缓倾斜-倾斜矿体采矿方法优化研究

孙诚

(陕西鑫元科工贸股份有限公司， 陕西 洛南县 726104)

陈耳金矿目前主要采区为18坑，18坑采用平硐开拓系统，平硐断面为5.19m2，主运平硐长度为2.6 km，采用ZK3-6/250型3t电机车牵引0.75m3翻斗式矿车运输，井下人员通过电机车牵引专用人车进入坑内。平硐坑内采用自流排水，机械通风系统，主运平硐进风、回风采用抽出式通风方式，风机位于上部回风平硐内，主扇FBCZ№9型，额定功率为15 kW。采矿矿方法主要为浅孔留矿法。目前15坑以上矿体回采已经结束，空场法采场内留有部分矿柱和顶底柱支撑顶板，矿山对大部分空区与废弃巷道已进行了封闭和隔离，矿区围岩坚硬稳固，空区顶板比较稳定。

1 矿区地质与矿体地质概况

矿区大地构造位置位于华北地台南缘之豫西断隆西部，南以朱家沟断裂与金堆城凹陷毗邻，北以山前断裂与汾渭地堑相接,为著名的小秦岭金矿带的一部分。矿区出露地层自下而上为太华群大月坪组、板石山组及洞沟组。经中—高级变质及混合岩化作用，岩石以各类片麻岩、混合岩为主，夹斜长角闪岩、石英岩等，变质普遍达角闪岩相。矿区褶皱构造主要为大月坪—金罗斑复式背斜，局部可见小型揉皱和褶曲，有倒转现象。区内断裂构造十分发育，主要有近东西—北西西向断裂、北东东向断裂、北西向断裂、近南北向断裂。金矿脉主要赋存于近东西—北西西向构造带内。矿区岩浆活动表现强烈，具有多期限次活动特点。岩浆活动释放巨大的热能，为金的活化迁移和富集成矿创造了有利的热-构造环境。

区内矿体赋存条件基本一致，走向185°～195°，倾向南，倾角为30°～65°。金矿体主要赋存于含金石英脉及蚀变岩中，矿体形态呈板状、透镜体状。矿体长度为200m～660m，斜深为80m～690m，一般厚度为0.50m～1.2m，平均厚度为0.8m。平均金品位一般为1.5g/t～3.0g/t，矿体产状与控矿构造带基本一致，走向NWW，南倾，倾角为45°。目前，主要开采Q507矿体。

2 传统浅孔留矿法的问题

自建矿以来，陈耳金矿一直沿用传统的浅孔留矿法开采[2]，经过多年的实践，此法总体上适合陈耳金矿的矿体开采，但是近年来随着深部资源的开采，矿压凸显，矿体变化大，传统浅孔留矿法的弊端越突显，主要存在以下问题：

（1）陈耳金矿矿体变化大，有的矿体属于缓倾斜，矿石无法靠自重出矿，电耙安装不方便，只能靠人工耙矿。

（2）爆破对顶板破坏严重，工人作业时虽然执行了“敲帮问顶”，但是还是存在安全隐患。

（3）开采空间平均为1.0m，对顶板支护困难。

（4）平场工作繁重，劳动强度大，难以实现机械化。

（5）底部漏斗放矿难以均匀控制，容易造成悬空、立槽等危险。采场内留有大量保安矿柱维护上盘围岩，造成资源损失。

（6）爆破时爆堆分散，采场内矿石搬运效率低。

根据陈耳金矿矿体赋存特征和现有技术手段，对传统浅孔留矿法进行了优化，原来的采场结构大体上不变，对局部进行改进优化，采用静态浅孔留矿法[1]回采矿体（见图1），取得了很好的效果。

图1 静态浅孔留矿法

3 静态浅孔留矿法的应用

3.1 采场结构参数

采场高度为段高50m，采场沿矿体走向布置长50m，矿块宽度为矿体厚度，顶柱为3m，底柱为5m，间柱为4m。两翼沿矿体布置采切上山（1#、2#），2#采切上山东侧（不采矿的一侧）布置电耙硐室，并安装电耙。

3.2 采准切割

在采切上山中每隔5m掘进联络道与矿房贯通，在矿房中每隔7m设一个漏斗（漏斗靠近下盘）。以拉底巷道为自由面，形成拉底空间并完成辟漏，拉底高度为2.5m，宽度为1.2m，局部矿体较厚的地段以矿体厚度为宽度。

3.3 回采工艺

以拉底巷道为自由面，采场自下而上分层开采，每个分层高度为1.8m，每分层自采场一侧向另一侧推进。采场西部回采要超前于东部回采，以利于电耙耙矿、平场。随着回采分层的上移，电耙也随之上移至上层电耙硐室。回采时，每一个爆破循环后由电耙将1/3的矿石耙入2#采切上山，由上山溜入下部漏斗装入矿车，同时进行平场。剩下的2/3矿石保留在采场中，起到支撑上盘围岩的作用。矿房回采结束后，存窿矿石可以用电耙辅助出矿，随着落矿面的下移而下移电耙。下部大量出矿使用漏斗溜矿，在沿脉运输巷道装入矿车。

3.4 采空区地压控制

采场放矿结束后，沿倾向全长实施控制爆破局部切槽放顶[3]。为了保证放顶施工安全，一次性集中装药，连续爆破放顶。通过控制爆破切槽放顶，形成宽5m～10m的松石堆积坝支撑顶板，不仅封闭了采空区，消除了顶板冲击地压，实现了卸压开采，控制了采矿过程中的局部地压显现，而且采空区顶板基本均匀沉降，消除了地表塌陷的隐患。

3.5 效果对比

静态浅孔留矿法的出矿方式在一定程度上减少了爆破对顶板的破坏，减少了顶板维护的工序和费用，提高了劳动生产率，同时由于使用电耙平场，减少了工人的劳动强度，也减少了工人长时间暴露在采空区的风险。利用电耙辅助出矿可以防止下部大量放矿时出现悬空、立槽等险情。采场内靠存窿矿石支撑顶板，不留设矿柱，减少了资源的损失。具体经济指标见表1。

4 结语

随着矿体赋存状态的突变及装备技术水平的提高，对原来的采矿方法进行优化改进，是解决矿山采矿技术水平落后的有效途径。结合陈耳金矿实际需要，在传统浅孔留矿法的结构参数上改进优化了出矿方式，其他结构参数依旧沿用传统浅孔留矿法。静态浅孔留矿法在陈耳金矿的应用取得了很好的经济效益和社会效益。在优化的基础上，可根据矿体的实际开采条件，改进优化其他参数，比如，在回采缓倾斜上盘围岩不稳固的矿体时，可以采用水平孔密集布置的控制爆破技术落矿[4]，减少对顶板的破坏；机械化程度高的矿山可以利用底部平底结构[5]装岩机出矿，以适合矿体，提高出矿效率。

表1 经济技术指标对比