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43 Mine engineering 矿山工程 缓倾斜极薄矿体的采矿方法优化研究 郭东东 （金诚信矿业管理股份有限公司白玉项目部， 四川 甘孜藏族自治州 627151） 摘 要 缓倾斜极薄矿体开采中， 应当分析实际的矿床特点， 选择合适的采矿方法， 以传统采矿方法为基础， 做好采矿前期准 备工作， 对常规采矿方法进行优化， 从而不断提高采矿开采率， 降低贫化率， 还要提升开采品质， 这样才能更好地维护采矿企业 的经济效益。 关键词 缓倾斜极薄矿体 ； 采矿方法 ； 优化 中图分类号 TD823.2 文献标识码 A 文章编号 11-5004 （2020） 09-0043-2 收稿日期 2020-05 作者简介 郭东东， 男， 生于1991年， 汉族， 本科， 助理工程师， 研究方向 采 矿工程。 我国矿产资源的开发中， 发现了很多缓倾斜的极薄矿体， 这 种矿体的开采非常困难， 为此研究此类型矿体开发的方法， 对其 进行不断的优化， 有助于我国矿产开发的经济效益， 也能提升社 会效益。 这种类型的矿体要比普通矿体的开采难度大得多， 这是 因为此类矿体的矿层非常薄，开采的时候，可能有围岩混入其 中， 也就降低了开采效率， 提升损失贫化率。 所以， 一定要认真 研究此矿体的采矿方法， 不断进行优化， 为今后的矿产资源开采 积累经验。 1 缓倾斜极薄矿床的特点 在我国的部分地区， 存在着非常丰富的矿产资源， 但是其中 有一些是缓倾斜的极薄矿体，这就让矿体资源开采和使用的困 难大大提升。 例如， 某地区的矿床， 基本是缓倾斜极薄矿床， 整 体结构为层状， 矿层可以分层三层， 每层之间还有一个夹层， 但 是层位关系还算稳定， 此部分的矿层布局则是 矿层一、 夹层一、 矿层二、 夹层二、 矿层三。 并且在矿区某一部分， 夹层二非常薄， 刚刚到达规范标准下夹石的剔除厚度， 也就很难区分各个层次。 该地区的矿体角度一般为20，是典型的缓倾斜的矿体，品位 大致的平均值是19， 矿石密度的平均值为3.14t/m3。 并且极薄 层矿体靠近地表矿层， 在245m ～ 345m的位置。 从整体上看， 底 板位置的矿层一、 围岩、 夹层一、 矿层二， 呈现的稳定性非常好， 剩下部分的稳定性不是很好。 2 传统的缓倾斜极薄矿体的采矿方法 我国部分矿体的缓倾斜薄矿的脉厚度都没有超出2.5m，角 度范围在5～ 30之内。 即使在每次的矿体开采中， 均能依据 本身赋存情况，选择合适的开采方法，但是主要使用的两种方 法， 依旧是削壁充填法、 全面采矿法， 下面就这两种方法做简要 分析。 2.1 传统的削壁充填法 干式填充法中的削壁充填法非常常见，一般用在缓倾斜的 极薄矿体的开采中。围岩以及崩落矿石的进行，可在回采中实 施， 然后矿石则通过运输巷道运输至外面， 而剩下废石可以用来 填充采空区域，发挥着支撑围岩的功能，也能用作工作平台使 用。 可是， 极薄矿脉的浅部与深部的状态不同， 回采矿石非常困 难。 必须保证阶段的高度合适， 不能过大， 通常是30m ～ 40m ； 而矿石运输方式则影响到矿快的长度，机械地运输矿石，一般 要以设备参数去决定矿石长度 ；而使用电耙进行运输时，应 当保证单方向为20m ～ 30m之间，如果双向耙则应当保持在 50m ～ 60m之间，如果运用铲运机进行运输，一般长度范围在 75m ～ 150m之间，正常的情况下，不能留间柱，底柱的厚度范 围是2m ～ 4m之间。此种方法适合开采的矿体类型为，围岩同 矿石的界限非常明显， 并且稀有的高品位、 围岩不够可采品位标 准、 厚度小于0.4m ～ 0.4m之间的矿石。 2.2 全面采矿法 此种方法适合用在矿石与上部围岩有着稳定倾斜角的极薄 矿体中，一般矿体厚度低于3m ～ 4m。如果开采时矿石的品位 的辨析系数非常大，并且底板和厚度也有变化，则应当强化探 矿的力度。 此方法下， 矿块大小受到矿石运输距离、 矿体稳定性 高低、 矿体赋存条件的影响。 很多矿山中， 断层是矿块的区分界 限。如果矿块的长度范围在50m ～ 60m之间，应当是顺着矿体 走向来布置， 而间柱可设置为2m ～ 3m， 还可能更宽， 再或者不 留间柱。如果底柱的厚底范围在3m ～ 8m之间，并且顶柱的高 度是2m， 还可设置人工底柱。 应用人工底柱能够提升开采的强 度， 比较适合使用在品位高、 稀有的矿产中， 可是材料的成本也 比较高。 针对采空区， 应当设置直径是3m ～ 5m的不规则矿柱。 此种采矿方法的优点 回采的工序比较简单、采准的工程 量比较小、通风比较好、可用在矿体赋存条件变化明显的矿体 中。 此种采矿方法的缺点 巷道的高度比较高、 顶板的暴露面积 比较大、 不方便顶板的维护和管理、 如果留柱多则矿石损失多。 此种采矿方法的发展方向 可采用小型的无轨运输设备运输矿 石， 还要尽量地减少矿块之下溜井的数量， 这样能减少工人工作 量， 也就能很好地降低工人劳动强度， 可尝试以尾砂去充填采空 区域， 从而避免围岩的移动。 3 缓倾斜极薄矿体出采矿的前期准备 3.1 详细分析开采条件 充分研究采矿业内的资料， 我国有一部分矿区的矿体的倾斜 角都小于30， 这就是缓倾斜的角度， 以厚度进行分类， 则是极 薄矿体。 当前， 我国的矿业开采工作量非常大， 可是所运用的采 矿技术不是很先进， 如果遇到缓倾斜的极薄的矿体， 则开采的难 度更大， 为此一定要不断提升采矿技术水平， 运用合适的技术手 段， 开展采矿工作， 提升矿石出品良好率， 减少开采中的损失， 促 44 Mine engineering 矿山工程 使损失率下降。 为此， 采矿工作中一定要解决施工作业人员的专 业素质较低的问题， 还要优化采矿工艺， 强化采矿的管理， 保证 采矿的安全性， 这样才能为优化采矿方法奠定基础和提供支持。 充分分析了缓倾斜极薄的矿体的极端情况， 首次的开采过程 中， 可能有矿脉透镜的长短不一的时候， 而且这种差异比较大， 矿体的规模不是很大， 厚度也不是很标准， 矿体走向不稳定， 或 许存在断续问题 ； 如果是坡度的不同， 此部分内部结构则更不能 准确地判断， 这时的出矿量不是很大， 可其矿品的品质非常高， 也就具有开采的价值， 所以应当找到合适的采矿方法进行采矿。 3.2 选择开采的工艺 依照采矿现场真实情况， 选取最佳采矿方法， 选择采矿方式 时候， 还要考量采矿时内部作业人员的安全， 做好防护工作。 选 取最佳开采工艺， 要考量采矿的成品率， 不能浪费矿产资源， 应 当利于回采工作。 假设矿产地域内有一些水源， 还要有保护水源 的措施， 更要避免水土流失问题出现， 做好回填， 防止坍塌。 可 在削壁充填法、 全面采矿法中选择合适的工艺， 还要对选择工艺 进行优化。 4 缓倾斜极薄矿体采矿方法的优化 4.1 溜井方式优化为溜槽方式 对于缓倾斜的矿体， 其整体的倾斜角度不是很大， 为此需要 运用削壁方式的充填采矿方法， 但是溜井溜矿的难度非常大。 如 果矿体的倾斜角度比较小的时候， 矿石放下则很难， 可会出现卡 堵的问题。 想要解决此种问题， 一般要选择爆炸方式取出来， 可是 如果运用爆炸的方法， 则很可能破坏溜井井壁。 所以， 针对此种类 型矿体的采矿， 可采用溜槽的方式进行优化， 把整节溜槽转换为 半圆溜槽， 如果有堵塞溜井问题， 采矿人员可使用天井之内梯子 移动到堵塞位置， 使用疏通工具进行疏通， 进而提升出矿效率， 也 能避免溜井损坏的问题， 还节省爆破用材料费用和维修费用。 所 以， 这种方式不但能提升采矿效率， 还可以节省采矿的费用。 4.2 优化削壁充填采矿的方法 此种采矿方法的优势为可进行分采矿岩， 正常开采的顺序， 需要开采围岩， 接着开采矿石 ； 还可以依据矿区真实情况， 交替 进行开采。 例如， 假设矿脉厚度低于0.3m， 矿体倾斜的角度不是 很大， 先要开采围岩， 接着开采矿石， 两者交替进行开采 ； 假设 矿脉的厚度处于0.3m ～ 0.5m的范围内，矿岩分界处光滑清晰， 矿脉非常稳固，则可用围岩与矿石相错的开采方式 ；假设矿脉 厚度超出0.5m， 可是矿岩接触面不是很清楚， 矿板不够稳定， 则 需要先开采矿石， 之后开采矿岩， 依据顶板围岩稳定性， 找出围 岩开采位置， 地板非常稳固， 可先采地板的围岩 ； 如果顶板比较 稳定， 则应当先采顶板的围岩。 除此之外， 可以从围岩实际情况、 矿体厚度选取合适采矿方 法， 例如先采矿石后崩围的方式。 通常情况下， 比如金矿不能有 地面塌陷， 常规方法为限开采后填充方式， 以实现地压的管理， 可在最大的程度上减少塌陷区域损害形成的地质灾害影响。充 填法有湿式填充充填和干式充填，前一种充填方式运用水动力 的原理， 输送充填体进入到采空区， 其动力则是水， 可辅助使用 水泥速凝剂实施充填， 当工作人员将矿石运输走之后， 可对下盘 围岩崩落实施第一次充填。 以矿山自身充填系统为基础， 运用一 定比例的灰砂胶体借助充填管实施充填，这就能形成强度较高 的光滑水平胶结面， 然后再崩落矿石。 第二种方式就是用废石去 填充踩空区， 这样就能利用挖掘中出现的废石， 有着很好的经济 性， 可是这种方式存在一定缺点， 因此可优化采用湿式充填法。 4.3 对崩落围岩厚度进行优化 针对此部分进行优化，则是削壁充填方法采矿中的重要内 容， 找出合适的崩落厚度， 才可更安全地进行采矿。 假设崩落厚 度比较小， 作业的空间不够用， 采矿的效率比较低 ； 假设崩落厚 度过大， 炸药消耗的比较多， 横向作业空间比较大， 可是纵向的 作业空间也就相应减少， 这不符合作业的要求。 例如， 实际开采 中，崩落围岩厚度初步设计为0.7m，可是采石场采进尺是2m， 高是4m， 崩落的顶板围岩剥落高度是3m， 矿体厚度是0.8m， 崩 落下盘毛石厚度是0.7m， 崩落后围岩松散系统时1.5。 这时可以 计算出采石场的围岩崩落之后毛石高度是2.1m。 如果充填0.4m 胶结体， 空顶高度则是1.5m， 这种结果符合作业空间要求， 岩石 剥落厚度是0.7m， 符合科学规律。 4.4 对出矿方法进行优化 对于矿产资源的出矿，一般分成三种方式 第一种则为人 工扒渣方式， 出矿人员可在任何位置进行扒渣， 有一定灵活度， 可是效率不是很高，劳动量比较大 ；第二种则是以中小型出矿 设备， 一般为电耙方式， 此方式的优点为设备维修率比较低， 整 体成本比较低，出矿效率却不是很高 ；第三种方式则为大型出 矿设备进行出矿， 例如铲运机， 此方式的优势为出矿率比较高， 可是成本比较高。 而针对乎缓倾斜的极薄矿体， 整体采矿空间不 是很大， 并且矿脉厚度比较小， 为此一般会用性能稳定的电耙法 进行出矿。 4.5 优化采矿方法的积极效果 对于缓倾斜的极薄矿体的采矿， 传统削壁充填采矿方法下， 矿产企业的生产能力有待提升， 采矿功效也不是很明显， 损失率 和贫化率比较低。 应用了优化后的采矿方法， 溜井变成溜槽， 确 定合适的崩落围岩厚度， 采用最佳的出矿方式， 可大大提升经济 效益以及社会效益， 开采效率也大大提升， 贫化率明显降低， 开 采材料的成本比较少。 5 结语 综上所述， 在矿体采矿中， 常用削壁充填法进行开采， 并且 用在缓倾斜的极薄矿体中比较多，而针对此方法还有可以提升 的空间，以降低贫化率，提升开采率，以提升经济效益。所以， 可以从多个方面优化采矿方法， 以矿体实际情况为基础， 合理分 析各种参数， 倾斜角和矿脉厚度等， 确定出溜井改溜槽的方式， 计算出合适的崩落厚度， 运用合适的出矿方法， 以提高采矿安全 度、 开采率， 节省开采费用。 参考文献 [1] 谭闯.缓倾斜极薄矿体露天采矿方法优化方案[J].世界有色金属,20180765- 66. 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