井下无底柱分段崩落法的应用研究

王梅竹

引言

矿石资源是我国重要能源之一，对我国工业生产制造产生的影响较大。虽然我国矿石资源比较丰富，但各地区矿石资源不均匀，不同地区矿石生产效益也存在差异。由于我国矿石资源需求量逐渐增多，且采矿环境逐渐多样化，因此井下无底柱分段崩落法采矿技术应用效果逐渐下降。为了提高地下铁矿资源开发利用效率，多数井下采矿车间都对无底柱分段崩落法进行应用探索。

1 无底柱分段崩落法应用现状

无底柱分段崩落法是一种比较高效的采矿手段，在地下金属矿山采矿工作中比较常用。在无底柱分段崩落法运用方面，需要废石覆盖层与崩落矿石相互接触，从覆盖层废石中放出矿石，矿石损失率偏高。无底柱分段崩落法多应用于巷道内部采矿，具有一定的机械化程度，有利于减少人力资源消耗。在井下无底柱分段崩落法采矿方法应用过程中，可能会存在一定的风险概率，且矿石采购能力与巷道稳定性存在密切关系。当巷道稳定性存在问题时，便有可能矿石生产经济效益，难以为井下采矿工作提供安全保障。部分铁矿采购单位为了促进今下午地主分段崩落法采矿技术发展，开始对矿场结构数据进行调整，从而减少采矿成本支出。甚至有井下采矿车间对巷道断面尺寸进行扩大调整，便于大型无轨采矿设备操作[1]。然而当巷道断面尺寸变大后，巷道稳定性便会相应减少，从而加大采矿人员工作风险系数（某矿区无底柱分段崩落法应用现场如图1所示）。

图1 某矿区无底柱分段崩落法应用现场

自20世纪90年代开始，国内外科研单位便开始进行无无底柱分段崩落法采场通风问题研究探索，从而提出了各种通风措施，包括爆堆通风、地沟通风与局扇通风等。因为很多通风方法都是根据实际采矿场地进行设计，所以各类无底柱分段崩落法采场通风应用条件都是固定的。虽然无底柱分段崩落法拥有较强的采矿能力，且操作方式简单，安全性较高，但在实际运用过程中依然会存在缺陷。比如井下通风安全性可能会因为无底柱分段崩落法独头回采而受到影响，在日益复杂的采矿环境中，井下通风安全问题逐渐成为人们关注的重点问题。

2 应用分析

2.1 井下通风方式选择分析

在井下无底柱分段崩落法通风方式选择方面，爆堆通风方法应用效果较好。相对于地沟通风与局扇通风方法而言，爆堆通风方法能够降低电能损耗量。甘肃某铁矿井下车间通过爆堆通风方法降低铲装排尘时间，有效缩短爆破时间，有利于提高地下铁矿矿石生产工作效率。该铁矿因为周围季节性气候温度值偏大，井下采矿工作可能会因为自然风压而受到影响。在井下通风方式选择方面，不仅需要同矿井通风系统特点进行研究，还要对区域内环境与地理条件进行探索。比如在夏季时，由于地面温度逐渐上升，因此机械通风方式和自然风压相反，易对矿山机械通风造成阻碍。在冬季时，地面温度偏低，机械通风方式和自然风压相同，有利于矿山机械通风。由此可见，在井下无底柱分段崩落法通风方式选择时，需要对自然风压变化与周围气候环境进行综合考虑，结合研究分析结果进行通风方式合理选择，优化通风系统。

2.2 大间距巷道采矿应用分析

由于地下铁矿采矿工作进度要求较高，因此很多井下生产车间为了在规定时间内完成采矿工作量都会对采场结构参数进行调整，尽量扩大巷道断面间距。因为巷道间距扩大之后会影响到采矿环境安全稳定，所以在实际井下无底柱分段崩落法采矿技术应用时不可避免的会遇到上述问题。因此，在井下无底柱分段崩落法采矿技术运用前，首先需要对井下车间周围岩石与矿石完整性进行研究调查，结合抵押变化规律判断应力集中区与崩落区，确定井下无底柱分段崩落法采矿区间段。在巷道无底柱分段崩落法采矿技术应用期间，采矿巷道可能会存在顶板垮冒破坏与片帮破坏问题，从而影响到采矿技术应用效果。因此，有必要对采矿巷道可能存在的破坏形式进行研究分析，并通过相应巷道支撑措施提高井下无底柱分段崩落法采矿稳定性。另外，在巷道开挖过程中可能会出现引力场叠加现象，从而导致巷道断面稳定性不足。针对这种情况，必须对井下无底柱分段崩落法采场结构参数进行调整，增加分段高度与进路间距，从而提高巷道稳定性，尽量减少巷道周围岩石应力水平[2]。巷道稳定性关乎井下无底柱分段崩落法采矿技术应用效果，相关井下车间在进行无底柱分段崩落法技术应用时必须注重巷道稳定性研究探索，保障采场工作环境安全稳定。

2.3 缓倾斜矿体应用分析

在井下无底柱分段崩落法采矿技术运用过程中，常会因为不合理矿石回采方法而引起资源回收问题。比如在缓倾斜矿体采矿过程中，矿石回采指标可能会逐渐恶化，矿石贫化与矿石损失概率能够达到30～50%，损失大量矿山资源，不利于区域经济效益提升。因此，有必要对井下无底柱分段崩落法矿石回采方法进行优化处理，保障矿山经济效益。因为缓倾斜矿体处于半自然松散爆破状态，矿石崩落挤压安息角偏小，安息角相对偏大。在矿石放矿安息角预测时，必须对矿石回采中存在的放顶释放地压功能与崩落围岩功能进行考虑，促进采空区域之间能够相互贯通，避免上部岩石无法及时冒落出来。在上部空场排爆设计时，为了避免出现悬顶事故问题可以选择矩形排面设计方式。若上盘出现歼灭矿体，则需要对原有崩矿方法进行调整，通过房柱法进行缓倾斜矿体回采，有利于降低矿石贫化率。

3 结语

综合上述分析可知，井下无底柱分段崩落法虽然是地下铁矿采矿工程中的重要技术之一，但在实际应用期间依然会存在安全风险问题。经无底柱分段崩落法应用现状分析可知，当前地下采矿工作依然存在井下通风问题、矿石回采问题与巷道稳定性不足问题等。本文主要从井下通风方式选择、大间距巷道采矿和缓倾斜矿体三方面进行井下无底柱分段崩落法应用要点探索，以供相关人士参考。