無底柱淺孔留礦法在礦山開采中的應用

葉 鑫

（浙江省遂昌縣湖山瑩石礦，浙江 遂昌 323308）

無底柱淺孔留礦法作為空場法中的一種采礦方法，在小型金屬礦山開采中得到了廣泛的應用，尤其在極薄貴金屬礦床的開采中應用較多。與傳統的淺孔留礦法相比較，無底柱淺孔留礦法取消了底部結構，增加出礦進路，通過電動裝巖機裝車，脈外巷道運輸[1]。提高了勞動效率和礦體回采率，降低了采礦貧化率。

1 礦床開采條件

我礦年生產能力為8萬t/a,礦體主要賦存在破碎帶中，礦體頂板圍巖在相同標高其巖性近于一致，一般在275m標高以上為下白堊統碎屑巖類，275-225范圍內頂板為下白堊統碎屑巖，底板為鉀長花崗斑巖225米標高以下，頂、底板圍巖均為鉀長花崗斑巖，巖性致密穩固[2]。

礦區范圍內共圈定出4個工業礦體，分別編號為Ⅲ-1號礦體、Ⅲ-1支礦體、Ⅰ號盲礦體、Ⅱ號盲礦體。

Ⅲ-1號礦體：位于原琴圩鄉礦至外垅一線的山脊及其北坡，呈脈狀，沿走向呈波狀彎曲。礦體地表斷續出露長670m，總體向北西側伏，LD306（標高380m）沿脈控制礦體長746.20m，為礦體最長部位，延深至標高250m，礦體長510m左右，往下延伸至標高-80m左右，礦體長約300m，再往下漸趨尖滅。礦體中部311-319線礦體最大傾斜延伸長為670m、其與走向長度之比近于1，西段礦體傾斜延深已至—80米標高段、東段LD306-CyD14礦體延深僅40m左右。礦體厚0.44～11.36，平均厚3.53m，據單工程見礦厚度統計，厚度變化系數為76.44%。礦體沿走向膨縮變化顯著，自西向東共有6個厚度大于2m的膨脹段（累計長476.20m，占礦體總長的63.82%）和5個小于或等于1米的狹縮段，累計長270m，故礦體沿走向總體呈藕節狀，礦體厚度在垂向上的變化為上、下厚，中間薄，即在300m標高以上礦體平均厚2.52m、標高300米至200m段礦體平均厚1.57m，200m標高以下礦體平均厚6.49m。礦體厚度沿傾斜方向的變化較走向方向的變化較大。賦存標高+445米-90m，產狀為10°～30°∠65～80°。

Ⅲ-1支礦體：位于Ⅲ-1號礦體上盤，與Ⅲ-1號礦體基本平行，間距0m～17m，在321勘探線西約68m、標高+36m左右與Ⅲ-1號礦體歸并，礦體長約270m～320m，單工程礦體厚1.60m～1.97m，礦體平均厚1.74m。

Ⅰ號盲礦體：于2008年礦山在開采過程中發現，分布在PD10平硐（36m中段）口往西約150m和PD11平硐口（-16m中段）往西約190m處，呈脈狀，礦體長215m～270m，厚1.02m～3.00m，單工程礦體平均厚1.08m～1.44m，礦體平均厚1.35m，礦體產狀10-20°∠75°。

Ⅱ號盲礦體：為PD6坑道掘進新發現礦體，位于Ⅲ-1號礦體上盤，走向與Ⅲ-1號礦體平行，產狀基本一致，具體分布在PD6中段327線西45米-311線東11米間，礦體沿走向長度約115m～165m，礦體平均厚1.29m。

水文地質：

礦區地下水類型按賦存介質的不同可分為孔隙水、裂隙水和溶隙裂隙水三大類，孔隙水分布于殘坡積亞粘土、亞砂土中，裂隙水主要分布于風化裂隙及構造裂隙發育的巖石地段，溶隙裂隙水主要發育在晶洞等溶隙裂隙發育的巖石段。

礦區主要含水體為含礦構造破碎帶，含水中等，據單個涌水點觀測，涌水量達31.70噸/日，動態穩定，含水極不均勻，具承壓性質，主要受大氣降水及風化裂隙水補給，具有較好的補逕排條件。

含礦構造破碎帶為一陡傾斜的帶狀含水體，裂隙、晶洞和溶蝕孔隙為其主要的儲水空間，構成一種特殊的含水類型，溶隙—構造裂隙水。

富水性與儲水空間發育及充填程度有關，礦化強的地段，裂隙、晶洞發育，溶蝕作用強烈，含水性好。而礦化弱的地段，石英膠結致密，裂隙不發育，晶洞少且連通性不好，溶蝕作用弱，含水性差。因此，含水帶以304線至318線間的主要工業塊段最富水。據抽水試驗，含礦構造帶與水庫的水力聯系微弱。

開采條件下，近礦地段地下水（開采范圍以內）向礦坑運移，而遠礦地段（開采影響范圍以外）不受礦山開采疏干影響，尚與天然狀態水一致。含礦構造含水帶赤山坑地段在烏溪江水庫高水位（＞225m）時被淹沒，在溝底下的210中段（距地表垂直距離約17.0m）礦坑內見有滴水現象，比其他地段滴水嚴重，說明地表水（水庫水）有沿風化裂隙滲入補給礦坑，但補給甚是有限。F6斷層斜切礦體，其兩側約60m寬鉀長花崗斑巖含水性較好，常以淋水、滴水等形式補給礦坑。但由于其屬弱含水層，補給量不大，不會對礦山開采產生很大影響。

由于礦山開采，近礦地段地下水降落漏斗已經形成，疏干影響范圍隨著礦山開采向深部的不斷擴大，其影響范圍也會逐步擴大，目前在傾向方向已達-80米標高段。

本次坑道編錄過程中PD11（-16米）中段受地熱的影響，坑道內溫度也達到39°C，PD12（-68米）中段地熱資源已開發利用（坑內水量小），建立了遂昌紅星坪溫泉度假村，但受溫度過高的影響探、采礦作業很難進行。

綜上所述，礦區水文地質條件屬“中等—復雜”類型。

2 采場結構參數

采場沿礦脈走向布置，階段高50m，礦塊長50m，間柱寬8m，頂柱高5m，采用平底結構，不留底柱，進路出礦，進路間距7m，每個采場布置7-8條進路，采場兩端間柱內布置脈沖內天井，天井規格2.0×1.2m，垂高上每隔5m設置鑿巖巷與采場連通，保證采場2個安全出口。

3 回采工藝

3.1 采準切割

采用無底柱淺孔留礦法開采，在礦房底部增設了出礦進路，與脈外平巷相連接，采準切割步驟：①沿礦脈掘進探礦平巷兼作拉底平巷；②在礦體下盤與礦體保持6米左右掘進運輸巷；③在礦塊兩側掘進人行天井，沿人行天井每隔5米向采場內掘鑿巖聯絡道；④在運輸巷內每隔7米與運輸巷成45°掘出礦進路。采準切割工程包括運輸平巷，礦塊兩側的人行天井、出礦進路和拉底平巷、上下中段運輸平巷即為該中段采場的回風平巷。

3.2 鑿巖爆破

留礦法回采工藝簡單，主要采用淺眼爆破，在聯絡巷中鑿巖，以拉底平巷為自由面向上回采。

采用YT-28型鑿巖機鉆鑿炮孔炮眼直徑38mm～40mm，孔深1.8m～2.0m，炮眼成梅花型或之字型布置，眼距0.8m～1.0m，爆破器材選用乳化卷狀炸藥，非電雷管起爆系統。

3.3 采場出礦

每次爆破落礦后，通過電動裝巖機在出礦進路從采場下部出礦，可控制每次出礦量和出礦邊界品位，降低貧化率。每次出礦量約為本次落礦量的1/3左右，使回采工作面保持1.8m～2m高的作業空間。

出礦后及時清理工作面松石，平整場地，為下一循環作業做好準備，當礦塊全部采空區以后，最終集中裝出所有存留礦石。

電動裝巖機出礦大大提高了勞動效率，降低了工人的勞動強度，工班效率和采場生產能力都得到了很大的提高。

3.4 采場通風及安全

采場工作面利用礦井主風流通風。新鮮風流由沿脈運輸道經采場一側的人行天井進入采場工作面，洗涮整個采場工作面后，污風由采場另一側天井經上部回風平巷至風井排出。

4 經濟技術指標

無底柱淺孔留礦法與傳統的淺孔留礦法比較，無底柱淺孔留礦法雖然其采切工程量相比較會有所增加，但在回采率、貧化率和安全性指標上都得到了很好的改善，產量也有很大提高，技術經濟指標提高明顯，實踐證明，將無底柱淺孔留礦法應用在礦山開采中具有良好的效果。

5 結論

與傳統淺孔留礦法相比，無底柱淺孔留礦法在這如下優點：

（1）不設底柱，增加了對礦柱的回收，大大提高了開采回采率，提高了資源利用率，降低了損失和貧化，可充分回收地下資源。

（2）進路采用裝巖機出礦，提高了出礦機械效率，加快了出礦速度，提高了勞動生產率。

（3）取消了劈漏復雜的工藝過程，直接拉底，施工工藝簡單，工人易于掌握。

（4）脈外運輸平巷出礦，安全性高，解決了安全，運輸和生產的矛盾。

經過一年時間的實踐證明，無底柱淺孔留礦法在我礦山的使用是相當成功的，同時已在公司下屬礦山得到全面的推廣，收到的很好的效益。

［1］ 《采礦設計手冊》編委會,中國建筑工業出版社,1989.

［2］ 河南盧氏北方礦業有限公司清南鐵礦二期地采工程《初步設計》,2012.