金属矿山矿柱回采技术及安全措施

蒋建忠

（福建省建阳市金石矿业有限公司）

金属矿山矿柱回采技术及安全措施

蒋建忠

（福建省建阳市金石矿业有限公司）

金属矿柱回采作为地下空场采矿法的一个重要的举措，对提高矿山的经济效益有着显著的作用，同时也会对矿山的生产安全和当地的生态环境产生一定的影响。在实际情况中，金属矿山矿柱回采存在着许多技术安全上的一系列的问题，本文针对金属矿山矿柱回采的方式和方法做了一番详细的论述，并提出了一些保障回采中安全的具体举措。

矿柱回采；安全措施；矿柱类型

合理地开发矿产资源，避免对坏境造成恶劣的影响，同时最大程度上利用资源是我们在金属矿山矿柱回采中应着重注意的问题。在过去开采中注重富地采矿和采用空场法，残留下了些许矿柱和贫矿。因而，为了将国家资源得到充分有效的利用，合理地进行回采矿柱是必要的。

1　矿柱的种类

1.1从采矿的方法上可以分为空场法、崩落法和填充法

全面分析空场法、崩落法和填充法，空场法所留下的矿柱是较多的，矿房中的圆形或是方形矿柱、矿房的间柱和顶房柱在多数情况下是全面法和房柱法留下的矿柱类型。其矿柱的直径分为两种，视形状不一而不同，圆形一般为3～5m，而方形则为3～ 6m，顶底柱和间柱的尺寸相同，为5～10m。

在采矿中较多的会使用分段或是空场法，通常大约占了采场矿量的45%，尤其是我国的铜官山铜矿、图林斯克铜矿所占的比重较大。

1.2根据矿柱所赋存的条件进行分类

部分矿山在采矿过后，往往忽视对采空区的处理，使得矿柱长期显露在空气当中，就拿狮子山铜矿来说，此矿山有部分矿段因为某些原因，而造成了一个长大约300m、高为230m、总体来看其容积有230多万立方米的超大采空区，从而留下了一条长约50m，宽25～28m，高在150多米的矿柱。R42与R43采场两者之间的矿柱为柳州华锡集团铜坑矿，这个矿柱南北面分别为R43和R42采场的空区，并且两个采场空区暴露面积是相同的，为1500m2[1]。矿柱的长为100m，宽大致为10～12m，可供采取的矿量为12.5万t左右，且矿柱的高度在38～40m之间。

2　选择的回采方法

根据各个矿山的矿体环境条件、矿岩的稳定性、地形地貌等不同，金属矿山矿柱的回采选择的方法也是有所区别的。总的来说，回采的方法有削柱法、替换法、房柱法、抽柱法、分段法和阶段分场法。

2.1回采中使用的浅孔落矿和深孔爆破

在顶、底板上都比较稳定的矿山，一般对其间柱、顶和底采用浅孔落矿进行回采，是选择在矿房放矿前进行回采还是在放矿后回采是需要视具体情况而定的。放矿前进行回采，那要注意将矿与矿房的矿石放置在一起；放矿以后，则可以将崩落的矿柱放到采空区里，然后用电靶出矿。在回采时，有较为宽敞的采空区，顶底容易破损从而对矿柱造成破坏，那便可以选用深孔爆破来回采矿柱。

2.2上向水平填充法

对于矿石品位较高以及地表不能允许陷落的矿山，则可以选用上向水平填充法。回采时的方法步骤与平常的填充法大致是相同的，矿房一次胶结充填，为了方便在后期的底柱进行回采，需要在回采间柱的最先的2、3分层用胶结充填，这一点在运用上向水平充填法时，是需要着重注意的。

2.3崩落法

崩落法主要用于矿石的品位较低、且地表允许陷落的矿体，在钨锡铅锌矿床中运用的比较多，其间柱为垂直扇形孔[2]。矿柱的爆破的时候，顶板会崩落，矿石则利用原矿房底部的结构在被覆盖的岩石下得以放出。

3　回采中的具体安全措施

3.1检测地压

在矿柱回采中，会在某种程度上引发次生应力场，应力得以重新分配，上部覆盖的岩石的应力会逐渐向四周的岩体转移，使得应力在此过程中慢慢叠加，当所叠加的应力在某个时候超过了矿岩所能承受的最大限度时，那会让岩石失去应有的稳定，导致岩石坍塌，从而增加事故发生的频率。如此，在第一时间内掌握次生应力的具体变化的状况，为分析岩石的结构提供有力的数据，方便采取处理的措施，同时保障采矿中的安全，对地压进行监测是十分重要的。位移监测、应力监测和声发射检测是地压监测最重要的三个方面。

3.1.1位移监测

岩石在一些外力的作用容易将其弹性和塑性改变，物质质点互相间的作用力是弹性性能的主要表现，在应力发生改变的同时物体也产生了变化，为了与此变化相适应，物体岩石之间也就会重新建立一种平衡，而在负荷消失后，质点突然产生位移，会强制回到先前没有应力时的位置上去。

质点在空间格子中受到剪应力而发生位移导致了塑性的形成，晶体的格子在受到剪应力的作用后会发生形状上的改变，当剪应力超过一定的数值之后，会发生两种结果：①质点位置改变；②发生相似的晶体形变。虽说质点发生了位移，但质点所拥有的作用力是不变的，从而晶格没有损害，塑性变形便得以保存下来。

岩体骨格的岩块变形和结构变形是岩体变形的两种形式，一般情况下岩块变形是主要以弹性变形为主的，在总变形量中所占的比例是比较小的，相对来说结构面的变形所占比例较大，是粘塑性变形的重要部分。

收敛计和位移计是现在用于位移监测的最主要的工具，在监测地压中发挥着重大的作用[3]。

3.1.2应力监测

应力监测主要是对地下工程内部、支衬结构间接触应力和内部结构应力进行检测。一般情况下主要使用应力计和压力计。这两种应力监测工具的种类是多样的，有压电式、电容式等，机械式压力计在实际的工作中使用次数较多，为人们所常用。在地下工作，使用压力盒时常常会遇到掩埋和铺设的困难，从而在一定程度上影响了压力盒的准确度和精准，不利于回采地正常进行。也正是由于此类现象的出现，目前对压力计进行了进一步的开发和研究，提高了压力计的精准度和灵活性。

3.1.3声发射检测

在外力的作用下，固体材料的内部的缺陷会在发生应力时集中起来，从而使破裂形成，在此时叠加的应变力也会在一瞬间释放。随着应变能力的释放，这个过程中会产生中新的应力波，这便是声发射。很多岩体的质地都是不均匀的，会有不同程度上的缺点，因此在当它们受到损害是会发生声发射。应力级和岩石的声发射有着正相关性，当岩体结构承受的负荷大，声发射率高；结构遭到破坏时，声发率会降低[4]。因此，在平常的工作中，应时刻对岩石的声发射进行必要的检测，防止岩石结构被破坏而导致回采时出现危险事件。

3.2加强巩固措施

在回采时根据实际情况适当地加强巩固措施，增加安全性。若是矿房用废石充填时，可以选择用灌浆对矿房进行加固，在前期所需的废石进行胶结处理，使得人工矿柱得以形成。如此便能减少矿石的损害，还能提高回采时的安全性，保障人员安全。

3.3空区探测系统

为了给回采矿柱打下良好的基础，用于井下巷道及空区精密探测的空区探测系统发挥了极大的作用，通过它精密的探测，可以在短时间内取得空区的实际边界，为空区的回采创造了一定的条件[5]。空区探测系统是精确的炮孔处理和设计下，并且结合矿山的数据，将矿山资源得到最大程度上的回收，从而达到高效率回采矿山矿柱目的，实现在矿区高智能采矿的目标，加快空区场回采的步伐，为矿山企业创造了一个较为安全、有力的回采环境。

4　结束语

金属矿山矿柱在回采时所面对的问题是比较多的，所需的技术也是较大的，本文主要是从回采中的技术和安全问题入手，并且结合实际情况，整理了一些具体的方法，对地下开采的矿山中空区的处理问题上具有明显的指导意义，也有利于提高矿山企业的经济效益，并且合理有效地利用和开发资源，对于缓解我国矿产资源紧缺的情况也是很有必要的。

[1]刘让，程涌.金属矿山矿柱回采技术及安全措施[J].科技信息，2011，11（09）：719.

[2]李占金.金属矿山地下采空区处理方案的优化研究[J].2014，12（07）：112.

[3]朱永刚.地下矿山大型机械化开采安全管理技术研究[J].中南大学，2011，12（08）：124.

[4]赵智.高应力矿山安全高效采矿技术应用研究[J].武汉科技大学，2012，11（08）：134.

[5]周晓超.采空区顶板-矿柱系统协同作用研究[J].昆明理工大学，2013，12（07）：124.

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1673-0038（2015）38-0274-02

2015-9-2