缓倾斜复杂矿体开采方法探讨和安全保障措施综述

杨福斗

（文山麻栗坡紫金钨业集团有限公司，云南 文山 663000）

我国金属矿产资源具有分布面积广、种类多和品位低等特点。矿体按照开采技术条件一般划分为缓倾斜、倾斜、急倾斜三类。其中，缓倾斜矿体开采难度较大。近水平及缓倾斜矿体是国内外采矿业界面临的重大技术难题。常用的采矿方法包括：全面法（房柱法）、进路式充填采矿法。国内许多学者就缓倾斜矿体采矿方法和设备改进也进行了研究，并提出了合理的方案[1-4]。

矿体倾角较缓，矿石无法自溜，需依靠机械进行搬运，缓倾斜矿井的空顶较高，顶板日常维护存在一定困难，根据对国内多个缓倾斜复杂矿体开采进行统计房柱采矿法占二分之一，底盘漏斗采矿法占三分之一，其它主要采用分层充填发及电耙留矿法，而国外对这种类型的矿床开采主要采用房柱法，其比例高达三分之二，采用填充法的只占一小部分，其它主要采用人工扒运。

对于缓倾斜厚度变化不均、矿体稳定性各异等特点的矿体，其开采难度就很大。

笔者结合自身地下金属矿开采积累的经验，就该类矿体的采矿方法和安全保障进行阐述，供国内外类似矿山安全高效开采提供借鉴。

1 缓倾斜复杂矿体采矿方法选择

1.1 缓倾斜复杂矿体定义

何为复杂矿体，主要考虑矿体厚度、矿岩稳定性等影响因素。这里将矿体倾角10°以下，矿体厚度变化不均、矿岩稳定性不一的矿体定义为缓倾斜复杂矿体。

1.2 采矿方法选择基本原则

矿产资源开采的基本原则是安全、高效。如何在保障安全的大前提下实现矿产资源的高效回收利用是采矿方法确定的重要参照依据。

1.3 缓倾斜复杂矿体采矿方法

众所周知，金属矿地下开采常见的有空场法、崩落法和充填法。针对不同开采技术条件的矿体，其采矿方法也不是一成不变的。主要考虑从以下方面入手进行采矿方法选择。

（1）将复杂矿体进行划分归类。矿体赋存条件极少是突然发生变化的，在确定采矿方法之前，先将矿体按照矿体厚度以及矿岩稳定性进行分类。先按照矿体厚度进行划分，划分结束后可进行开拓、采准工程具体设计；而后分局矿岩稳定性分类结果，针对不同区域的矿岩稳定性采取相应的支护措施。

（2）经济技术指标对比分析。采矿方法选择一方面考虑的是技术可行，另一方面也需要重点关注采用该类方法后带来的矿石损失率、贫化率以及生产能力等综合经济技术指标。根据经济效益计算模型，将上述指标带入计算，确定最优的采矿方法。

图1 节理裂隙扫描

图2 倾角分布柱状图

2 安全保障措施

在确定好采矿方法后，相应的开拓、采准工程也陆续投入。如何实现地下金属矿的安全开采是绿色矿山建设的必然要求。该类矿体开采时的主要安全保障措施有：

2.1 缓倾斜复杂矿岩稳定性分级

由于矿岩受断层、节理裂隙等影响，单纯依靠矿岩硬度分级不能定量评价其稳定性。

目前国内外经常采用ShapeMetrix 3D非接触节理裂隙扫描系统，配合RMR、Q和BQ等分级手段对矿岩稳定性进行评价，结合矿岩岩石力学室内试验可准确计算岩体强度，为后续顶板支护等提供重要的理论支撑，图1和2所示为部分研究结果。

2.2 矿岩顶板分级支护

在前述矿岩稳定性分级的基础上，采用理论计算、数值模拟等手段对顶板支护类型、支护网度参数等进行优化，根据不同的矿岩稳定性采取相应的顶板支护措施，一方面能够保障安全生产，另一方面能够降低支护成本。

2.3 缓倾斜复杂矿体开采监测网布置

地压监测同样是保障安全的重要手段之一，借助顶板离层仪、钻孔应力计、微震监测设备可实时监测开采全程的顶板下沉变形、应力集中程度，能够为现场工人作业和井下设备运行提供重要的参考依据。

2.4 采空区隐患消除与治理

缓倾斜复杂矿体在开采结束后，遗留采空区要根据实际情况，可采用封闭。也可采用废石或尾砂充填采空区，一方面消除了采空区的潜在隐患，另一方面也能够减少废石出坑、尾矿入库等，社会效益显著。

3 结论与展望

（1）作者就缓倾斜复杂矿体的采矿方法选择进行了阐述，提出了划区分类和经济技术指标对比分析等，同时就该类型矿体开采过程中的安全保障措施提出了意见，以期能为类似开采技术条件的矿山提供重要借鉴。

（2）缓倾斜复杂矿体开采方法并不是一成不变的，应根据矿体实际情况确定合理的开拓、采准工程。在今后的开采过程中，也应因地制宜。