陡倾斜薄矿体无顶底柱采矿法探析

马元珍

（青海省能源发展（集团）有限责任公司，青海 西宁 810100）

当前状况下，我国经济发展迅速，矿采行业取得了很大程度的进步，促进了我国工业水平的提升，同时科学技术水平的不断发展，也带动了采矿技术的提升。某地有一处煤矿，为陡倾斜薄矿体，控矿构造复杂程度较高，矿化的连续性较差，之前对于此矿采用有顶底柱浅孔留矿法进行开采，但在实际过程中其弊端日益显现出来，主要体现为成本较高、维护频繁且具有一定程度的安全隐患。经过讨论与分析，最终研究决定采用无顶底柱采矿法代替原来的方法，经过实践证明，这一方法不仅有效提高了开采效率，同时在安全性方面也发挥出了更大的优势。除此之外，运用无顶底柱采矿法进行采矿，还能对矿石的回采率进行一定程度的提高，具有十分重要的经济意义与现实意义。

1 项目概况

为了提高研究的实用性与有效性，选择某煤矿作为研究对象。此矿走向在10°～45°的范围之间，经过勘测分析，得出该矿的主体走向为20°，同时其倾斜角在45°～80°之间。经测量计算岩层的最大厚度在1.5 m左右，从矿脉的构造情况来看，其在走向上与倾斜上呈现出波状弯曲的特征，且产状变化相对较多，同时，还伴随着少部分的膨胀夹缩、尖灭再现的特征，这主要是因为矿脉受到NE以及NNE向压扭性构造控制所形成的。经过勘察与分析，得知该矿的矿体大多受到后期岩脉的破坏，岩脉主要包含有花岗细晶岩、伟晶岩、闪长玢岩以及煌斑岩等。而这些不同类型的矿岩都继承性侵入含矿构造之内，表现出差异性的形态：形态一是将矿体分成两部分，而岩脉的上下盘各随机其中的一部分；形态二是被厚大脉岩斜穿，共分为两段，这两段分别位于岩脉的两侧；形态三是矿体被切穿并存在着一定程度上的位移。这些差异性的形态给探矿工作与采矿工作提出了更高的要求，同时难度也相对较大。

2 采矿方法选择与对比

在选择采矿方式之前，需要首先明确开拓方式，这就要求充分结合矿脉与矿体的实际情况，在研究分析后决定采用竖井开拓方式。除此之外，还考虑到矿体相对较薄，因此，采取沿脉探矿并将之作为运输巷道。而对于含矿地段而言，脉内主要进行采矿作业，运输则是在脉外进行。

2.1 浅孔留矿法

此矿区之前一直采用浅孔留矿法进行采矿。浅孔留矿法在我国占有一定的比重，其原理是对矿块进行一定程度上的划分，使其成为矿房与矿柱两个部分，采矿的先后顺序是先采矿房，然后再采矿柱。一般情况下，在这一方法之下，由下而上分层回采矿房。在采下矿石之后，凭借着矿石自身的重量从漏斗放出一部分，放出部分大致占比在1/3左右，然后将留下的2/3作为下次爆破工作的临时工作台。本项目的施工工艺按照施工顺序主要包含如下几个流程：脉内探矿、脉内运输、漏斗穿、上返漏斗、拉底巷、浅孔、爆、留矿、脉内运输出矿。这种采矿方法在我国使用较为广泛，它对探矿起到了一定的有利作用，采用浅孔留矿法进行采矿可以对矿体的变化情况进行及时而有效地掌握。但是，这一方法也存在着较为明显的弊端：一方面，坑道会随着矿体的弯曲度变化较大，因此，针对这种情况需要采取有效措施对一些不稳固的地段进行支护，同时，还需要保留矿房顶、底保安矿柱；另一方面，在经过采矿施工之后，地压会发生较大程度上的变化，在这种情况之下很有可能会发生支护等部位坍塌的情况，存在着一定的安全隐患，需要频繁地进行二次维护，这在无形中增加了采矿的成本，且探矿的难度也会随之增加。

2.2 无顶底柱采矿法

浅孔留矿法的弊端日益凸显，已经难以适应采矿发展需求，经过研究与讨论决定对这一方法进行科学有效地改进，采用无顶底柱采矿法，采矿工艺主要如下：脉内探矿——脉外运输——联络穿——浅孔——爆破——留矿——脉内外混合运输出矿。采用这一采矿工艺之后，脉内巷的探矿工程得到了一定程度上的减少。施工时，主要是先打脉外巷，并对联络穿进行有效的使用，从而对矿体的变化进行科学合理的控制。当工程进行到矿体尖灭或者无矿段时，便可以对当前的工程路线进行转变，由原先的路线向着沿控矿的蚀变构造带进行掘进。在施工过程中，当矿体再次出现时，对工程路线进行再次转变，向着脉外进行转变。这样一来，不仅可以对脉内巷探矿的安全隐患进行合理有效的规避，同时还能够在一定程度上减少支护工程。矿石在运输的过程中具有更好的安全性与通畅性。除此之外，采用此种方法采矿，上返漏斗、拉底巷等施工难度较大的切割工程得到了一定程度的减少，探采的周期也随之减少。

3 改进效果分析

在对浅孔留矿法分析之后，使用无顶底柱采矿法进行采矿，对前后两种方法的相关数据进行了统计，如表1所示。

表1 浅孔留矿法与无顶底柱采矿法工程量对比

相比于改进之后的无顶底柱采矿法，浅孔留矿法在掘进长度上多了350 m，如果以综合成本1 000 元/m来进行计算的话，总计可以节约成本35万元；再从沿脉巷规格的角度来看，可以减少成本1.6万元。从施工时间的角度出发，改进后的无顶底柱采矿法比浅孔留矿法所节约的采准工程施工时间大致在15～20 d。除此之外，采用无顶底柱采矿法进行采矿，有效地提高了施工的安全性，对安全隐患进行了合理而有效的规避。在采矿效率上，无顶底柱采矿法的出矿效率更高，采矿速度也有了一定程度的提高，这对减少矿石损失率有着十分重要的作用。

4 结语

文章主要针对陡倾斜薄矿体无顶底柱采矿法进行研究与分析。结合了某一具体矿区进行论述。首先，对原先使用的浅孔留矿法进行了阐述，介绍了其施工工艺，并在此基础上指出了弊端，主要表现在安全性、经济性及施工难度等几个方面。其次，对这一采矿方法进行了改进，使用无顶底柱采矿法，不仅可以对脉内巷探矿的安全隐患进行合理有效的规避，同时，还能够在一定程度上减少支护工程。矿石在运输的过程中具有更好的安全性与通畅性。除此之外，采用此种方法采矿，上返漏斗、拉底巷等施工难度较大的切割工程得到了一定程度的减少，探采的周期也随之减少。最后，运用数据模型对两种方法的工程量进行了计算，并在此基础之上从规格与掘进长度两个方面进行了比对分析。得出结论，改进之后的无顶底柱采矿法不仅可以在很大程度上节约工程成本，同时，在安全性、施工效率以及出矿率等方面也发挥了更大的优势。