緩傾斜復雜礦體開采方法探討和安全保障措施綜述

楊福斗

（文山麻栗坡紫金鎢業集團有限公司，云南 文山 663000）

我國金屬礦產資源具有分布面積廣、種類多和品位低等特點。礦體按照開采技術條件一般劃分為緩傾斜、傾斜、急傾斜三類。其中，緩傾斜礦體開采難度較大。近水平及緩傾斜礦體是國內外采礦業界面臨的重大技術難題。常用的采礦方法包括：全面法（房柱法）、進路式充填采礦法。國內許多學者就緩傾斜礦體采礦方法和設備改進也進行了研究，并提出了合理的方案[1-4]。

礦體傾角較緩，礦石無法自溜，需依靠機械進行搬運，緩傾斜礦井的空頂較高，頂板日常維護存在一定困難，根據對國內多個緩傾斜復雜礦體開采進行統計房柱采礦法占二分之一，底盤漏斗采礦法占三分之一，其它主要采用分層充填發及電耙留礦法，而國外對這種類型的礦床開采主要采用房柱法，其比例高達三分之二，采用填充法的只占一小部分，其它主要采用人工扒運。

對于緩傾斜厚度變化不均、礦體穩定性各異等特點的礦體，其開采難度就很大。

筆者結合自身地下金屬礦開采積累的經驗，就該類礦體的采礦方法和安全保障進行闡述，供國內外類似礦山安全高效開采提供借鑒。

1 緩傾斜復雜礦體采礦方法選擇

1.1 緩傾斜復雜礦體定義

何為復雜礦體，主要考慮礦體厚度、礦巖穩定性等影響因素。這里將礦體傾角10°以下，礦體厚度變化不均、礦巖穩定性不一的礦體定義為緩傾斜復雜礦體。

1.2 采礦方法選擇基本原則

礦產資源開采的基本原則是安全、高效。如何在保障安全的大前提下實現礦產資源的高效回收利用是采礦方法確定的重要參照依據。

1.3 緩傾斜復雜礦體采礦方法

眾所周知，金屬礦地下開采常見的有空場法、崩落法和充填法。針對不同開采技術條件的礦體，其采礦方法也不是一成不變的。主要考慮從以下方面入手進行采礦方法選擇。

（1）將復雜礦體進行劃分歸類。礦體賦存條件極少是突然發生變化的，在確定采礦方法之前，先將礦體按照礦體厚度以及礦巖穩定性進行分類。先按照礦體厚度進行劃分，劃分結束后可進行開拓、采準工程具體設計；而后分局礦巖穩定性分類結果，針對不同區域的礦巖穩定性采取相應的支護措施。

（2）經濟技術指標對比分析。采礦方法選擇一方面考慮的是技術可行，另一方面也需要重點關注采用該類方法后帶來的礦石損失率、貧化率以及生產能力等綜合經濟技術指標。根據經濟效益計算模型，將上述指標帶入計算，確定最優的采礦方法。

圖1 節理裂隙掃描

圖2 傾角分布柱狀圖

2 安全保障措施

在確定好采礦方法后，相應的開拓、采準工程也陸續投入。如何實現地下金屬礦的安全開采是綠色礦山建設的必然要求。該類礦體開采時的主要安全保障措施有：

2.1 緩傾斜復雜礦巖穩定性分級

由于礦巖受斷層、節理裂隙等影響，單純依靠礦巖硬度分級不能定量評價其穩定性。

目前國內外經常采用ShapeMetrix 3D非接觸節理裂隙掃描系統，配合RMR、Q和BQ等分級手段對礦巖穩定性進行評價，結合礦巖巖石力學室內試驗可準確計算巖體強度，為后續頂板支護等提供重要的理論支撐，圖1和2所示為部分研究結果。

2.2 礦巖頂板分級支護

在前述礦巖穩定性分級的基礎上，采用理論計算、數值模擬等手段對頂板支護類型、支護網度參數等進行優化，根據不同的礦巖穩定性采取相應的頂板支護措施，一方面能夠保障安全生產，另一方面能夠降低支護成本。

2.3 緩傾斜復雜礦體開采監測網布置

地壓監測同樣是保障安全的重要手段之一，借助頂板離層儀、鉆孔應力計、微震監測設備可實時監測開采全程的頂板下沉變形、應力集中程度，能夠為現場工人作業和井下設備運行提供重要的參考依據。

2.4 采空區隱患消除與治理

緩傾斜復雜礦體在開采結束后，遺留采空區要根據實際情況，可采用封閉。也可采用廢石或尾砂充填采空區，一方面消除了采空區的潛在隱患，另一方面也能夠減少廢石出坑、尾礦入庫等，社會效益顯著。

3 結論與展望

（1）作者就緩傾斜復雜礦體的采礦方法選擇進行了闡述，提出了劃區分類和經濟技術指標對比分析等，同時就該類型礦體開采過程中的安全保障措施提出了意見，以期能為類似開采技術條件的礦山提供重要借鑒。

（2）緩傾斜復雜礦體開采方法并不是一成不變的，應根據礦體實際情況確定合理的開拓、采準工程。在今后的開采過程中，也應因地制宜。