削壁充填法在内蒙古地区采矿中的应用研究

张彦坡

（内蒙古金陶股份有限公司，内蒙古 赤峰 024327）

通过对内蒙古地区矿山勘测研究发现，该地区矿床类型大多属于极薄矿床，矿体产状复杂，在倾向、走向方面都存在不连续的问题，极易出现分支、错开等现象，内蒙古地区的矿山围岩主要成分一般为石英、绢云千枚岩、花岗斑岩、矿石英脉等[1]，以上条件造成了内蒙古地区的矿山开采过程中，采幅受限、开采空间狭小，不利于机械化自动开采，只能采用人工方式完成大部分的流程，因而开采难度大，开采周期长，生产成本高。而且在实际开采过程中，由于开采空间的限制，难以布置完善的安全防护设施，加之极薄矿床现场分支众多，情况多样，无法保证开采工作的规范性，容易发生安全事故。

1 削壁充填法采矿的应用

根据内蒙古地区矿床结构特征设计了一种“削壁充填法”的采矿方案，削壁充填采矿法是一种干式充填法[2]，极其适合极薄矿床的开采。在开采极薄矿床过程中，为了提高开采空间，需要因地制宜采掘部分围岩，采掘下来的矿石经顺路溜井放出，崩落的废石可以废物利用，用于充填采空区，充填的废石既可以支撑围岩重量，可以为开采作业提供平台。

以一个典型的矿区开采作业为例，某矿床的矿脉总长度约为1.4km，倾角约在60°以上，平均厚度约为0.6m，两侧围岩结构主体为流纹岩，矿脉主体与岩脉交织缠绕。基于矿床陡峭、矿脉极薄，矿岩相生的特点，采用混凝土垫层削壁填充法进行开采。削壁充填法的中央天井结构图如图1所示。在采场中设立中央天井，其作用即是回风口也是紧急情况下的安全出口，作为意外时的备用生命通道；沿脉布设平巷，作为矿石的运输通道；在采场的两端建设木质漏斗天井[3]，作为岩石的排除口。

图1 中央天井结构图

使用削壁填充法进行开采时，首先需要铺设混凝土垫层的基础。根据内蒙古地区的矿脉围岩特性，需要对混凝土配比进行优化设计，确保混凝土垫层的性能符合采场整体强度要求，保障矿脉周边围岩结构的稳定性[4]。混凝土的基本要求是强度与矿脉围岩的特性相近，本例中矿脉围岩是花岗斑岩，硬度较高，因此水泥标号需要尽量大，废石间的空隙约为5cm，混凝土浇制时完全覆盖废石，确保露出表面的废石体积不超过整石的四分之一。按照设计好的比例将水泥、砂子等原料运送至硐室处，进行混凝土的搅拌配制。配置中需要着重注意的是应该随时检测混凝土的性能，并做出针对性调整，以保障混凝土性能满足垫层铺设的需求。混凝土垫层完全固化后，经过检测硬度达标，再进行凿岩爆破，每一次爆破的炮孔都要沿着矿脉的方向布置，并且要有80°的倾斜。为优化爆破效果，炮孔需要按照锯齿形沿矿脉分布。落矿爆破后，对落矿筛选，分拣出矿石，通过平巷运出；废石通过漏斗天井清除出矿区，集中存放，留待下次混凝土充填时作为废石利用。

在开采过程中要注意保证混凝土垫层处在平整、光滑的状态，削壁角度偏小时还需要粉碎大块落岩并通过沿脉巷道排到采场外[5]。在进行矿石搬运时要注意电绞车及操作人员应位于上风侧位置，防止发生次生事故。

2 实验验证分析

为验证削壁充填方法的有效性，对内蒙古同一地区，同一类型的矿床进行采矿效率验证实验。传统人工开采方法和峭壁充填法对比，对出矿质量以及出矿成本进行统计。其实验论证结果记录如表1所示。

表1 实验论证结果记录表

通过表1可以明显的看出在10m浅层，人工开采和峭壁充填法的效率相近，峭壁充填法仅领先12个百分点；在20m以内削壁充填法的采矿效率虽然优于人工开采，但也是停留在领先10个百分点左右；采矿深度达到30m以上，峭壁充填法明显高于传统方法，而且随着矿脉深度增加，其开采效率的优势更加明显，在50m深度时达到领先45个百分点。而且在安全性方面，峭壁充填法规避了人工开采的人员危险位置作业的安全问题，所有开采人员都在设计好的天井-平巷平台上作业，安全性大幅提高。

因此削壁充填是更适合内蒙古地区极薄矿床的采矿方法。根据不同地区的地质结构特征选取不同的采矿方法可以大大提高效率，并且降低了开采难度及成本。

3 结语

类似内蒙古地区极薄矿床的这种复杂结构还有很多种类型，在不同复杂类型中的开采研究已经有了数十年之久，在这些年里，矿采方法与时俱进，不断改进与完善，积累了丰富的经验，开发出很多方案，并在实践中取得了较为理想的成绩。在对极薄矿脉的开采方面，峭壁充填采矿法的应用时间长达数十年，在这期间，峭壁充填采矿法在与时俱进、不断改进与完善的过程中，积累了非常多的经验，开发出一些变形方案，在不久的将来，一定会全面实施，在矿产开发领域取得更高的成绩。