浅谈缓倾斜极薄矿体的采矿方法优化

2018-01-30赵之宝

世界有色金属 2018年6期

赵之宝

（大新县土湖锰矿，广西崇左 532300）

缓倾斜极薄类型的矿床占我国的矿脉比例较大，然而这些矿床由于构造的特殊性，开采起来比较难，开采效率也较低，传统的方法已经日益不能跟上矿体开采的要求。为了能加强此类矿脉开采的经济效益，需要对此类矿脉的开采方法进行更为深入的研究与探索，从根本上对缓倾斜极薄矿体的采矿方法进行优化，如此也能降低其开采成本、避免矿物资源的浪费、延长矿脉为社会服务的年限，一举多得。

1 缓倾斜极薄矿床特征条件

作为广西处于优势地位的矿产资源，然而许多矿区也存在缓倾斜极薄矿体，使得矿体的开采与利用面临着新的考验。以广西某矿床为例，进行缓倾斜极薄矿体采矿方法优化的讨论和探究。此矿床整体为层状结构，矿层大致可划分为三层，矿层与矿层之间都含有一层夹层，层位关系较为稳定，因此矿床由上至下的布局为：矿层一、夹层一、矿层二、夹层二、矿层三。矿区东中部区域的夹层二比较薄，已经小于了规范的夹石剔除厚度，难以用夹层二将矿层二与矿层三加以区分，因此矿层二和矿层三统归于二三矿层。

此矿矿体的平均倾角大概为20°，被划分为缓倾斜矿体，其品位的平均值为19%，其中矿石测得的密度平均值是3.14（t/m³）。属于极薄矿体的在靠近地表的矿层一中位于245米至345米的部分。整体来看，底板处的围岩、矿层一、夹层一和矿层二具有良好的稳定性，然而余下的夹层二、矿层三本身及其顶板的稳定性相对较差。

2 当前缓倾斜极薄矿体采矿常用方法

目前多数的矿山开采中，缓倾斜极薄矿体情况一般采用削壁充填法和分采充填法。分采充填法面临的主要问题是操作繁琐、人工工作强度和工作压力较大、时间和物力耗费较多。这种采矿方式的生产效率较为地下，不利于大型和持久作业。削壁充填法在实地利用时主要采用干式填充法，这种方式能较为完美地控制地质压力，适用于缓倾斜极薄矿体一类厚度较小的矿体开采。削壁充填法的原理是在进行矿体回采时，技术人员需要先崩落一部分矿石，利用溜井将开采的矿石溜出，再将围岩崩落，从而为采矿留下足够的空间供日后作业。其中崩落的废石部分可以放置在采空区，处理的同时用来填充采空区、支撑空围岩。

3 缓倾斜极薄矿体采矿方法的优化

（1）用溜槽代替传统的溜井。该矿矿体的倾角为20°左右，属于缓倾斜矿体，矿体倾斜角度较小的条件下如果采用削壁充填法，用溜井溜矿的难度会很大，使得矿石很难以下放。针对这种情况，可以在实际操作中将溜井方式转变为更为优化的溜槽方式——用半圆形的溜槽来代替传统的整节溜井，如此便可在溜矿过程出现堵塞时及时补救。工作人员只需要通过矿井内部的梯子就可以到达有堵塞的具体位置，用铁锹和专业工具对其进行疏通即可。如此方可保护溜井在采矿时少受损坏，同时大大提高出矿作业的效率。从成本上来讲，减少了传统消除堵塞的爆破成本（爆破设备的购置和后期维护等），也降低了布置溜井的成本。

（2）对传统削壁充填采矿法进行优化。在矿块的布置中，传统的削壁充填采矿法主要工作内容是进行矿岩的分别开采，这也是其优势所在，主要技术形式有两种：先对围岩进行开采，后对矿石进行开采；围岩和矿石的开采同时进行、交替作业，在选择这两种技术形式时，要根据实际的矿体条件和施工条件做决定，例如当矿脉的厚度小于0.3米，或矿体本身的倾斜角度比较大时，技术人员一般会先对围岩进行开采，后对矿石进行开采。

当矿脉的厚度大于0.3米，小于0.5米时，如果矿体之间的分界面容易分辨、较为光滑和稳固时，可以采用后者——围岩和矿石的开采同时进行、交替作业；但是当矿脉的厚度比0.5米还要大，且顶板稳定性较差、矿体之间分界面难以分辨时，一般会用先对矿石开采、后对矿岩开采的方式。通常情况下，会对矿体先进行开采后进行填充，以便使得矿体内部有所支撑，避免矿区坍塌危害到工作人员的安全。与此同时，也要结合实际顶板和底板围岩的稳定性来判断围岩分采的位置：当底板较为稳定时，对底板的围岩进行分采；同时，当顶板较为稳定时，对顶板的围岩进行分采。在进行矿体的填充时，也有两种方式供选择：干式填充与湿式填充。其中干式填充是利用废石填补到矿体的空隙之间进行填充，在有效填补的同时高效利用了挖掘过程中掘出的废石；而湿式填充法则是将水泥速凝剂利用水的动力泵送到开采空缺处来填充空隙。在实际操作中，要根据这两种方式的优势与应用条件选择合适的方法，进行更为优良的填充，达到优化的填充效果。

（3）对开采时崩落的围岩厚度进行优化。在实际采矿过程中，确定了适合矿体所采用的崩落的围岩厚度之后，优化开采时崩落的围岩厚度是削壁充填采矿法中的重要步骤，有助于削壁充填采矿的顺利进行，提高采矿作业效率。当开采时崩落的围岩厚度过大时，又会使得爆炸材料消耗加大，削弱对于横纵向空间比例的掌握。进行优化时，一般将崩落的围岩厚度控制在0.7米左右，同时用0.4米的胶结体对矿井进行填充。

（4）对出矿方法进行优化。一般情况下，出矿方式分为三种：运用人工、运用出矿设备（中小型）进行出矿作业、运用大型出矿设备。其中人工出矿方法虽然较为灵活、不受时间空间的限制，但是会消耗大量的人力和时间，效率相对较低；中小型设备进行出矿时，其设备的维修和成本也是存在的问题，因此效率也较低；大型设备进行出矿时，效率较高，但是成本也同样偏高。在实际出矿时要根据矿区的实际条件和这三种方式的优劣进行综合考虑，选用科学合适的出矿方法，力争达到最高出矿效率。