地下矿山采矿方法及技术探析.pdf

一 4 4一 科学技术创新 2 0 1 8 ． 1 5 地下矿山采矿方法及技术探析 韩明龙 ’ 董占军 1 、 桦甸市四道沟建龙矿业有限公司， 吉林 桦甸 1 3 2 4 0 0 2 、 吉林东北亚国际工程技术集固有限公 司， 吉林 长春 1 3 0 0 0 0 摘要 众所周知 ， 我 国地域辽阔， 矿产资源非常丰富。 在市场经济飞速发展 的大背景下 ， 各领域对矿产资源的需求越来越 大， 因此 ， 地下矿山采矿行业逐渐进入到黄金发展阶段 ， 有越来越 多先进性 的采矿方法和技术被应用到 实际采矿工作当中， 其在 降低 生产成本 、 提 高经济效益等方面发挥着不可替代的重要作用。本文将就地下矿 山采矿方法及技术进行深入的分析与探究。 关键词 地下矿山； 采矿方法； 采矿技 术 中图分类号 T D 8 0 3 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 6 4 3 9 0 2 0 1 8 1 5 一 O O 4 4 0 2 现阶段， 我国诸多矿产企业都面临着一个统一的问题 ， 那就 是如何科学选择出最合适 、 最高效的采矿方式 ， 如何根据不 同的 地质和岩层情况确定使用正确的采矿技术 。采矿方法和采矿技 术的应用直接影响着地下矿山采矿的效率 。以下是笔者结合 自 己多年的相关工作经验， 就此议题提出 自己的几点看法和建议 。 1现阶段几种常见的地下矿山采矿方法 1 ． 1 空场采矿法。 关于空场采矿法 ， 在我国已经拥有很长的应 用历史 ， 其是我国应用最早 ， 也是技术发展最为成熟的一种采矿 方式。 空场采矿法的优势主要集中体现在低成本 、 高生产效率 、 用 时短、 布置容易等诸多方面。 在近些年中， 空场采矿法正在朝着更 加简单 、 更加稳定的趋势发展 ， 其支护手段变得更加全面， 而且其 也和各种充填法配合使用 ， 生产效率与之前相 比， 已经得到了显 著提高。现阶段 ， 关于空场采矿法， 其主要包括房柱采矿法 、 分段 空场法 、 阶段空场法 、 全面采矿法等几种常见方式。 第一， 房柱采矿法。 何为房柱采矿法 ， 其主要指的是采用片石 砌筑人工矿拄或 自 然矿拄与矿房交替布置，采用阶梯式落矿， 由 下向上推进回采。房柱采矿法在最近几年中发展速度越来越快。 第二 ， 分段空场法。 何为分段空场法 ， 其主要指的是分级凿岩 及分段巷道进行端部出矿。在第一分段进行的是爆破落矿， 将其 做成矿石垫层 ， 而其他分段则主要进行的爆破落矿和出矿 ， 从 回 采进路端部切割立槽打垂直扇形中深孔 ， 逐步崩落矿石， 利用装 载机在矿石垫层覆盖 的空场条件下出矿。每个步距崩下的矿石 到达操作位置眉线 ， 眉线以外的矿石在下一阶段回收。 第三， 阶段空场法。 阶段空场法 ， 其是在分段空场法的基础上 发展而来的。其和分段空场法最显著的区别就在于 ， 阶段空场法 采用 的是大直径深孔采矿技术，其以以高风压潜孔钻机凿岩 ， 高 威力乳化炸药崩矿， 以高阶段深孔落矿技术进行阶梯段爆破。在 运输等方面与分段空场法基本相同。 第四， 全面采矿法。何为全面采矿法， 其从理论层面来解释， 其主要指的是根据采场地压 ，利用矿石矿柱对顶板围岩的暴露 面积进行有效控制 。全面采矿法的应用范围主要集中在矿体厚 度在 5 ～ 7 米的水平或缓倾斜矿体，其通常会要求矿体倾角控制 在 3 0 度以下。 1 ．2 崩落采矿法。目前 ， 在我国地下矿山诸多采矿方法当中， 崩落采矿法是使用频率最高的一种方法。崩落采矿法的原理是 通过自然 、 强制崩落顶板围岩填充开采过程 中的空区， 对地压进 行控制。 崩落采矿法与其他采矿方法相比较， 其在效率 、 成本以及 工艺等方面都有着非常大的优势。崩落采矿法在我国开始正式 应用是在上个世纪的六十年代，在将近六十年的应用过程中， 其 生产效率一直处于不断提高的趋势当中， 有效降低了采矿成本 。 目前， 在崩落采矿法中， 其主要有三种常用的方法， 分别是有底柱 分段崩落法、 无底柱分段采矿法以及 自然崩落法。 第一， 有底柱分段崩落法。 这种崩落方式， 是将矿体按照由上 而下的顺序分成若干段 ， 矿石 自下而上的逐层回采或按一定顺序 用强制崩矿或利用地压与矿石自 重落矿， 单步骤连续回采。需要 注意的是 ， 诸如搬运 、 放矿以及二次破碎等步骤都必须要在底柱 开槽的专门巷道中完成， 而底柱则是跟随着下一分段一起采出。 第二 ， 无底柱分段采矿法。 关于无底柱分段采矿法 ， 其也是将 整体矿块划分分段 ，在分段进路 当中进行落矿或者出矿等作业 ， 不再需要专门设置出矿底部结构。一股 隋况下 ， 分段内可以划分 成为上下两段 ， 其 中上段主要是设置凿岩通风进路 ， 而下段主要 是用来设置凿岩出矿进路。在上段和下段之间则需要设置成棱 形布置 ， 按照分段分别进行落矿和出矿， 通过进路端部崩落的空 隙起到通风作用。 第三， 自然崩落法。 何为自然崩落法 ， 其具体指的是把矿体分 为高差较大的阶段并形成一定的倾角 ，在在下盘岩石 中放矿漏 斗， 沿矿体走向中深孔拉底 ， 利用矿体本身结构固有的分布特征 和低强度特性在矿块底部设置崩落区。 1 ． 3 充填采矿法。 充填采矿法 ， 其得以建立和发展的基础是由 废石充填采空区的干式充填法。关于充填采矿法 ， 其主要包括上 向进路充填采矿法 、 上向水平分层充填采矿法、 下向分层进路充 填采矿法 、 阶段空场嗣后充填法等等。 第一 ， 上向进路充填采矿法 这种采矿方法的特点就在于 ， 其 并不 区分矿房和矿柱 ， 而是按照 自下而上分层回采， 每一层都是 在进分层联络道后回采。进路一般为垂直走向或分层全高沿走 向。 第二 ， 上向水平分层充填采矿法。 上向水平分层充填采矿法， 其具体方式是把矿房垂直或者倾斜地划分成为不同层级 ， 然后由 上而下进行回采。每一层采完之后必须要迅速进行充填并构筑 矿溜井和行人天井。 第三， 下向分层进路充填采矿法 。关于下向 层进路充填采 矿法 ， 其是按照由上而下的吮吸逐层进行回采和充填。当 l 0 1 5 度倾角时， 需要在矿块中间布置矿石溜井和行人天井。下向分层 进路充填采矿法主要被应用在围岩稳定性比较差的矿体当中。 第四， 阶段空场嗣后充填法。阶段空场嗣后充填法指的是空 场采矿法和充填采矿法相结合的采矿方法，先按照空场采矿法 进行开采， 阶段结束后再进行充填。 2地下矿山采矿方法和技术实例分析 2 ． 1 具体实例一。 以黄石市某一地下矿山开采为例进行分析。 在黄石市这一次地下矿山开采当中，矿石的平均厚度大约在 1 1 米左右 ， 其 中水平厚度是在六到三十米之间 ， 倾角在 2 0 6 5 度范 围之内。矿山的主要成分包括磁铁矿和黄铜矿等等。 转下页 2 0 1 8 ． 1 5 科学技术创新一 4 5 一 某潜在不稳定斜坡稳定性分析与治理研究 张建石 华北有 色工程勘察院有限公司， 河北 石家庄 0 5 0 0 2 1 摘要 以某潜在不稳定斜坡为例 ， 在地质勘查资料的基础上， 通过对其地质概况、 特征 以及成 因机理的分析， 采用定性与定 量相结合的方法对其稳定性进行计算和稳定性分析 、 评价， 得 出该潜在不稳定斜坡处 于基本稳定～ 欠稳定状态， 经过技术、 经济比 选 ， 采用挡土墙加地表排 水系加土钉 支护 系统进行治理 。 关键词 潜在不稳定斜坡 ； 稳定性分析 ； 治理措施 中图分类号 P 6 4 2 ． 2 文献标识码 A 1概述 某潜在不稳定斜坡所在村地处太行山南段东麓， 山高谷深， 沟 壑纵横 。由于独特的地形地貌特征 ， 有北沟和后沟交汇于该村东 侧 ， 经过漫长的地质作用 ， 在一次次的洪水作用下 ， 在两沟交汇处 冲洪积物大量堆积， 形成一不稳定斜坡体， 该斜坡体前缘高约 3 0 m ， 位于村庄的正上方， 前缘临村 ， 临村面近直立状。在历史上该斜坡 体曾多次发生崩落和滑塌， 给村民造成较大的损失和引来恐慌。因 此， 有必要采取工程措施对潜在不稳定斜坡进行治理 ， 提高其安全 储备 ， 保护居民的生命财产安全。 2地质条件 2 ． 1 地形地貌。该潜在不稳定斜坡所在村位于一条三面环山的 山谷 内， 海拔标高为 8 7 0 m ．- ． 1 5 0 9 m ， 相对高差约为 6 3 9 m ， 地形起 伏较大 ， 山高谷深， 切割强烈 ， 悬崖峭壁多处 ， 冲沟发育。 2 ． 2 地层岩性。该村三面环山， 山上大部分为基岩裸露 ， 局部缓 坡和低洼处分布有不连续的第四系残坡积土或腐殖层，出露的基 文章编号 2 0 9 6 - 4 3 9 0 2 0 1 8 1 5 0 0 4 5 0 2 岩为常州沟组石英砂岩， 在山坡坡脚、 山谷冲沟内有第四系冲洪积 物， 呈棕黄色、 褐黄色， 含较多砂砾卵石 ， 夹杂有较多大粒径的滚石 、 孤石、 块石等， 厚度不一， 局部厚度近 3 0 m 。 2． 3 地质构造。该潜在不稳定斜坡位于新华夏系太行山隆起带 和华北第二沉降带的接壤部位， 地处邢台岐 阳深断裂 F 。 西侧。 属 山西断隆二级构造单元 、 太行山拱断束三级构造单元 、 武安凹断束 四级构造单元 ， 区内断裂发育密集 ， 主断裂走向呈北北东向， 断层 多为高角度正断层。 工作区附近主要存在的北北东向断裂有邢台～ 安阳断裂 F 1 、 鼓山一 紫山断裂 F 2 以及涉县断裂带 F 3 。受构造影 响， 工作区内地层总体上呈近水平的单斜层状产 出， 局部有轻微变 化。 2 ．4 水文地质条件。 根据地下水的赋存条件， 工作区内地下水可 分为孔隙水和基岩裂隙水。孔隙水主要分布于山谷和冲沟内的现 代冲洪积砂 、 砾 、 卵石层中， 水量丰富； 基岩裂隙水埋藏较深， 富水 陛 极不均匀 ， 只能在构造有利部位才含水。地下水的主要 转下页 黄石市地下矿山中的矿体基本上都是缓坡 中厚矿体 ， 分段起始 位置应该在上段没有崩落 的地区 ， 其也没有上部覆岩。因分段 上盘开始 区段具有崩落围岩和放顶释放地压的功能 ， 为确保采 场稳定性将边孔角进行 了一定的缩小 ， 崩矿炮排设置为矩形排 面 ， 进行了分段开采 ， 组合方框等方法 。 2 ． 2 具体实例二。 实例二是来 自山东省昌邑郑家坡一处铁矿 矿山 ，其开采技术条件是总体倾角 1 0 3 6 度之间。因为此地的 特殊要求 ， 其地 表 良田和含水层都不允许被崩落 ， 矿体夹层厚 度是在 2 一 l 5米之间 ， 而矿体的实 际厚度是在 2 2 0 米之间。此 处矿山围岩中等稳 固， 岩体条件相对 复杂一些 ， 设计方案为上 向水平分层尾砂胶结充填法和阶段空场嗣后充填法 。其 中， 上 向水平分层尾砂胶结充填法 ， 采场先采切 ， 两端做天井和采场 联络道 。 矿山设置充填孔 ， 中段设充填管道 。 采区内在高度上错 开回采 ， 采场 自下而上进行 回采 ， 回采后进行充填。充填料 由管 道至各采场作业点充填。充填挡墙的厚度 、 砼浇筑等可根据实 际情况适当减少， 预留泄水孔 ， 溢流泄水。 结束语 综上所述 ， 现阶段 ， 在我国矿产开采领域 ， 地下矿 山的开采 是至关重要的组成部分 ， 地下矿 山开采效率的高低直接影响着 我国矿产开采 的整体质量 。在 当前地下矿山开采过程 中， 其所 使用 的技术以及开采方法都是非常重要的影 响因素 ， 所以在制 定开采方案时 ， 必须要对具体 的开采方法以及技术给予高度的 重视 ， 要对各种开采方法的优劣程度进行科学合理 的分析与评 估。在社会经济飞速发展和科学技术不断创新进步的大背景 下 ， 环保低碳理念在实际开采过程中也得到了进一步的发展与 完善 ， 其 中， 充填法的应用范围越来越广 ， 实际应用价值也是越 来越高。除此之外，人工智能技术的发展也为矿山采矿方法早 日全面实现 自动化和机械化奠定了非常坚实的技术基础。相信 伴随着我国科学技术不断创新与机械设备不断完善 ， 在我国地 下矿山采矿领域必然会迎来一轮全新的技术革新 ， 传统开采技 术的漏洞和弊端也会得到有效解决和弥补 ， 科技含量越来越高 的全新技术也会逐渐 出现在地下矿山采矿领域 ， 继续为提高地 下矿山采矿质量发挥 出更大的作用和价值。 参考文献 『 1 1 宋书杨 ， 杨启鑫． 金属矿山地下开采方法选择及其影响因素探 讨『 J 1 ． 商品与质量， 2 0 1 7 1 8 ． 『 2 1 钟立 家， 汪建江 ， 王南南． 地下黄金矿 山复杂难采二 步资源大 规模采矿技术的相关分析『 J ] 世界有 色金属 ， 2 0 1 7 1 7 7 5 ． 【 3 】 李东闯． 浅谈金属矿山地下开采方法选择及其影响 因素[ J ] ． 建 筑工程技 术与设计， 2 0 1 7 2 7 ． 『 4 1 刘俊锋 ． 跑马坪铅锌矿地 下开采充填采矿法应用的技术经济 安全环保效益分析『 J 1 ． 华东科技 学术版， 2 0 1 7 6 3 4 7 ． [ 5 】 程 紫华， 左文晶， 王斌海． 矿 山露天转地下开采覆盖层形成的 关键 问题探讨『 J 1 ． 化工矿物与加工， 2 0 1 7 6 6 3 6 6 ． 【 6 1 冯盼学， 解联 库， 万串串． 高海拔地下金属矿 大规模安全采矿 技术及应 用『 J 1 ． 有 色 金属 矿 山部分 ， 2 0 1 7 ， 6 9 4 5 9 ．