房柱法开采缓倾斜中厚矿体的应用与改进

2014-12-02史言良

科技传播 2014年21期

史言良

芜湖太平矿业有限责任公司，安徽芜湖 241000

0 引言

倾角5°～30°、厚度为5m～10m 的缓倾斜矿体具有一定的特殊性，以及我国各类矿体总储量的不同，其在各类矿产中所占的百分比也不相同。在铁矿石总储量中约占其总量的18%，在磷矿总储量中约占86%左右，在黄金矿总储量中约占30%，同时在其他的粘土、锰以及汞等矿类中也占有不同的比例。在对矿山开采的过程中，我国通常采用的是房柱开采法。换言之，针对缓倾斜中厚矿体同样使用的是房柱法开采。为提高采矿的效率，提升矿山企业的经济效益，就需要对房柱法开采的应用进行分析，并对具体的应用方法进行改进。

1 应用房柱法开采的具体状况

房柱法开采是一种使用矿柱支撑顶板和帮壁，回采矿房或者是多个采矿区的采矿方法。现如今，大部分的矿山开采都采用这种方法。因为该种方法具有采准工作量少、较强的适应性以及生产工艺高等特点。我国针对缓倾斜中厚矿体采用房柱法的有：浅孔预控中深孔房柱法、浅孔普通房柱法、浅孔喷锚或人工矿柱房柱法、中深孔超前切顶房柱法等。常见的采矿结构如图1、2、3、4 所示。这四种采矿结构图是我国现如今最为常见的采矿结构，其在采矿中的应用非常广泛，为矿山企业带来较好的经济效益。

图1 锡矿山锑矿人工壁柱房柱法

图2 磷矿山深孔房柱法

图3 铁矿锚杆预控中深孔房柱法

图4 铜矿山深孔超前切顶房柱法

在矿山开采的过程中，不同房柱开采方案的应用主要依赖于矿床的生产条件、矿岩物理力学性质、技术水平以及矿床的地质条件。在矿山开采中，矿区场地的划分、顶板的管理、构成要素、落矿工艺以及构成要素都各自具有各自的特点。从我国矿山开采的历程来看，我国矿山开产发展的趋势呈现出一定的特色。由不护顶的普通房柱法向护顶房柱法发展，由浅孔房柱法向中深孔房柱法发展。矿山开采的这种发展趋势，主要是因为在相关矿山开采工艺不变的情况下，中深孔房柱法把回采的凿岩爆破改为中深孔。这在一定程度上提高了矿山生产的效率。矿山开采的回采主要是在矿山的空场地进行出矿作业[1]。因此，在作业的过程中必须有技术人员参与其中。因而为了保证工作人员和技术人员的安全，一般将房柱法应用在矿岩中等稳固以上的矿床。这样不仅可以预防由于地质条件复杂矿区安全事故的发生，而且还能够扩大房柱法的适应条件。虽然我国在矿山开采的过程中，相关的装备水平获得了极大的提高，房柱法开采的工艺也在一定程度上获得了改善。但是，由于大型凿岩台车、大功率铲运机械不能有效推广，大多矿山采用电耙出矿，这在一定程度上导致了我国矿山生产效率较低的现象。当前，在矿山开采中，并没有采取相应的措施来保障采矿生产顶板管理，即使有相关的工艺，但仍未达到满意的效果。在矿山开采的过程中，我国应当在发展中呈现矿山开采的趋势，改进开采的方法。

2 房柱法开采的改进

针对我国房柱法开采工艺存在的较多不足之处，为提高矿山生产的效率，改善矿山开采的现状，就应当对房柱法开采进行改进。

2.1 回采工艺的改善，提高采场的生产能力

从我国目前采矿区的生产现状来看，各地采场的生产能力普遍较低。为提高我国矿山采场的生产能力，可以为采场创造高效率的装运设备，减少工程量和贫乏化[2]。在采场，房柱法的构成要素是一项至关重要的工作。虽然房柱法的构成要素取决于矿山工程的地质和矿岩的物理学性质。但是在提高采场生产能力的过程中可以从岩石的力学理论以及矿山的实际条件，尽可能扩大矿山的矿量。在研究房柱法结构的过程中，利用岩石力学，缩小矿柱的尺寸。在此环节中通过塑性矿柱顶板下沉时的状态来控制应力，以此来缩小矿柱间的宽度，减小顶板的应变力。采用这种方法不仅可以防止顶板突然冒落的现象出现，还能够对顶板进行管理。改进的回采方法能有效的提高回收率及降低损失率及贫化率。

2.2 铲运设备和工艺的改善，提高采场出矿效率

缓倾斜矿体开采时，在出矿的过程中，仍然以电耙耙矿[3]。采场在生产中沿用电耙的主要原因在于维修费用和投资均较低。但是，在采场生产中仍然沿用这种方法，其设备运行的效率和采场生产的效率普遍较低。其实在矿山生产的过程中，充分发挥相关设备的利用率，在采场路况较好的情况下，其运作的工作效率还是较高的。由此可以降低相应设备的折旧费。众所周知，采场出矿的效率与运搬矿石的距离具有重要的联系。在运搬矿石距离超过了50m 后，电耙的运行效率就会降低。因此，为了缩短搬运的距离，将相应的设备的作用充分发挥出来，矿山生产可以利用暴力运搬来缩短矿石运搬的距离。这种方法不仅在技术上具有可行性，而且经济也是合理的。

2.3 采场顶板管理的改善，保障回采安全

选择房柱法开采缓倾斜中厚矿体，应当保障工作人员的和设备的安全。采场中顶板的管理是一个关键性的环节。因为在回采的过程中，会存在多种原因影响顶板的稳固效果以及预应力，从而出现夸帮冒顶现象。我国矿山生产中为解决这种现象，主要采用的是长锚索和锚杆架固顶板[4]，以及钢支护方式，采用这种方法可以保障回采过程的安全。在回采中，严格的顶板管理具有重要的作用。