緩傾斜極薄礦脈采礦工藝

李雪偉　張德志

摘 要：近年來，隨著社會經濟的發展，我國采礦事業也取得了很大的進展。礦產資源的開發利用率直接關系著礦工企業的經營發展效益，我國礦山中有很多礦脈是緩傾斜極薄礦脈，其特點是傾角小于30°、厚度不足0.8m，這類礦脈的開采比較困難，在開采過程中的損失貧化率較高，整體生產能力較低，不能依靠自重放礦。針對這類礦脈，必須要找到更加有效的采礦工藝，并不斷對其工藝進行改進。本文主要探討了緩傾斜極薄礦脈的采礦工藝。

關鍵詞：緩傾斜極薄礦脈；礦脈；采礦工藝

我國大部分的有色金屬礦山中都存在著很多傾角小于30°、厚度不足0.8m的礦脈，這類礦脈被人們稱之為緩傾斜極薄礦脈。由于緩傾斜極薄礦脈自身的特點，導致其在混采時產生的貧化率較大，從而在很大程度上增加了采選費用，嚴重影響了采礦效益。目前，緩傾斜極薄礦脈的開采仍然是一項難題。以下筆者就結合我國緩傾斜極薄礦脈開采的現狀來談談這類礦脈的采礦工藝。

一、緩傾斜極薄礦脈采礦工藝優化選擇的基本原則

我國礦山中有很多礦脈是緩傾斜極薄礦脈，緩傾斜極薄礦脈的特點是傾角小于30°、厚度不足0.8m，由于這些特點，加之我國現有的采礦技術及裝備水平尚比較落后，導致其的開采比普通礦脈更加困難。因此，合理選擇采礦工藝對緩傾斜極薄礦脈的開采來說十分重要。

筆者認為，緩傾斜極薄礦脈采礦工藝的優化選擇應當要遵循以下幾項基本原則：

①礦石的貧化率小、損失率低；

②采礦的方法靈活，具有較強的適應性；

③采礦工藝簡單，便于施工管理；

④作業安全性高；

⑤生產能力具有較大的調節余地。

二、緩傾斜極薄礦脈開采的條件

某緩傾斜極薄礦脈是由分布在同一層位內的多個透鏡體構成的，每個透鏡的體長不一，大到幾十米，小到幾厘米，整體礦體規模較小，極薄，平均厚度不足0.5m。其次，礦體呈脈狀及串珠狀產出，礦體的走向及傾向均不連續，傾角在5-28°之間，呈舒緩波狀變化，產狀不穩定。不過，該礦脈雖然礦量較少，但是礦石品位卻較高，具有很高的礦石經濟價值。另外由于受到多組張性剪切斷裂破壞的影響，導致該礦巖的穩固性較差，易成片冒落，并且與圍巖之間的分界線十分明顯。

三、緩傾斜極薄礦脈采礦方法的選擇

在選擇緩傾斜極薄礦脈采礦方法之時，首先為了保證回采作業安全，必須要嚴格控制頂板巖體片落；其次為了減少選礦處理量及提高出礦品位，必須要嚴格控制采礦貧化率；再者為了充分回收和利用礦產資源、減少礦石損失，必須要盡可能地提高礦石回采率；最后為了防止采空區引起地壓危害及對礦區內的水產生影響，應當要對采空區進行有效處理。根據上述要求來選擇可行的緩傾斜極薄礦脈采礦方法，一般最好的兩種方法是分采充填法和電耙留礦法。下面以分采充填法為例進行說明：

（一）采礦方法的結構參數

采礦方法的結構參數受礦體的賦存條件、開拓方式及采礦工藝設備等因素的影響。只有選擇合理的采場結構參數，才能夠改善各項技術經濟指標。考慮到緩傾斜極薄礦脈的開采條件，礦塊長度應以30-50m為宜，中段高度應小于40m，底柱高度應以3-5m為宜，分層高度應以2m為宜，間柱及頂柱可以選擇不留。

（二）采準切創工程

分采充填的采切工程較為簡單，主要包括沿脈平巷、拉底巷道、電耙碉室、先行中央天井、路天井及漏斗等。

（三）礦巖分采方式

根據回采及圍巖的先后順序，可以將礦巖分采形式分為兩類：一類為先采礦石而后采圍巖，一類為先采圍巖而后采礦石。在實際開采中，到底應當選擇哪種形式，具體應當根據礦石和圍巖的實際條件來進行確定。一般情況下，若礦石比圍巖更加穩固，那么可以選擇先采圍巖而后采礦石的方式；而若圍巖比礦石更加穩固，那么可以選擇先采礦石而后采圍巖的方式。不過，由于先采礦石而后采圍巖的方式能夠更好地控制采幅，從而減小礦石的貧化，所以在實際作業中通常多選擇先采礦石而后采圍巖的方式，以使施工更加方便。

（四）鑿巖爆破

若想實現高回采率和低貧化率，就必須要嚴格控制采幅。因此，這對鑿巖爆破提出了很高的要求。若礦體傾角<60°，則可以采用7655型鑿巖機打眼；若傾角>60°，則可以采用YSP-45型鑿巖機。炮孔的布置方式一般是將炮孔設置在礦石與圍巖的交界線上，向中央天井微斜，與礦脈傾斜方向保持一致，而其排列方式則根據具體的礦脈厚度來進行確定。一般若礦脈厚度>0.5m，則可選擇“之”字型排列方式，孔距約為0.5m，這樣可以保證每個炮孔分擔同樣的礦量，以實現均勻爆破；而若礦脈厚度>0.5m，則可選擇“梅花”型排列方式，最小抵抗線約為0.5m，這樣可以達到最理想的爆破效果。另外，為了提高爆破效果，還可以采用非電毫秒導爆管進行微差爆破。

（五）出礦及充填

為了減少勞動強度、提高開采效率，可以采用電耙進行運礦。充填作業主要包括分采圍巖充填及底板膠結充填。鋪設膠結底板的目的是為了減少礦石的損失、改善出礦條件。以往為了進一步提高礦石回收率，常采用木板、鋼板及橡膠等材料作為墊板，但由于其材料消耗大、作業條件差，所以現在已很少應用。目前多采用的是膠結底板，其既能夠降低礦石損失及貧化，又便于應用電耙出礦。

四、目前幾種比較先進的緩傾斜極薄礦脈采礦工藝

（一）條柱分采空場工藝

采用條柱分采空場工藝進行緩傾斜極薄礦脈的開采時，是按照沿傾向自上而下的方向對各礦柱進行回采。具體來說，首先對山中的礦脈及礦脈上下盤的圍巖進行混采回收，然后由內向兩側礦柱內的礦脈進行鉆孔，炮孔不必過深，一般約2.0-3.0m的淺孔即可，具體可根據礦柱的寬度與炮孔的傾斜度來確定。采用電耙對上山巷道中崩落的礦巖進行運搬。在對礦柱進行回采之時，通過傾斜炮孔來進行崩礦，通常情況下都是將分采礦石拋擲到山巷道中，對于拋擲在矮小空區內的少量殘留礦石，可以先找專人將之清理到上山巷道內，然后再采用電耙將其耙運至放礦漏斗當中。對于相鄰礦柱的回采來說，一般不采圍巖而只采礦脈，這樣做的目的是為了減少礦石搬運的工作量。再者，為了提高采礦場的采礦效率及生產能力，可以選擇采用多階段、區段及礦柱同時回采的方式。在對多礦柱進行實際回采的過程中，回采礦柱數的選擇應當符合上盤圍巖的穩固情況，一般情況下課選擇2-3個礦柱同時回采。

總體來說，條柱分采空場工藝的工程量較小，可有效減輕井下提升及運輸的壓力、減少采場出巖量、降低采礦成本。不過該工藝對工藝要求比較嚴格，勞動強度及生產管理難度大，采礦效率也較低。

（二）水平中深孔拋擲爆破分段礦房工藝

采用水平中深孔拋擲爆破分段礦房工藝進行緩傾斜極薄礦脈的開采時，首先在采準天井內鉆鑿出水平深孔，然后將分段礦房切巷作為自由面，沿其下向進行崩礦。天井兩側的間柱在各個分層中都要留有，間柱內只鉆孔而不裝藥，目的是為了保留礦柱。在采場上部段的頂部留有礦房頂柱，以自上而下的順序對礦脈進行回采。首先通過爆力運搬的方式將分段礦石運搬至分段切巷底板，然后再通過電耙將其耙運到采準天井之中，繼而再耙運到礦房底部的拉底平巷內，最后再以漏斗將之由運輸巷道運出。

總體來說，利用水平中深孔拋擲爆破分段礦房工藝進行緩傾斜極薄礦脈的開采，可以有效減少圍巖分采量，并簡化其作業工序、縮短頂板暴露時間，同時由于該工藝中鑿巖、裝藥及出礦等環節均不直接進入采空區，而是在天井和切巷內進行的，所以可以大大提高作業條件的安全性。

（三）機械化水平分層充填工藝

采用機械化水平分層充填工藝進行緩傾斜極薄礦脈的開采時，首先沿礦體走向劃分適當距離的采場，并在礦體下盤的巖體內設置一條折返式斜坡道以及四條分段斜坡聯絡道通，從而方便鏟運機在裝運礦石時順利進入到采場內的回采工作面。該工藝在采礦時是按照自下而上的順序進行逆傾斜回采，由分段斜坡聯絡道通沿礦體走向向兩側進行推進，回采分層高度約為0.5-1.0m。落礦時選用定向拋擲爆破削壁充填法，首先進行通風和降塵，然后再針對不穩固的頂板進行錨桿加固，最后再由鏟運機出礦。鏟運機出礦時先經過下盤巖體內的采場溜井，再經由分段斜坡聯絡道通溜至穿脈運輸巷道完成出礦。

總體來說，機械化水平分層充填工藝結合了定向拋擲爆破削壁充填法與削壁充填法，并以微型鏟運機作為輔助工具，既能夠大大提高充填效率，又可以有效降低貧化損失，同時還實現了處理空區、維護頂板及機械化運搬作業的條件。

（四）水壓支柱護頂無間柱連續回采工藝

采用水壓支柱護頂無間柱連續回采工藝進行緩傾斜極薄礦脈的開采時，采場的臨時支護護頂為水壓支柱，對采空區進行帷幕隔離空區條帶式跟隨充填處理。運輸平巷設置在底盤脈外，底部則設置切割平巷及出礦漏斗，同時沿傾向設置切割天井。在采礦時沿走向壁式對礦脈進行連續回采。在回采期間，條帶式充填區寬為4.5m，空區最大跨度為6.5m，水壓支柱支護網度為2.0m×2.0m。在落礦時，鉆鑿淺孔要與回采作業面垂直，充填后要預留出約2.0m寬的電耙道用于出礦。

總體來說，采用水壓支柱護頂無間柱連續回采工藝來開采緩傾斜極薄礦脈，具有工程量小、作業安全、貧化損失低等優點，可大大提高采場的生產能力。

五、結語

綜上所述，緩傾斜極薄礦脈采礦方法的選擇要符合實際，目前幾種比較先進的緩傾斜極薄礦脈采礦工藝有條柱分采空場工藝、水平中深孔拋擲爆破分段礦房工藝、機械化水平分層充填工藝、水壓支柱護頂無間柱連續回采工藝等，未來還應繼續加大對此工藝的研究，找出更加有效的工藝方法。

參考文獻：

[1] 周旭，李杰峰，姜國輝，王靖涵.緩傾斜極薄礦脈采礦工藝[J].現代礦業，2015，03：15-16+19.

[2] 徐從貴.緩傾斜極薄礦脈廢石條柱膠結連續分條采礦法的應用[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2010，04：246-247.

[3] 蘆世俊.緩傾斜薄礦脈分條推進連續出礦高效采礦工藝[J].金屬礦山，2010，10：17-19+23.

[4] 況世華，何麗華.緩傾斜極薄礦脈開采新方法研究[J].云南冶金，2009，01：10-14.

[5] 周旭.急傾斜極薄礦脈小分段分采空場法應用[J].現代礦業，2014，02：11-13.

作者簡介：李雪偉（1987-），男，漢族，河北保定人，研究方向是礦床開采。