阶段矿房法在某倾斜厚矿体中的应用

胡友连

(铜陵有色设计研究院， 安徽 铜陵市 244000)

1 工程概述

皖南某方解石矿，位于低山丘陵地区，组建于1997 年5 月，1997年10 月建成投产，开始小规模开采。目前矿山开采及开拓已形成PD1～PD8 共8个平硐，自上而下有+460，+447，+410，+375，+330，+273，+245，+220，+190 m 共9个采矿中段和开拓水平，形成了年产30万t的规模。

矿体呈层状，走向北北东，倾向南东，倾角65°～88°。矿体在平面上呈长条状延伸，该矿段由两条剖面(12， 16线)控制，矿体控制长度218 m(南北邻近矿界各留10 m隔离矿柱后，该矿实际可采长度198 m)，宽98～120 m，真厚度90～112 m，两边向相邻矿段延伸。矿体出露最高标高+552.3 m，最低开采标高-20 m。由于矿体均出露于地表，最高出露标高为+552 m，留设40～50 m 厚的护顶矿柱。+190～+290 m 间4个中段(+273，+245，+220，+190 m)前期已开采，由于没按规范留设矿柱，造成采空区面积过大 ，剩余的矿量全部作为永久矿柱留设。

目前矿区保有(122b+332+333) 类资源储量方解石矿2688.31 万t。其中(122b)类资源储量方解石矿429.51 万t,平均品位: CaO 55.06%，MgO 0.45%, SiO 20.34%，Fe2O30.036%，矿石白度93.47°。(332)类资源量方解石矿323.47万t,平均品位: CaO 55.04%，MgO 0.46%, SiO20.36%，Fe2O30.037%，矿石白度93.41°。(333)类资源量方解石矿1935.33 万t,平均品位: CaO 55.30%，MgO 0.40%, SiO20.17%，Fe2O30.034%，矿石白度93.70°。

该矿床为急倾斜厚矿体，岩石坚硬完整，质量良好，矿体及围岩稳定性好；地表不允许陷落；且矿石价值不高。因此，原设计采用平底无轨出矿的垂直中深孔阶段矿房法。矿房顶板暴露面积控制在1200 m2以下。

2 问题的提出

原采矿方法在生产中体现了诸多优点，如机械化作业水平高，劳动效率高；矿房生产能力大；采出矿石质量高；回采作业安全性好。

但在生产实践中，发现该采矿方法还存在以下不足：

(1) 中深孔落矿在接近矿体顶、底板处要损失一部分矿石；

(2) 爆破规模大，对矿柱损伤的可能性稍大；

(3) 矿房需依次回采，各中段可同时回采的矿房少；

(4) 采切工程量较大。

针对上述问题，对垂直中深孔阶段矿房法和扇形中深孔阶段矿房法进行比较，以选择更好的采矿方法，获得更好的经济效益。

3 采矿方案比较

3.1 垂直中深孔阶段矿房法

采矿方法见图1。矿块布置和构成要素：中段高度28 m，矿块垂直矿体走向布置，宽22 m，高28 m，矿房宽12 m，间柱宽10 m，顶柱高10 m，长为矿体水平宽度(98～120 m)，不留底柱，矿房采高18 m。间柱与顶柱为永久矿柱不予回采。平底式底部结构，装载机装矿，汽车运输。

采准：在运输水平靠顶、底板脉内各布置一条沿脉运输巷道，与出矿穿脉巷形成环形运输系统。装矿穿脉布置在相邻矿房的拉底层内，通过间柱内的出矿横巷与回采矿房底部相通。每个矿房布置四条出矿横巷，间距为矿房可采长度的1/4。在矿房顶部两侧沿矿房长度方向布置两条凿岩巷道。

切割：采准工程完成后，在矿房底部切割拉底到矿房的全宽度12 m(随着回采工作面的推进分段进行)；再从拉底层靠顶板处的矿房开采边界向上掘进切割天井，并将切割天井拓宽到整个矿房的宽度(12 m)，形成矿房垂直中深孔落矿的回采工作面，然后开始矿房回采。

回采：矿房回采时，T-100高压潜孔钻(配ASHP705E压风机，矿房回采)从上部凿岩巷道向矿房钻凿下向平行中深孔，炮孔直径100 mm，孔间距2.0 m，最小抵抗线3 m 。由上盘向下盘逐次爆破落矿。爆破的矿石从出矿横巷口处由WZL-220地下装载机铲出装车；对于那些不能直接在出矿横巷口铲出的矿石，使用遥控的WJ-4Y装载机(配EC211-WJY-SU 车载接受器)铲出。装载机从出矿横巷铲矿，在穿脉巷装车。

图1 垂直中深孔阶段矿房法

3.2 扇形中深孔阶段矿房法

采矿方法见图2。

(1) 采场布置。采场布置形式与垂直中深孔阶段矿房法相同。

(2) 采准、切割。出矿和凿岩采准系统的布置与垂直中深孔阶段矿房法出矿层采准系统的布置相同。将拉底巷与凿岩巷合二为一。

(3) 回采、出矿。回采凿岩选用SimbaH1354电动液压凿岩台车钻凿上向扇形中深孔，炮孔直径76 mm，孔底距2.0～2.5 m，排间距为1.6～2.0 m。凿岩机一次钻完一个采场的全部炮孔，分次装药爆破，爆破采用粒状铵油炸药。凿岩效率90 m/台班。

以采场上盘交界处的切割天井为自由面，采用上向中深孔凿岩爆破形成切割槽。以切割槽为自由面侧向崩矿。

出矿方式同垂直中深孔阶段矿房法。

(4) 通风。新鲜风流由中段石门巷道，经联络道进入工作面，污风经回风穿脉排到回风巷道，经风井排出地表。

图2 扇形中深孔阶段矿房法

3.3 经济指标比较

上述2种采矿方法进行了经济技术指标比较，比较结果见表1。扇形中深孔阶段矿房法的各项指标均优于垂直中深孔阶段矿房法，因此，选择扇形中深孔阶段矿房法作为该矿床的开采方法。

表1 经济指标比较

4 结 论

(1) 2种采矿方案在技术上都是可行的。

(2) 在 该矿开采中，扇形中深孔阶段矿房法相

比垂直中深孔阶段矿房法，具有采切工程量少，采切成本低的优点。

(3) 垂直中深孔阶段矿房法，爆破时炮孔上部要进行堵塞，堵塞质量的好坏影响爆破冲击波对安全顶柱的影响。而扇形中深孔阶段矿房法侧向崩矿，显然对安全顶柱的影响相对小些。

(4) 扇形中深孔阶段矿房法对矿体倾角较陡，矿石价值不高，厚大及中厚矿体来说具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]王运敏.现代采矿手册[M].北京；冶金工业出版社，2012.

[2]《采矿设计手册》编委会.采矿设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社,1989.

[3]解世俊.金属矿床地下开采(2版)[M].北京；冶金工业出版社，2011.

[4]郭建平,杨文煌.分段凿岩阶段矿房法在遂昌金矿难采厚脉金矿段的应用[J].江西有色金属,2003,17(03):18-19,33

[5]唐绍辉,郭 葵,郑荣祥.阶段矿房法采场结构参数优化研究[J].有色金属(矿山部分),2009,61(01):3-4，10.

[6]钟福生.分段凿岩阶段矿房法的改进和应用[J].矿业工程研究,2014,29(03):44-47.