崩落采矿法的覆盖层消耗与补充技术探讨

赵迎青

（大理恒泰安全科技有限公司，云南 大理 671000）

崩落采矿法是一种采场结构简单的崩落采矿方法，可以有效地减轻工作量，降低采矿成本。具体来讲，崩落采矿法可以划分为壁式崩落法、分层崩落法、无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和阶段崩落法，具有比较大的应用价值。但是，在施工的时候由于覆盖层的厚度和其他因素的影响，会导致其应用效果大打折扣。本文以覆盖层消耗与补充技术为研究对象，进而可以优化其实际使用效果，促进采矿行业的发展。

1 崩落采矿法的概述

在崩落采矿法的选择中，当矿体为薄矿体，倾角小于30°时，一般选择壁式崩落采矿法进行回采，当矿体倾角大于45°时，一般选择分层崩落采矿法进行回采。采用架箱、假顶支护等的措施，随着回采工作面的推进保护人员设备的安全。当矿体厚度较大，采用有底柱或无底柱进行回采时，首先在回采中段上部崩落围岩作为覆盖岩层，在生产中段一边出矿一边利用覆盖岩层对顶板进行保护，从而达到管理和控制地压目的的采矿方法。这种方法最早应用在19世纪90年代，可以有效地简化采场结构，减少了采矿工作的实际工作量，降低采矿的具体成本，控制地压防止顶板大面积崩塌产生的冲击波对人员及设备产生安全隐患，进而可以实现对矿业的科学管理。几种崩落采矿法具有自身的优势的同时也存在不同缺陷，比如分层崩落法工序复杂、成本高、效率低，阶段崩落法成本比较低但是贫化率较高，因此在应用的时候需要根据自身的实际情况选择比较合理的作业方式，进而可以优化其实际应用的效果，推进我国采矿业的发展。

2 矿山覆盖层消耗的原因分析

通过对崩落采矿法进行深入的分析，可以发现覆盖层的损失或者不足会导致其实际应用效果大打折扣。因此，在实际应用的时候为了保证这种方法的有效应用，需要对矿山覆盖层不足或者损失的原因进行深入地分析，这里以我国某铜矿场为例，对出现矿山覆盖层不足或者损失的原因进行深入地分析，进而可以优化其实际应用的效果，从而可以推进我国相关产业的发展。

2.1 放矿过程中覆盖层的损耗

放矿过程中一旦出现疏漏会导致覆盖层损耗的现象十分地严重，进而导致其实际应用的效果大打折扣。在采用崩落采矿法进行放矿时，一般都直接在覆盖层下出矿，而在进行该项工作的过程中尤其是在出矿工作的后期会出现矿岩混杂的现象，无可避免的在进行处理的时候需要释放一部分的废石，进而导致出现覆盖层损耗的现象，进而导致其实际应用的效果大打折扣。该铜矿在投产之后，由于矿山采矿贫化率一直大于矿石的损失率，这种情况无疑导致覆盖层的消耗更加的明显，进而有效采矿工作的实际效率以及技术的应用效果，无法保证矿石品位及企业自身的经济效益的同时覆盖岩层的不足使地表发生塌陷导致矿山安全、环保事故的发生。

2.2 采场悬顶造成下部分段覆盖层量减少

在利用高阶段采矿法进行采矿的时候，由于凿岩深度受到设备及企业管理能力的限制导致该压气风路长、风压低，这就导致该矿块凿岩深度达不到设计要求，进而出现顶板悬顶的现象。另外，在实际进行施工的时候由于施工对自身的缺失以及作业处理不当，会导致进路出现悬顶的现象并且没有立刻采取相应的补救措施进行处理，进而导致覆盖层向下部分段的正常流动被阻断，进而导致了下部采场覆盖层量的减小[2]。比如在选择了高分段采矿法进行开采时，将分段高度由原来的10m增至14m时，导致其实际应用效果不理想，并且使得覆盖层消耗的现象十分的严重。

2.3 矿体厚度变化造成下部分段覆盖层量不足

一般而言，矿山企业在开采作业的时候一般遵循的是通用的设计原则，如果矿体的厚度在15m～20m以下时，矿块要沿着走向布置的回采方式，如果矿体的厚度在15m～20m以上采用垂直矿体走向布置的回采方式。这种布置方式针对单个分段是比较科学合理的，但是在实际应用的时，由于矿体产状发生变化，在上、下分段间这种方法的利用存在比较明显的局限性。但是，在进行矿业开采的时候矿体厚度变化大时，在对整个阶段回采，在上部矿体厚度较薄，上分段选择沿走向布置回采，下分段矿体厚度较厚，在下分段采用垂直走向布置，从而可以在空间上形成上窄下宽的采空区形态。但是，这种方式的应用具有比较其他的局限性，比如覆盖层不能完全覆盖下部采场，进而导致下部分段的覆盖层无法满足采矿的实际需求，也导致其实际应用效果大打折扣。

3 覆盖层的补充方案

通过上述的分析，可以回采时导致覆盖层的破坏原因，在实际应用的时候需要对其覆盖岩层补充技术进行研究，进而可以优化其实际应用的效果。因此，本文从其他的角度对其进行分析，以某深部铜矿覆盖层为例子对整个覆盖层消耗与补充技术进行深入的研究。

3.1 覆盖层特殊性及难度

目前，我国一般的矿山开采的主要是以切割进、切割槽为自由面中深孔爆破崩落顶板矿石及上、下盘围岩。但是，这种深部铜矿自身存在一定的特殊性，无法采取这种方法对覆盖层进行有效地补充，因此需要对该矿业的实际情况进行深入的分析，从而可以避免在回采过程中出现问题。比如在采区覆盖层顶为露天坑底，其围岩量严重的不足，没有足够的爆破空间。而矿体比较分散时，覆盖岩层具有比较大的差异，无法一次性的对覆盖层进行大面积的崩落及补充，需要选择分段的方式进行补充，这也是该工程补充的时候需要进行综合考虑的因素，进而可以提出比较准确的方案。

3.2 覆盖层补充厚度的确定

通过对上述情况进行具体的分析可以发现根据理论需求和自身的实际情况推导出计算覆盖层补充厚度的相关数据，进而可以为今后采矿提供有效的数据支撑，避免在实际工作的时候由于参数的错误导致其实际应用的效果不理想。

根据理论知识，覆盖层最小厚度需要和放矿时允许的最大下降漏斗垂直高度相等，根据公式表达为：

M=2a-h1

这里的M=最小覆盖厚度；

a=进路放矿椭球体长半轴；

h1=面废石混入顶部损失影响的调整值；

而a的计算公式为

其中，b=进路放矿椭球体短半轴；

τ=偏心率

偏心率和矿岩的流动性呈现反比例关系，即矿岩流动性越强，偏心率越小；ε为偏心率，矿岩流动性越差，这里在具体进行计算的时候取值为0.96，进而可以计算出最为合适的结果。

通过对上述的情况进行深入的分析和探讨可以得出相应的取值，从而可以优化其实际应用的效果，进而可以在降低矿业开采量的同时提升自身的矿业产量，进而可以推进相关产业的发展。

3.3 覆盖层合理块度计算

另外，在实际施工的时候为了保证良好的放矿效果需要将覆盖层的最小厚度设置为大于矿石的最大块度，进而可以计算出矿山理想的覆盖层块度组成，从而可以优化其实际应用的效果，保证矿山放矿的顺利进行。

通过对矿山的实际情况，一般矿石最大块度为600mm，超过这个数值即为大块，大块量一般在10%到20%之间，可以假定采场矿石的块度分布为正态分布，从而可以计算出相关的数值。

3.4 覆盖层补充方案的确定与实施

在制定具体的覆盖层补充方案的时候需要根据内部的矿体分布特点，保证补充后的覆盖层可以满足开采的实际需求，从而可以在最大程度上减少矿石开采时候的损失。在进行补充后的覆盖层需要尽可能使得覆盖层的流动速度小于矿石流动速度，并且保证在补充之后矿石品位到达选矿要求，进而可以有效地降低矿石贫化的速度，从而可以有效地提升矿石的品位以及产量，另外，在进行覆盖层补充方案的确定与实施的时候需要严格的控制投入的工程量，有效地缩减具体施工的成本，从而可以降低投资费用。通过上述的分析再结合不同特点可以选择不同的方式对覆盖层进行补充，即顶板围岩满足覆盖层要求时，爆破上盘围岩作为覆盖层，集中补充覆盖层，当矿体分散时采取以表外矿为主要来源，随采随补的补充方式。

（1）一次性补充方案。根据上述情况进行分析，在合适的位置挖掘出一条一条人行材料运输巷，并且在一条人行运输巷中按照合适的距离留设一处凿岩硐室，在室内利用扇形中深孔进行爆破围岩，可以实现覆盖层岩量的补充。目前，此种方式已经实现了覆盖层的补充，进而可以优化其实际应用的效果。

（2）西部区域的补充方案。当矿体分散时，选择覆盖层补充以表外矿为主要来源，随采随补的方式进行覆盖层的补充，将主矿体周围的表外矿和岩石作为覆盖层的主要来源，根据不同情况选择不同的爆破方案完成整个水平覆盖层的补充工作，进而可以优化其实际应用的效果，进而可以进一步完善矿山崩落法采矿工艺，使得其实际应用效果可以得到有效地发挥。

4 总结

随着我国经济的发展和技术水平的提升，采矿业在我国的工业发展中发挥着更加重要的作用。但是，在具体进行开采作业的时候使用崩落采矿法会导致覆盖层消耗的现象出现，需要积极地采取合理的措施实现覆盖层的补充，进而可以推进采矿业的顺利发展，实现我国采矿工业的可持续发展。