缓倾斜中厚矿体高效采矿方法探析

栾振宁

（招远市河西金矿，山东 招远 265400）

如今随着开采时间的推移，我国的大部分矿体都是缓倾斜中厚矿体，这就使得实现高效开采这种矿体成为一个急需解决的问题。国内对于这类矿体的开采主要有房柱采矿法、底盘漏斗采矿法、分层充填法和电耙留矿法等四种方法。而国际上采用较多的是房柱法、充填法以及暴力运矿采矿法。这些采矿方法都或多或少地存在一些缺陷，需要的人力物力以及开采时间都很多。故而新的采矿方法——基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续采矿法应运而生，其可行性还需要进一步的验证，故而本文以某金矿为背景，结合其现有的三种采矿方法，进行研究和探析。

1 采矿方法探析

1.1 工程现有的采矿方法

一所矿体开采方法的确定通常需要研究院在进行谨慎考察研究后决定，这样才能避免出现开采错误。通过对某金矿的特点分析，在理论原则的指导下，主要确定了上向盘区点柱分层充填采矿法、浅孔房柱充填采矿法和全面采矿方法三种采矿方法。

1.2 数学方法探析

最近数学方法在采矿方法的研究和选择中的应用越来越多，其中层次分析法、多目标灰色局势决策、逼近理想解的排序法以及灰色关联分析法是应用的比较多的数学方法。这几种方法对于高效开采方法的选择和探析有着一定的积极作用，但是就其本身而言，还存在着主观性强，各项指标难以确定等缺点。所以本文为了弥补单种选择方法的不足，决定将合层次分析法与多目标灰色局势决策方法结合起来，来科学、高效进行采矿方法的探析。

1.3 采矿方法探析

（1）确定各项指标。这些指标的确定都是基于灰色局势决策方法的原理，首先是事件a的确定，a=某金矿采矿方法；其次是对策的确定，对策1（b1）是全面采矿方法，对策2（b2）是浅孔房柱充填采矿法，对策3（b3）：上向盘区点柱分层充填采矿法，对策4（b4）：基于组合棋盘式底部结构的缓倾斜矿脉连续S1=（a，b1）采矿法；再就是局势的确定，分别为S1=（a，b1）、S2=（a，b2）、S3=（a，b3）和S4=（a，b4）；最后是决策指标的确定，主要有损失率、贫化率、采切比、采矿成本和矿块综合生产能力。

（2）指标权重。这就主要是根据层次分析法来确定了，确定的初始判断矩阵如下：

经过计算得出4是A的最大特征值，而且矩阵是科学可行的。另外得出：w=[0.1075,0.1075,0.0576,0.4606,0.2165],也就是说以上的决策指标分别为10.75%、10.75%、5.76%、46.06%,21.65%。

（3）局势效果。如下：

表1

也就是说最满意的局势是S4，即某金矿采矿方法中最高效率的采矿方法是构建中组合棋盘式底部结构基础之上的缓倾斜矿脉连续采矿法。也就是说这种新的采矿方法确实是比其他三种采矿方法更为优秀和突出。

2 新方案介绍

2.1 方法概况

这种方案分为五个步骤：①将矿体沿倾向分为中段，在中段顶部和底部分别留有倾斜的顶柱。沿矿体方向将交替布置的房柱划分，采用先矿房后采柱的开采顺序；②在矿体下建立一个棋盘式结构，包括多个横向间隔的受矿巷道和垂直设置的运输巷道，在向上的巷道中设置扇形孔，用浅或中深孔凿岩机钻爆孔，其中，在每个矿房和柱子的底部开凿天井，并自行开凿顶板。从地表开始，将巷道顶部压成V形沟；③沿每个V形沟底部水平布置多间隔的短溜槽，短溜槽上部与V形沟相连，短溜槽下部与棋盘式出矿结构的接收巷相连；④回采矿室的过程中，崩落矿石的重力集中在V形沟中，通过短斜槽移动运输至矿巷；采用无轨高效提矿、进矿，再使用铲运机方便出矿程序中的矿石运输，受矿巷中的矿石经阶段运输巷搬出开采区域，矿房回采后，采空区充填胶结体并与顶板连接；⑤通过借助矿房采空区胶结体的保护，可以方便进行矿柱的回采，以及对崩落矿石的高效解决，即在重力作用的引导下，集中于V形沟中，并通过短斜槽将其运至受矿巷道。采用无轨高效的矿石开采方式，受矿巷道中的矿石采用牵引巷道中的铲运机进行运输。接着将受矿巷道中的矿石通过分级运输巷道运出采场，完成矿柱的开采过程。矿柱回采完成后，用胶结体充填采空区，并将顶板接缝连接起来。

2.2 新方案的主要优势

这种新开采方法的优势很明显：首先是具有极大的矿石开采生产能力，可以大大地节省出产矿石的时间。这主要是因为这话采矿方法的一个盘区就有5个到8个房柱开采场，而且各个房柱之间有着充分的间隔，使得多个场地可以同时开采而且没有相互打扰，再加上开采场本身比较大，可以同时进行多方面的工作。而且这种方法采用的无轨自行设备运行高效，出矿快速，使得运输时间大大缩短；其次是采矿时的安全能够得到有效保障，矿房设置的地点在矿体的底部，这可以有效减少矿石滚落造成的安全事故，而且工人在采矿过程中不会进入空区，这就使得安全事故的发生率进一步减少；其次是资源的损失得到有效控制，这种方法可以使得矿区的资源得到充分的开采，而且开采后活进行胶结填充，这就使得矿区本身的地质条件不会受到很大的影响；最后是出矿的过程简单高效，便于操作，而且需要的短溜井控制在最小的范围之内。

3 结论

本文以某金矿为例，通过将数学方法中的两种分析方法的结合，也就是层次分析法和多目标灰色局势决策的结合对四种方案进行优选和探究，结果证明构建在组合棋盘式底部结构基础之上的缓倾斜矿脉连续采矿法是目前为止最为高效的开采方案，值得推广。