液壓支柱護頂崩落采礦提高采礦回采率的研究

摘要：隨著（礦業活動）的不斷發展與進步，一次性的礦產資源逐步趨向于枯竭。隨著工業對礦產的大量需求，人們的開采力度逐步加大，但在開采的過程中使用的機械與方法不一，導致許多資源的利用率和回采率很低，造成了礦產資源的利用程度降低。本文就我國礦業開發使用的技術存在的問題進行分析，并提出針對不同的地質條件下采用液壓支柱護頂崩落采礦法提高回采率的一些措施。

關鍵詞：液壓支柱護頂崩落采礦法 礦山地質災害 礦柱回踩 回采率

我國一向以地大物博，礦產資源豐富而著稱，且種類齊全。據有關部門統計，截止2010底，我國保有礦山企業10.6萬多家，開采礦種達到190多種，年礦石總量為50X108t，總價值超過1.56萬億元。人們大量的開采對礦產資源的消耗程度遠遠大于礦產再生的速度，且很多采礦企業都是采用老式的采礦方法，無法將礦產資源充分合理地利用，回采率也相當低，這對礦產資源來說是一種極大的浪費，對礦產業的發展與進步也造成了一定的影響。

1 我國目前采礦的主要方法及存在的問題

1.1 目前，很多小型礦山采用的采礦方法是用預留礦柱的辦法，但是預留礦柱有如下缺點：

①支撐面積小，需要大量的預留礦柱進行支撐。

②支撐柱無法及時收回，會對礦區采礦造成很大的影響。

③部分礦柱是老式的木料礦柱，承受能力需要進一步加強。

④礦柱的體積大、重量重，不方便搬運。

⑤礦柱的遺留問題。

但目前很多礦山仍然使用預留礦柱的方法，但是這種預留礦柱的采礦方法需要大量的人力與物力，且在施工過程中沒有良好的安全保證性，導致采用礦柱的施工方法難以滿足采礦要求，礦柱占有位置的礦產也被大量的浪費，無法提高礦產的回采率。

1.2 礦產開采是一種高危的行業；因為目前的露天礦產已經開采殆盡，無法滿足社會發展需要，因此，大量的開采工作開始轉移到地下。但是我國大陸是由很多塊的小型地塊多幕次匯集而形成的，各種礦產所存在的地質條件十分復雜，比如礦產附帶的：高地應力、高地溫、高瓦斯等等，這些問題都是嚴重影響與限制礦產業飛發展。

在礦井內工作，且是人工開鑿的有限空間內，里面會出現很多的有毒氣體、易燃易爆氣體、固體，對工作人員的人身安全造成很大的威脅。但許多礦山由于各種因素的限制采用大型機械明顯是不大可能的，雖然這些礦山也采用了一些先進的措施，但是在里面施工的工作人員的素質決定這些措施無法得到保障實施，同時由于采礦方法的限制使得礦產開采效率無法得到提升，更無法談回采率的問題。

2 目前被廣泛使用的采礦方法

2.1 上向水平分層膠結充填法

在礦井內沿著礦塊的走向或者垂直走向來進行布置，間隔回采。一般來講：分層的高度為3m，采用兩采一充的方式，所采用的填充料主要是尾砂膠結料，灰砂比例為1:10的比例，在每一次的充填循環即將結束的時候采用灰砂比例為1:5的尾砂來進行沖料填充鋪面，當采礦進度進行到最后一分層的時候，必須要留3～3.5m的厚水平礦柱來作為保護層。整體的礦柱呈現水平賦存狀態，平均的厚度為3～3.5m，大多數都是被壓在充填體之間，礦柱的頂部與充填體結合比較穩固，底部由于充填的高度比較有限，難以接到頂部，因此，大都存在0.5～2m高度的空間，造成回采的難度十分大。

2.2 緩傾斜薄礦層長壁開采

針對緩傾斜的薄礦層二研究開發的具有體積小、功率大、高可靠性的采礦機、刨礦機，以及適合刨礦機進行綜合采礦的液壓支架；研究開發薄礦層工作面的總體配套技術與高效開采方法。

2.3 綜合開采

在很多的礦產中，針對不同的情況采用不同的技術與方法進行開采，在面積廣闊的空間內，采取大型的機械以及高科技的技術手段；在面積小，礦層薄的地方采用小型的機械、高功率的機械；在比較偏遠的礦產地區，采取富有強烈技巧性的采礦方法進行采礦等等。

3 液壓支柱護頂崩落采礦法

針對礦井內的支柱多，活動空間小，采礦效率低，回采率低等眾多問題來分析液壓支柱護頂崩落采礦方法。液壓支柱護頂崩落采礦方法最重要的是解決了地壓管理與頂板管理的安全問題，為采礦的安全保障提供了極大的支持。在礦井內使用液壓支柱來臨時支護頂板，可以在保證安全生產的條件下，盡可能的多采礦、出好礦、延長礦產的開采年限，提高采礦效率與礦業的經濟效益與資源的利用率。

液壓支柱護頂崩落采礦方法還附帶了地壓監測儀，在礦井中采用液壓支柱護頂崩落采礦方法，可以實時的對頂板與地壓進行監測，并得到動態的地壓分布曲線，根據曲線來分析地壓的分布情況，再經過專業的、科學的計算之后得出所需要的液壓支柱的數量以及位置，再經過礦壓儀對每一根液壓支柱需要承載的壓力進行監測與量測，就可以及時的對液壓支柱的支撐力進行調整，保證頂板的安全穩固，保證礦井的施工安全。

液壓支柱護頂崩落采礦方法具有設備架設容易、工作面推進速度快，可以適應眾多的地理環境與工作層面，可以提高礦產的開采效率，支柱的額定工作阻力是十分大的，具有良好的抗爆破沖擊能力等一系列的有點，能夠最大幅度的保證作業人員的人身安全問題；同時，液壓支柱護頂崩落采礦方法的制作材料便具備了較強的抗腐蝕性能，對于不同的采幅高度，都可以通過液壓缸來進行調節；整體的支柱用乳化液來作為加載的介質，操作很簡便，比較安全可靠；此外，液壓支柱護頂崩落采礦方法還具有輕巧，便于搬運與回收的特點，在礦井工作面內，可以隨意的進行搬運，不會占用大面積的使用面積，最大限度的提高了礦產的利用率。

4 液壓支柱護頂崩落采礦方法提高采礦回采率

回采率指的是在礦產被第一次開采之后進行第二次的開采，其開采時所占總礦產的比例問題。隨著科技的不斷發展與進步，設備的改進，施工技術的更新，人員素質的提高，礦產的開采率在近些年來得到不斷地提高，但是回采率缺沒有上升。究其原因不外乎以下三點：

①礦產企業生產重視的是經濟效益，對于第二次開采占總礦產的比例十分低下，在回采這一方面消耗的時間與精力，在運用到開采方面可以賺取更多的經濟效益。

②回采難度大；在目前的礦井工作面中，因為一直在進行工作面的推進，途中的支撐柱就不能撤回，甚至還需要不停的添加，以此來提高安全保障，在對礦產開采殆盡的時候，進行回采，就必須更換支撐柱的位置，其耗費的人力與物力是無法計算的，且在更換的過程中沒有比較好的技術與方法，很容易出現安全事故。

③回采率低下；從礦產的經濟學角度來說，每一點礦產資源我們都是必須要利用的，但是礦產的開采者則不這樣認為，施工人員是按照礦產豐富、容易開采的位置進行開采，對于礦產的管理人員來講，很多的管理人員不具備相應的綜合素質，對于整個開采過程甚至是一無所知，無法取得良好的管理效果。導致上面的文件內容下發到施工人員手上，等于空談，沒有實際效果，這也是回采率低下的原因之一。

對于以上的原因，我們采用液壓支柱護頂崩落采礦方法來提高采礦的回采率。采用工作面臨時支護的液壓支柱處在應力降低區，所承受的壓力小于正常的地壓。在進行回采的過程中，按照一定的步距對采空區的頂板進行自然的或者強制的方頂。用充填的方法來進行處理空區。采場控頂的距離與放頂距離及支護的參數可以先參照類似的礦山來進行。比如：支護參數（排距為0.5m、間距為0.8m）地壓根據實際測量而定，放頂距離0.8～1.6m。放頂排數1～5排，工作面留2～3排。在撤柱放頂的過沖中，切頂支柱必須進行密集支護。在遇到一些比較困難的放頂工作時候，可以在工作面方向斜向上30°打上一排的眼洞進行強行放頂。

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圖一 采礦工作面與采空區的頂板巖層移動

其中A——礦臂支撐影響區 B——離層區 C——重新壓實區

采用以上的方法對礦產進行實施回采，預計回采率可以達到10%左右，可以大幅度的提高礦產的使用效率，同時，增加企業的綜合經濟效益，值得在礦產施工過程中進行試驗與推廣。

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