缓倾斜至倾斜薄矿床采矿方法探讨

蓝仕忠

摘要：分析某铁矿V1、V2、V3号矿体的开采技术条件，得出矿岩稳固性好及矿体满足缓倾斜至倾斜薄矿体的条件。针对矿床开采时存在的出矿难、采矿方法难以确定、采矿管理难度大等问题，提出沿矿体倾斜方向或伪倾斜方向布置回采工作面的全面采矿法进行开采。通过研究采场结构参数、回采工艺、通风线路等，得出全面采矿法适用于该铁矿缓倾斜至倾斜薄矿体的开采。

Abstract： This paper analyzes the mining technical conditions of V1， V2， V3 ore bodies in a iron mine， and obtains the conditions of the good stability of the ore rock and the condition of the ore body to meet the low-angle dip to dip thin ore body. According to the mining of the coal mine is difficult， the mining method is difficult to determine， mining management is difficult and other problems， a comprehensive mining method is proposed in which the mining face is arranged along the inclined direction or pseudo inclined direction of the ore body. Through the study of stope structure parameters， mining technology， ventilation lines， it is concluded that the comprehensive mining method is suitable for the mining of the low-angle dip to dip thin ore bodies.

关键词： 缓倾斜至倾斜；薄矿体；全面采矿法；回采工艺；采场通风

Key words： low-angle dip to dip；thin ore body；breast stoping；stoping technology；stope ventilation

中图分类号：TD863 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）09-0147-03

0 引言

矿体是矿物的聚合体，其是地质作用的结果，由于影响矿体形成的因素众多，最终导致矿体的特征、赋存状态、赋存环境存在差异。为确保安全开采，需根据矿床的开采技术条件选择适宜的采矿方法，以便降低采矿成本，提高矿山经济效益。不同类型、不同开采技术条件的矿体，其适宜的采矿方法也不同。矿岩稳固性较好时采用空场法进行开采，如阿尔登—拓普坎铅锌矿[1]、雷家寨铜多金属矿[2]、谦比西铜矿[3]等；矿岩稳固性差时采用崩落法进行开采，如张家洼铁矿[4]、铜坑矿[5]、羊耳山铁矿[6]等；地表不允许塌陷或有需要保护的建筑物时采用充填法进行开采，如司家营铁矿[7]、李官集铁矿[8]、会宝岭铁矿[9]等；针对深部矿山，开采时还必须对深部岩石的力学特性进行研究，如冬瓜山铜矿开采时需研究深部岩石处于频繁动态扰动状态下的动力学特性[10-12]。

综上所述，矿山开采时，尤其是地下矿山开采时，需要选择适宜的采矿方法。缓倾斜至倾斜薄矿体开采时，常遇到出矿难度大、采矿方法难以确定、采矿管理难度大等问题，故以某铁矿的缓倾斜至倾斜薄矿体为研究对象，研究适宜该特征矿体开采的采矿方法。

1 礦山地质概况

为研究缓倾斜至倾斜薄矿床的采矿方法，选择某铁矿为研究对象，矿区内矿体满足缓倾斜至倾斜薄矿床的条件。矿山地质是采矿方法选择确定的前提条件，故对该铁矿的矿山地质进行简要介绍。矿区在区域构造上处于剑川-大理歹字型构造南段，褶皱、断裂、挤压带构成了极其复杂的构造组合体，其中断裂密集，以高角度压性断裂为主，张性和压扭性断裂次之，构造线总体呈北西向平行展布。矿区出露地层主要有三叠系上统祥云组（T3x）、马鞍山组（T3m）和三叠系中统云南驿组（T3y）。矿区范围内构造简单，为单斜构造，且褶皱不发育。矿化强弱与岩石节理、裂隙发育程度成正相关系，当两组节理、裂隙发育时，铁矿呈似层状和透镜状产出。

2 开采技术条件

2.1 矿体特征

该铁矿床共圈定铁矿体三个，其编号为V1、V2、V3号矿体，均以氧化矿为主，且呈透镜状分布。各矿体的具体特征如下：

①V1号矿体：位于矿区北东部，沿走向长180m，呈“弧”形状。分布于三叠系上统马鞍山组（T3m）的灰岩中，以块状及蜂窝状褐铁矿为主。主要以似层状及透镜状形态产出。矿体呈北东走向，倾向80°～190°，倾角在20°～25°，平均23°，为缓倾斜矿体，且平均厚度为2.09m，为薄矿体。

②V2矿体：位于矿区中部，沿走向长250m，同样分布于三叠系上统马鞍山组（T3m）的灰岩中，以块状及蜂窝状褐铁矿为主。矿体的产出形态主要以似层状和透镜状。矿体呈近南北走向，倾向85°～95°，倾角在35°～40°，平均37°，为倾斜矿体，且平均厚度为2.14m，为薄矿体。

③V3矿体：位于矿区中部，沿走向长50m，也分布于三叠系上统马鞍山组（T3m）的灰岩中，以块状及蜂窝状褐铁矿为主。矿体的产出形态仍为似层状和透镜状。矿体呈近南北走向，倾向85°～95°，倾角在32°～38°，平均35°，为倾斜矿体，且平均厚度为2.20m，为薄矿体。

2.2 矿岩稳固性

矿体围岩及矿体顶底板均为厚层状灰岩，硬度大，物理力学性质高，岩石的稳固性较好，有利于矿床开采，但在节理、裂隙发育区或采空区地段岩石破碎，稳定性差，可能塌方、冒落。该铁矿矿体产于三叠系上统马鞍山组（T3m）灰岩中，矿体上下盘亦主要为灰岩，矿体上下盘围岩化学成分与该层段岩石化学成分无较大差别。由于矿体上下盘围岩具有与矿体本身相同的铁矿化，矿体与围岩实际上呈过渡的渐变关系。总体来说矿体及围岩的稳定性较好，矿床工程地质类型可划为层状结构坚硬-半坚硬岩类为主的中等类型。

3 缓倾斜至倾斜薄矿体开采存在的问题

以某铁矿为基地研究缓倾斜至倾斜薄矿体的采矿方法，需以实际工程地质情况及矿体特征为前提进行探讨。根据该铁矿的实际生产经验，可总结出缓倾斜至倾斜薄矿体开采过程中遇到的主要难题：

①矿体倾角较缓，崩落的矿石无法自行落矿，导致出矿难度大，增加采矿成本。

②由于矿体倾角处于缓倾斜至倾斜范围内，导致采矿方法的选择及回采工艺的确定难度大，如选择多种采矿方法，则会造成矿山生产管理难度大。

③由于该铁矿床存在多条矿体，对采矿方法的要求较高，造成采矿方法的设计难度大，实际开采过程中，需根据各矿体的具体特征调整采矿方法的结构及参数。

4 采矿方法探讨

4.1 采矿方法选择

不同特征的矿体需选择相应的采矿方法进行开采，采矿方法的选择是矿山开采的核心工作，其决定了矿山生产的安全性及经济效益。矿床地质条件及矿体的开采技术条件是采矿方法选择的前提，矿体的倾角、厚度，以及矿岩的稳固性等都是采矿方法选择时必须考虑的因素。同时采矿方法的选择还必须遵守安全、可靠；结构简单、技术可行；工艺成熟、管理方便；损失率及贫化率较低；生产能力大，劳动生产率高；采矿成本低、经济效益好等原则。由于缓倾斜至倾斜薄矿体开采时崩落矿石无法进行自溜放矿，同时作为研究对象的某铁矿的矿岩稳固性较好，结合该铁矿矿床实际的开采技术条件、经济效益及矿山开采安全等，类比国内相似矿山，最终确定采用全面采矿法对缓倾斜至倾斜薄矿体进行回采。针对缓倾斜、倾斜两种倾角的矿体通过调整回采工作面的布置形式确保安全生产，同时采用电耙辅助运矿的方式来解决矿石出矿难的问题。

4.2 缓倾斜薄矿体采矿方法探讨

该铁矿V1号矿体倾角在20°～25°，平均23°，即倾角小于30°，且矿体厚度为2.09m，同时矿岩稳固性都较好，故采用回采工作面沿矿体倾斜方面布置的方式进行开采。沿岩矿体走向布置矿块，采场宽度设置为50m，根据矿体赋存标高，中段高度设置为25m，设置矿块间柱宽2m、顶柱及底柱高2m，采场底部溜矿小井间距设置为12m。具体的采场结构参数详见图1。

4.3 倾斜薄矿体采矿方法探讨

该铁矿V2号矿体倾角为35°～40°，平均37°，平均厚度为2.14m；V3号矿体倾角为32°～38°，平均35°，平均厚度为2.20m，即V2、V2号矿体的倾角都大于30°，若回采工作面沿矿体倾斜方面布置，采场出矿的安全性得不到有效保障。结合矿山实际情况，同时借助类似矿山的生产经验，设置回采工作面沿矿体伪倾斜方向布置，即确保工作面的真实倾角小于30°，图2中倾角C便是设计回采工作面的真实倾角，经计算为25°，小于30°，满足要求。

各采场回采工作面沿矿体伪倾斜方向布置，同时沿岩矿体走向布置矿块，采场宽度同样设置为50m，根据矿体赋存标高，中段高度同样设置为25m，设置矿块间柱宽2m、顶柱及底柱高2m，采场底部溜矿小井间距设置为12m。具体的采场结构参数详见图2。

4.4 采场回采及通风

①采准切割：矿块沿矿体走向布置，同时为减少矿柱矿量和提高回采率，满足生产能力及装车运输量的要求，中段运输巷道采用脉外布置。首先自中段运输平巷开掘人行材料通风井和放矿溜井，然后在矿房底部沿矿体底板（下盘）开凿拉底平巷、接着开凿采场上山（采场上山通地表或联通上中段电耙道）。

②采场回采：矿块回采的顺序为后退式回采，同时根据矿体倾角大小，V1矿体的工作面沿矿体倾斜方向布置，V2、V3矿体的工作面沿矿体伪倾斜方向布置，采场内的回采顺序为从采场一侧向另一侧全厚推进。采场内采用YTP26型凿岩机进行凿岩，凿岩孔径一般为36mm～44mm，孔深1.5m～2m，排距1.5m～2m。钻孔钻凿完成后，采用人工装药的方式进行装药，采用非电毫秒导爆管起爆方式起爆2#岩石凿岩进行爆破。爆破后待炮烟散净，处理采场矿房顶、底板岩层及顶部松、浮石。最后采用2DPJ-22型电耙将崩落的矿石耙运至采场底部的溜矿小井，矿石经溜矿小井放入中段平巷内的0.7m3翻斗式矿车中，运出地表。

③采场通风：V1、V2、V3号矿体开采时的采矿方法都为全面采矿法，区别在于回采工作面布置的形式不同。在主风机形成风流的前提下，每个采场配制一台JK55-2-N04型局扇辅助通风，便可确保采场的通风安全。新鲜风流经平硐口进入中段运输巷，经人行通风井、拉底巷道及采场联络道进入采场，清洗工作面后，污风排至上中段回风平巷再抽出地表或直接排出地表。具体通风线路见图3，图中箭头表示风流流向。

5 结论

以某铁矿为研究对象，研究缓倾斜至倾斜薄矿床的采矿方法，针对矿床开采存在的问题，经研究得出如下结论：

①分析了某铁矿的开采技术条件及矿岩的稳固性，得出矿体满足缓倾斜至倾斜薄矿体的条件，同时得出矿岩稳固性较好，有利于矿床的开采。

②提出采用全面采矿法进行开采，通过布置回采工作面的形式及采用电耙辅助运矿，有效解决了运矿难及回采工艺难管理的难题。

③探讨了适用于缓倾斜及倾斜薄矿体开采的全面采矿法的结构参数，同时分析了采场回采工艺及步骤、通风线路，得出全面采矿法适用于缓倾斜至倾斜薄矿体的开采。

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