点选择并确定相应的开采方案。以某金矿为例，按照其赋存特点一般可以选择充填采矿法或空场采矿法，在具体的采矿方案制定中，可以通过充填采矿法，利用盘区采矿设备以上向分层机械化作业方式连续进行开采，可以利用电耙以水平分层方式进行开采，可以采用电耙出矿搬运法、电耙出矿分段空场与充填法结合的采矿方法。对不同的采矿方法应从开采作业的效率、安全性、资源性以及经济性等方面进行综合性评价分析。经过分析发现，分段空场与嗣后充填法需要较长的准备时间和工作量，其综合生产能力比较低[2]。对于其他三种采矿方法又进一步从通风条件、顶板的安全性、裁切币、损失率、贫化率、开采效率以及采矿成本等方面进行了全面的对比分析和优化选择，最后决定采用向上分层机械化充填的连续开采方式。

2.2 矿体找矿以及采矿技术的工业试验方案的合理确定

根据该矿体的实际情况，决定在开采时沿矿体走向对中段矿体进行划分，且矿块长度应控制在30～50 m之间，在矿块间不设顶底柱、间柱。在开采时应按照从下到上的顺序从首采采场逐步推进至周边。回采应从底部拉底平巷开始，在开采时应选择7655凿岩机、非电导爆管进行钻凿以及起爆作业，在开采过程中应合理控制采场高度及宽度。

2.3 模拟优化采场稳定性数值

2.3.1 分析采场稳定性

在试验中应通过模型构建对采场的稳定性进行计算分析，在模型构建时应合理确定相关的矿岩力学以及物理参数。在分析单层矿体稳定性时，根据矿体的实际情况将其水平厚度取值设为15 m。当回采高度增加时，中段顶板的拉应力随之降低，顶板下沉量、矿柱内、采场周边区域的剪应力和主应力则加大。在采用上向充填采矿方法时，顶板稳定性对作业安全会产生重要的影响，因此，需要重点分析顶板拉应力变化情况。通过计算发现，顶板拉应力在采矿跨度5 m的条件下达到最大值，为0.87 MPa[3]。当跨度达到10 m时，由于顶板拉应力值最大段会相应推进，因此，矿岩应使用电动铲运机将崩下矿石及时运出。在对第一层进行工作面清理时，用沙袋构筑隔墙后，可以开始充填作业，应合理控制充填高度。在完成分层充填脱水后，应采用挑顶垫底的方法将采场联道抬高，之后再进行后续分层的回采作业。在采场可以用局扇与主通风系统相结合的方式，确保各分段平巷均能够获得新鲜风流，应确保污风能够及时通过回风系统被排出作业面。在该采场模型的构建中将模型基础确定为勘探线剖面，运用平面应变理论进行模型分析。通过对15 m跨度条件下的顶板应力进行计算后发现，其最大值在3.1 MPa左右。

2.3.2 优化采场结构参数

为了防止顶板在上限分层充填作业过程中，出现失稳的问题，应合理控制其顶板面积、采场跨度等结构参数。在确定采场跨度时应根据矿体厚度进行优化，并可以通过对采场走向长度的调整控制顶板拉应力、暴露面积。通过模拟计算后发现，采场暴露面积的取值与跨度值应成反比，且应控制在400～600 m2之间。

3 工业试验探索

3.1 工业试验矿块概况

工业试验矿块的长度在30 m左右，平均厚度、水平厚度最大值分别为15 m和22 m，矿体倾角在30°～40°之间。该矿体中存在一断裂带，受其影响在垂直、水平方向上均有错动的情况。该矿体岩体的稳定性为中等，但是其上盘围岩结构较为破碎。

3.2 矿体界线的准确确定

由于该矿体和围岩之间并无明显分界线存在，在局部有复合分支以及缩小膨大等情况，矿体的松散系数值确定为1.5。该矿体在开采过程中常有夹石产出，确定矿体界线时可采用取样分析的方法。

3.3 采矿技术要点

在开采作业时应按照12.5 m的间距从斜坡道向矿体下盘掘进，以设置分段平巷，且分段平巷应平行于矿体走向，且应与矿体边界保持30～35 m的水平间距。应沿矿块长度方向中线从分段平行开始向下掘进，以完成采场联络斜巷的施工。在进行通风充填天井的掘进施工时，应在第一分段的联络斜巷掘金值矿体位置后，继续在水平方向上进行掘进施工，通过拉底施工使平巷达到矿体上盘的边界位置。应确保所有分段平巷均与脉外溜井相连接，以便矿石采出后能够及时通过溜井出矿，并应通过挑顶刷帮技术对拉底平巷进行扩增，切割槽的宽度以及高度应分别控制在6 m和3.5 m左右，直至矿体水平全部揭露。

在凿岩施工时可以将切割槽作为工作面基础，对其全宽进行拉底施工，且两端均应达到采场边界位置，从而完成采场拉底空间施工。在本次凿岩作业时，凿岩机应选择气腿式7655的设备型号，并结合使用一字形钎头进行水平凿岩作业。在爆破作业时应选择多段微差毫秒爆破技术，炮孔深度应控制在3.3 m，其直径应控制在Ф38～Ф40之间。在对矿柱附件以及顶板暴露面边孔进行爆破作业时，可以通过光面爆破技术进行爆破，在对充填体位置进行爆破作业时，应做好留护壁等保护措施，防止在爆破作业时影响回采周边矿体结构的稳定性。通过正交试验对落矿爆破的各项工艺参数进行模拟分析后，确定应将装药系数控制在0.7，炮孔的排距、孔距应分别控制在0.7 m和0.9 m左右。采用光面爆破技术时应将光爆层的厚度控制在0.7 m，装药线的密度应控制在0.25 kg/m，炮孔之间的距离应控制在0.6 m，以保证爆破作业的安全，提高爆破的效果。

在设置采场通风系统时，应在主导风流的基础上配合使用局扇，利用下盘中段部分的运输平巷项作业面内导入新鲜风流，同时利用上中段内设置的回风系统、通风充填井排出污风，以保证采矿作业面的通风、排风需要。采出的矿石应通过电动铲运机进行搬运，并利用下盘外脉溜井运至中段，再通过运输平巷出矿。在矿体开采过程中为了防止出矿中混入充填料导致贫化，在作业面采出时应先保留0.2～0.3 m左右厚度的底板，利用其作为垫层，在完成分层回采作业后再对其进行清理。

在出矿时应将大块率控制在1%～2%之间，采取集中二次爆破方式对其进行破碎处理，再向溜井搬运。在完成分层回采作业后应进行验收，全部项目通过验收后，对作业面残矿进行清理，应将底板垫高，对出口进行封闭，将充填管道和脱水管安装到位，应用沙袋堆砌隔墙，再采用尾砂进行充填。在充填时应将尾砂粒径控制在0.007 4以上，且不得使用胶结剂。暴露面积未超过允许范围顶板且无明显破坏失稳现象，不需要采取支护措施。在采矿作业过程中应加强对顶板的监测，以保证施工安全。

3.4 采矿工效分析

通过对本次工业试验进行经济分析发现，其出矿功效达到每工班46.4 t左右，在凿岩功效、单元生产能力、采购损失率、贫化率等方面均有明显改善。

4 结语

在矿业生产中应根据实际情况积极采用先进的找矿、采矿技术，通过多种技术的综合应用，解决目前在矿体开采作业中存在的问题，不断优化采矿技术工艺，提高矿体找矿以及采矿的质量和效率，保证找矿、采矿作业的安全，为矿业企业创造更大的经济效益，为矿业企业的长期稳定发展提供重要的技术支撑，推动我国矿业行业整体的现代化发展。